Chimica e Laboratorio biennio

prof. TROIANO Sergio

Lo stato gassoso è caratterizzato dal fatto che il volume della sostanza non è fisso come succede per il liquido e per il solido, ma è variabile e corrisponde sempre al volume del recipiente che lo contiene.

Se il gas non è raccolto in un recipiente chiuso, oppure se il recipiente dove è racchiuso il gas viene lasciato aperto, ad esempio togliendo il tappo. il gas diffonde e si mescola agli altri gas contenuti nell’atmosfera.

Le formule che regolano il comportamento dei gas sono in genere piuttosto complesse e quel che è peggio i gas non si comportano tutti alla stessa maniera, ma se ci limitiamo allo studio del gas ideale, detto anche gas perfetto, le formule diventano assai semplici.

Il gas ideale ha come caratteristica che il volume occupato dalle molecole che lo costituisce è nullo, che i legami tra le molecole siano nulli e che gli urti tra le molecole tra loro e tra le molecole e le pareti del recipiente siano tutte di tipo totalmente elastico.

Un simile gas, come lascia intendere la parola, non esiste, ed i gas reali si avvicinano ad esso tanto più quanto minore è il volume occupato dalle molecole e quanto minori sono le forze dipolo-dipolo che sono quelle che si hanno tra le molecole.

Per quanto riguarda il volume occupato dalle molecole, detto anche covolume, l’idrogeno è certamente il gas reale che meglio approssima il gas ideale, mentre per quanto riguarda le forze intermolecolari dipolo-dipolo, esse diminuiscono al diminuire della pressione e ciò per tutti i gas.

Naturalmente nessuno ci impedisce di usare le formule del gas perfetto ai gas reali se non è richiesta una grande precisione nei risultati, ben sapendo comunque che l’errore che commettiamo è tanto maggiore quanto più ci scostiamo dalle suddette condizioni.

Esistono comunque formule di media complessità, come quella molto nota di Van der Waals a due costanti, per lo studio dei gas reali di cui non ci occupiamo nel nostro corso. Le leggi che seguono si riferiscono tutte al gas ideale o perfetto come dire si vuole.

detta anche legge isoterma si può applicare quando la temperatura rimane costante. L’espressione matematica è P*V = costante dove la costante che generalmente viene indicata con la lettera K dipende dalla temperatura e dalla massa oltreché dalle unità di misura usate per P e per V.

Quando vi è uno stato iniziale ed uno stato finale, la formula può essere scritta come

p1*v1 = p2*v2 dove il significato dei simboli è evidente e l’unica cosa su cui occorre stare attenti è che tutti i volume vengano espressi nella stessa unità di misura come pure la pressione.

come si intuisce, questa legge è analoga alla legge isoterma solo che in questo caso deve restare costante la pressione. L’espressione matematica della legge isoterma è V/T = costante dove la costante viene generalmente indicata con la lettera K, come nella legge isoterma, ma naturalmente sono, in genere, diverse tra di loro.

La legge isobara può essere scritta anche come V1/T1 = V2/T2 dove l’indice 1 si riferisce allo stato iniziale e l’indice 2 allo stato finale.

Circa le unità di misura occorre stare attenti perché mentre per il volume è ammassa qualunque unità di misura purché la sempre la stessa, per la temperatura invece si deve usare solo e sempre la scala di Kelvin.

Per passare dalla scala centigrada alla scala di Kelvin si deve aggiungere il numero 275.15

come si intuisce facilmente, anche questa legge è analoga alla legge isoterma solo che in questo caso deve restare costante il volume. L’espressione matematica della legge isoterma è P/T = costante dove la costante viene generalmente indicata con la lettera K, come nella legge isoterma e nella legge isobara, ma naturalmente sono, in genere, diverse tra di loro.

La legge isocora può essere scritta anche come P1/T1 = P2/T2 dove l’indice 1 si riferisce allo stato iniziale e l’indice 2 allo stato finale.

Circa le unità di misura, analogamente alla legge isobara, occorre stare attenti perché mentre per la pressione è ammassa qualunque unità di misura purché la sempre la stessa, per la temperatura invece si deve usare solo e sempre la scala di Kelvin.

Ricordo che per passare dalla scala centigrada alla scala di Kelvin si deve aggiungere il numero 275.15

questa legge ha validità generale e può essere applicata al gas perfetto con la sola limitazione che la massa ed il tipo di gas non vari durante l’esperimento. L’espressione matematica della legge generale è P*V = n*R*T dove P è la pressione da esprimersi in atmosfere, V è il volume da esprimersi in litri, n è il numero di moli che può essere calcolato con la formula n = pg/PM cioè peso in grammi diviso peso molecolare del gas, R è un numero fisso ed è 0.0821, T è la temperatura in gradi Kelvin.

Se è riscontrabile uno stato iniziale ed uno stato finale la formula della legge generale del gas può essere scritta come P1*V1/T1 = P2*V2/T2, espressione che si ottiene dalla precedente con semplici passaggi matematici.