Capitolo 14 Sistemi ad un solo componente puro

Sintesi - Capitolo 14
Sistemi a un solo componente puro
Regola delle fasi
Per definire lo stato di un sistema risulta importante sapere se, in determinate condizioni di pressione e
temperatura, esso sia omogeneo oppure eterogeneo, cioeÁ costituito da una o piuÁ fasi, regioni caratterizzate
in ogni proprio punto dalle medesime proprietaÁ chimiche e fisiche e separate dalle altre tramite contorni
precisi.
Occorre dunque conoscere T, P e la concentrazione di ogni componente in ciascuna fase. Molte di
queste variabili sono collegate tra loro da relazioni matematiche (PV ˆ nRT, x1 ‡ x2 ‡ ::: ‡ xn ˆ 1 ecc.).
Il numero minimo di grandezze, detto varianza (v) o grado di libertaÁ, che devono essere note per
descrivere univocamente lo stato di un sistema viene dato dalla regola delle fasi, dedotta da Josiah Gibbs:
vˆc‡2
f
dove 2 rappresenta P e T, mentre c e f sono rispettivamente il numero dei componenti indipendenti e il
numero delle fasi presenti.
Non risulta sempre immediato dedurre il giusto valore di c e di f: per esempio, nella reazione
NH4 Cl(s) ! NH3(g) ‡ HCl(g) si ha un solo componente indipendente.
Diagrammi di fase dell'acqua e dell'anidride carbonica
In figura sono riportati i diagrammi di stato di due sostanze pure (acqua e anidride carbonica), che
riassumono graficamente quanto occorre sapere su questi due semplici sistemi.
Pressione
(mmHg)
A (1,52 × 106 mmHg)
C (374 °C, 218 atm)
LIQUIDO
E
F
SOLIDO
760
T
4,58
VAPORE
S
0,00 0,01
100,0
Temperatura (°C)
Figura 14.1 Diagramma di fase dell'acqua (non in scala).
Si noti la presenza in entrambi di un punto triplo (T), nel quale coesistono in equilibrio tutte e tre le fasi e la
varianza eÁ pari a zero.
Copyright ã 2010 Zanichelli Editore SpA, Bologna [6702]
Á una estensione online del corso Sergio Pasquetto, Luigi Patrone
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Chimica Fisica settima edizione ã Zanichelli 2010
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Sintesi ± Capitolo 14 . Sistemi a un solo componente puro
Pressione
(atm)
LIQUIDO
SOLIDO
5,2
T
VAPORE
1,0
– 78
– 57
Temperatura (°C)
Figura 14.2 Diagramma di fase dell'anidride carbonica.
Si noti anche la diversa pendenza delle linee che separano il liquido dal solido: la pendenza negativa della
linea nel diagramma relativo all'acqua eÁ dovuta al fatto che il congelamento comporta in questo caso una
dilatazione; al contrario di cioÁ che avviene per quasi tutte le altre sostanze (si ricordi anche l'equazione di
Clapeyron, esaminata nel capitolo 7).
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