Universita degli Studi Corsi di Laurea in Scienze

Universita’ degli Studi Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e dell’Insubria Chimica Industriale Termodinamica Chimica Grandezze Molari Parziali dario. bressanini@uninsubria. it http: //scienze-como. uninsubria. it/bressanini

Grandezze Molari Parziali

Grandezze Parziali n n Dovendo considerare miscele di sostanze, abbiamo bisogno di estendere il trattamento termodinamico delle miscele Per una miscela di gas ideali, avevamo definito le pressioni parziali ´ pi = ni. RT/V Con due gas, ad esempio, la pressione totale e’ ´ ptot = p 1 + p 2 = n 1 RT/V + n 2 RT/V = (n 1+n 2) RT/V Vediamo come possiamo generalizzare © Dario Bressanini 3

Volumi Parziali n n n Trattando dei liquidi, e’ piu’ comodo ragionare in termini di volumi invece che di pressioni. Per una miscela di gas ideali, possiamo definire i volumi parziali ´ Vi = ni. RT/p (p = ptot) Con due gas, ad esempio, il volume totale e’ ´ Vtot = V 1 + V 2 = n 1 RT/p + n 2 RT/p = (n 1+n 2) RT/p © Dario Bressanini 4

Quiz n n Miscelando volumi diversi di gas ideali alla stessa temperatura e pressione, il volume totale e’ la somma dei volumi parziali. Questo e’ vero anche miscelando due sostanze qualsiasi? I volumi si sommano? NO! Cosa succede quando aggiungete due cucchiaini di zucchero ad una tazzina di caffe’? E se aggiungete delle monetine? © Dario Bressanini 5

Volumi Molari Parziali n n Immaginiamo di aggiungere 1 mole di H 2 O ad un serbatoio di acqua a 25 °C. Il volume aumenta di 18 cm 3 Tuttavia, se aggiungiamo 1 mole di H 2 O ad un serbatoio di Etanolo, il volume aumenta di soli 14 cm 3 La spiegazione risiede nella diversa solvatazione delle molecole. © Dario Bressanini 6

Volumi Molari Parziali n n n © Dario Bressanini Consideriamo solo due componenti Aggiungendo una sostanza A ad una miscela, il Volume Totale non aumenta in modo lineare (e puo’ anche diminuire) Definiamo il Volume Parziale Molare: 7

Volumi Molari Parziali n n Il Volume Parziale Molare di una sostanza A in una miscela, e’ la variazione di volume per mole di A aggiunta ad un grande volume della miscela I Volumi Parziali Molari possono essere negativi (ex. Mg. SO 4 + H 2 O) © Dario Bressanini 8

Volumi Molari Parziali n n Per due componenti, tenendo costanti p e T il volume totale e’ funzione di n. A e n. B: V(n. A, n. B) La variazione infinitesima e’ (a p e T costanti) © Dario Bressanini 9

Volumi Molari Parziali n n Consideriamo una miscela di due gas ideali V = n. ART/p + n. BRT/p ´ VA = RT/p VB = RT/p Questa relazione e’ vera in generale, non solo per dei gas ideali © Dario Bressanini 10

Potenziale Chimico

Il Potenziale Chimico n Consideriamo il numero di moli una quantita’ variabile. Definiamo il potenziale chimico n Dato che G = n Gm, per una sostanza pura n © Dario Bressanini 12

Il Potenziale Chimico n Per una sostanza pura = Gm Definiamo il potenziale chimico standard °= (T, 1 bar) n Per un gas ideale possiamo scrivere n Ricordatevi che p si intende p/1 bar n © Dario Bressanini 13

Energia di Gibbs Molare Parziale n n Il Concetto di grandezza molare parziale puo’ venire esteso a tutte le funzioni termodinamiche Ad esempio, definiamo il potenziale chimico in una miscela come l’energia di Gibbs Molare Parziale © Dario Bressanini 14

Significato del Potenziale Chimico n Considerando la variazione di composizione, l’energia di Gibbs e’ A concentrazione fissa A p e T costanti Equazione fondamentale della Termodinamica Chimica © Dario Bressanini 15

Equazione di Gibbs-Duhem n Poniamoci a T e p costanti: n Tuttavia, in questa condizioni Il potenziale chimico dei componenti non puo’ variare indipendentemente © Dario Bressanini Equazione di Gibbs-Duhem 17

Termodinamica del Mescolamento n Consideriamo due gas ideali in due recipienti, alla stessa temperatura e pressione mescoliamo © Dario Bressanini 18

Termodinamica del Mescolamento n Dopo il mescolamento le pressioni parziali saranno p. A e p. B p = p. A + p. B © Dario Bressanini 19

Termodinamica del Mescolamento n Il mescolamento e’ spontaneo © Dario Bressanini 20

Entalpia di Mescolamento n n n Poiche’ a T e p costanti, DG = DH –TDS Sostituendo le espressioni precedenti, notiamo che per un gas ideale DH = 0 Per dei gas ideali, il processo di mescolamento e’ dovuto all’aumento di entropia. © Dario Bressanini 21

The End