Termodinamica ed Equilibri Flashcards
Energia libera di Gibbs
G = H - T*s
Se <0, reazione spontanea
Relazione tra Kp e Kc
Kp= Kc(RT)^{Δc}
Dove: R=0.082, Δc = Somma coefficienti stechiometrici prodotti - somma coeff. stech. reagenti
Relazione tra energia libera e costante di equilibrio:
G = -RT ln(K)
Equazione di Van’t Hoff
Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura
Per la stessa reazione di equilibrio a due temperature diverse, si ha che:
ln(K2/K1) = -Hr/R * (1/T2 - 1/T1)
Definizione acidi e basi di Bronsted-Lowry
Acido: Donatore di protoni
Base: Accettore di protoni
Definizione acidi e basi di Lewis
Acido: Specie che accetta coppia di elettroni (CO2, BF3, M+…)
Base: Specie che dona coppia di elettroni (NH3…)
Calcolo pH acidi e basi deboli
ACIDI:
[H3O+] = sqrt(Ka * Ca)
Dove: Ka = costante di dissociazione (data nel problema), Ca = Concentrazione iniziale dell’acido
BASI:
[OH-] = sqrt(Kb * Cb)
Quando idrolisi sali dà pH non neutro?
Quando il sale è composto da anione di acido debole e catione di base forte [soluzione basica] o viceversa [soluzione acida].
Quando si ha l’effetto tampone?
Quando c’è una soluzione formata da un acido debole in presenza di un suo sale con una base forte, o base debole + sale con acido forte
Come si calcola pH idrolisi sale?
[OH-] = sqrt(Kw * Cs * Ka)
Dove: Kw = Costante dissociazione acqua = 10^-14, Cs = concentrazione iniziale del sale, Ka = costante dissociazione dell’acido
[H3O+] = sqrt(Kw * Cs * Kb)
Come si calcola pH di soluzione tampone senza perturbazione?
[H3O+] = KaCa/Cs = Kana/ns
Dove: Ka = costante di dissociazione dell’acido, Ca = Numero moli acido (na)/volume = concentrazione acido, Cs = Numero moli sale (ns)/volume = concentrazione del sale
Analogamente:
[OH-] = KbCb/Cs = Kbnb/ns
Formula costante di solubilità
AgCl → Ag+ + Cl-
Kps = [Ag+][Cl-]
Ricavare solubilità molare (s)
s = sqrt(Kps)
Dimostrazione:
[Ag+]=[Cl-]=s
Kps=[Ag+][Cl-]=s^2
Quali sono le proprietà colligative?
- Abbassamento della tensione di vapore
- Innalzamento ebullioscopico
- Abbassamento crioscopico
- Pressione osmotica
Cos’è la pressione (tensione) di vapore?
È la pressione gassosa che si stabilisce in un recipiente chiuso in cui è contenuta una fase condensata.
Aumenta all’aumentare della temperatura
La temperatura di ebollizione di un liquido è la temperatura alla quale la pressione di vapore del liquido è uguale alla pressione atmosferica
La tensione di vapore diminuisce in presenza di soluti.
Legge di Raoult
Spiega l’abbassamento della pressione di vapore in presenza di soluti a temperatura costante
Pa = i * Xa * P°a
Dove: i = numero di ioni dissociati (NaCl → i = 2, FeCl3 → i = 4, non elettroliti → i = 1)
Xa = Frazione molare del solvente (1-Xb)
P°a = tensione di vapore del solvente puro
Innalzamento ebullioscopico
L’innalzamento della temperatura di ebollizione di una soluzione
ΔTeb = i * Keb * m
Dove: i = numero di ioni dissociati
Keb = costante ebullioscopica (°C kg /mol) del solvente
m = molalità (mol/kg)
Abbassamento crioscopico
L’abbassamento della temperatura di fusione di una soluzione
ΔTf = i * Kc * m
Dove: i = numero di ioni dissociati
Kc = costante crioscopica (°C kg /mol) del solvente
m = molalità (mol/kg)
Pressione osmotica
π = i * (n/V)RT = iMRT
Dove: i = numero di ioni dissociati n = numero di moli V = volume R = costante dei gas T = temperatura
Varianza: cos’è e la formula
La varianza indica il numero delle variabili indipendenti che possono essere variate senza modificare il sistema
V = n - f + x Dove: n = numero dei componenti indipendenti f = numero delle fasi x = numero delle variabili fisiche (generalmente 2: P e T)
Equazione di Clapeyron: cos’è e la formula
L’equazione di Clapeyron descrive la variazione della pressione con la temperatura lungo la curva di equilibrio tra due fasi della stessa sostanza
dp/dT = λ / (T * ΔV)
Dove: p = pressione T = temperatura λ = calore latente V = volume specifico
Diagramma di stato dell’acqua: forma e caratteristiche
https://imgur.com/a/WWgNyNk
Linea liquido/solido ha coefficiente negativo → dp/dt < 0 → ΔV < 0 → Il volume diminuisce con la fusione
Ad alte temperature si hanno altri tipi di ghiaccio con strutture diverse
Cos’è il punto critico?
Il punto critico è il punto di massima temperatura e fusione nel quale si può osservare una miscela bifase liquido+gas. Superato questo punto non si ha più una chiara distinzione e si ha un fluido supercritico
Qual è il punto critico dell’acqua?
374°C e 18 atm
Diagramma di stato CO2: forma e caratteristiche
https://imgur.com/a/jnZspDa
Il punto triplo è a pressione superiore quella atmosferica
A pressione atmosferica non esiste CO2 liquida
La pendenza della curva solido/liquido è positiva → dp/dT>0→ΔV > 0
Quanto vale al varianza del punto triplo?
0
Quanto vale la varianza di un punto su una linea che non sia il punto triplo?
1
Quanto vale la varianza di un punto sull’area?
2
Qual è il punto critico della CO2?
71.8 atm, 31°C
Prendendo l’acqua a riferimento, come cambia il diagramma di stato introducendo un secondo componente non volatile nella soluzione?
https://imgur.com/a/RFC2o3b
Qual è il diagramma per liquidi miscibili che seguono la legge di Raoult?
https://imgur.com/a/7ib8O7T
Qual è il diagramma isobaro temperatura/concentrazione di una soluzione a due componenti? Come si legge la composizione liquido/vapore?
https://imgur.com/a/Om4XhoZ
Per leggere la composizione liquido/vapore, si traccia una riga isoterma che incroci le due curve e si legge quanto è liquido e quanto vapore.
Come si chiama la curva liquido in un diagramma isobaro temperatura/concentrazione?
Curva di distillazione
Come si chiama la curva vapore in un diagramma isobaro temperatura/concentrazione?
Curva di rugiada
Come funziona la distillazione frazionata seguendo il diagramma isobaro temperatura/concentrazione?
Si parte da una concentrazione c1 e si porta a temperatura tc di ebollizione (questo punto sarà sulla curva di rugiada). Si raccoglie il vapore e lo si lascia condensare fino a formare una soluzione a concentrazione c2. Si riporta ad ebollizione e si ripete il ciclo fino ad avere i componenti separati
