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Reazioni nette: bilanciamento

Fabrice Deseaux
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Reazioni nette: bilanciamento

Bilanciamento delle nette

Le reazioni nette forniscono informazioni specifiche sulla partecipazione delle specie alla reazione, escludendo gli ioni spettatori. Esse possono essere scritte in diverse forme: molecolare, ionica, o netta.

Nella reazione in forma molecolare, vengono indicati i reagenti e i prodotti in forma molecolare, anche se presenti in forma ionica. Nelle reazioni ioniche, vengono indicate le specie che sono forti in forma ionica, mentre nelle reazioni nette vengono eliminati gli ioni spettatori. La strategia migliore per risolvere un tale esercizio consiste nel primo scrivere la reazione in forma molecolare, poi in forma ionica individuando gli elettroliti forti. Infine, semplificare gli ioni presenti a destra e sinistra per ottenere la reazione netta.

di bilanciamento delle reazioni nette

1) Fosfato di potassio + nitrato di magnesio

K3PO4 + Mg(NO3)2 → Mg3(PO4)2 + KNO3

Reazione bilanciata in forma molecolare: 2 K3PO4 +3 Mg(NO3)2 → Mg3(PO4)2 +6 KNO3. Semplificando gli ioni, si ottiene la reazione netta: 3 Mg2+(aq) + 2 PO43-(aq) → Mg3(PO4)2(s)

2) Idrossido di sodio + acido ossalico

NaOH + H2C2O4 → Na2C2O4 + H2O

Reazione bilanciata in forma molecolare: 2 NaOH + H2C2O4 → Na2C2O4 + 2 H2O. La reazione ionica è: 2 Na+(aq) + 2 OH–(aq) + H2C2O4(aq) → C2O42-(aq) + 2 H2O(l). La reazione netta è: 2 OH–(aq) + H2C2O4(aq) → C2O42-(aq) + 2 H2O(l)

3) Alluminio + acido fosforico

2 Al + 2 H3PO4 → 2AlPO4 + 3 H2

La reazione ionica coincide con quella netta: 2 Al3+(aq) + 2 PO43-(aq) + 3 H2(aq)

4) Solfuro di sodio + acido fosforico

3 Na2S + 2 H3PO4 → 2 Na3PO4 + 3 H2S

La reazione netta è: 3 S2-(aq) + 2 H3PO4 → 2 PO43-(aq) + 3 H2S(g)

5) Ammoniaca acquosa + acido solforico

2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

La reazione netta è: 2 NH3(aq) + 2 H+ → 2 NH4+(aq)

6) + di argento

2 HNO3 + Ag2CO3 → 2 AgNO3 + 2 H2O + 2 CO2

La reazione netta è: 2 H+ + Ag2CO3(s) → 2 Ag+ + 2 CO2(g) + 2 H2O

Affresco: restauro conservativo

Fabrice Deseaux
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Affresco: restauro conservativo

Restauro di Affreschi: Metodi Conservativi per la Conservazione

L’affresco è un’ antica tecnica pittorica che prevede l’utilizzo di pigmenti stemperati in acqua su intonaco fresco.

La Solfatazione e i Suoi Effetti

Dopo il processo di carbonatazione dell’intonaco, il fenomeno della solfatazione può colpire e danneggiare gli affreschi. Questo comporta la trasformazione di parte del di calcio in solfato di calcio biidrato o gesso, provocando danni strutturali al dipinto. Le cause di questo fenomeno possono essere ricollegate alle condense acide e alla presenza di agenti inquinanti come i derivati del diossido di zolfo, simili a quelli presenti nelle piogge acide.

Intervento di restauro: Unire e Metodo

Il restauro degli affreschi richiede un approccio multidisciplinare che unisca scienza e pratica del restauro, coinvolgendo esperti di , tecnici e storici. Questa collaborazione è essenziale per comprendere a fondo le alterazioni subite dalle opere nel corso del tempo e per pianificare interventi conservativi efficaci.

Il Metodo del Bario Idrato per il Restauro

Dopo i danni causati dall’alluvione di Firenze del 1966, è stato sviluppato il metodo del bario idrato per contrastare gli effetti della solfatazione sugli affreschi. Questo metodo prevede il trattamento delle superfici interessate con carbonato di ammonio per solubilizzare il solfato di calcio biidrato. Successivamente, si favorisce la formazione di solfato di bario tramite chimiche controllate, consolidando così la matrice dell’affresco degradata dal fenomeno della solfatazione.

Questo metodo ha dimostrato di essere efficace nel restauro di affreschi danneggiati, come nel caso delle Storie della Vera Croce di Piero della Francesca, contribuendo a riportare all’antico splendore opere seriamente danneggiate nel corso dei secoli.

Con l’applicazione di queste metodologie conservatrici innovative, è possibile preservare e ripristinare l’importante patrimonio di affreschi, con il giusto equilibrio tra la conservazione dell’opera d’arte e l’integrità dei .

Regole di solubilità dei sali

Fabrice Deseaux
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Regole di solubilità dei sali

Regole di solubilità dei sali

La solubilità dei sali può essere prevista valutando i e gli anioni che li compongono. Quando un sale si dissolve in acqua, il legame ionico si rompe e gli ioni vengono circondati dalle molecole d’acqua. Anche se ci sono eccezioni, ci sono alcune regole generali per prevedere la solubilità di un sale in acqua.

Regole di solubilità:

1) I composti costituiti da elementi del gruppo IA (metalli alcalini) sono solubili in acqua. Ad esempio, NaNO3, KCl e LiF sono solubili in acqua.

2) I sali contenenti (NO3-), clorati (ClO3-), perclorati (ClO4-) e acetati (CH3COO-) sono solubili in acqua, salvo rare eccezioni. Ad esempio, Ca(NO3)2, KClO3, Mg(ClO4)2 e CH3COONa sono solubili in acqua.

3) Tutti i sali di sono solubili in acqua. Ad esempio, NH4Cl è solubile in acqua.

4) I sali contenenti cloruri (Cl-), (Br-) e ioduri (I-) sono solubili in acqua, eccezion fatta per quelli di argento (Ag+), (Pb2+) e mercurio (I) (Hg22+). Ad esempio, KCl, CaBr2 e AlI3 sono solubili in acqua mentre AgCl, PbBr2 e Hg2I2 non sono solubili in acqua.

5) I sali contenenti ioni solfato (SO42-) sono solubili in acqua, tranne quelli di bario (Ba2+), stronzio (Sr2+), calcio (Ca2+), piombo (Pb2+), mercurio (I) (Hg22+), mercurio (II) (Hg2+) e argento (Ag+), che sono moderatamente solubili. Ad esempio, K2SO4 e MgSO4 sono solubili in acqua mentre PbSO4, BaSO4 e SrSO4 non lo sono.

6) Tutti gli idrossidi sono poco solubili, tranne quelli dei metalli del gruppo IA e lo ione ammonio. Ad esempio, KOH, NaOH, Ba(OH)2 sono solubili mentre Al(OH)3 è poco solubile.

7) I sali contenenti ioni solfuro (S2-) sono insolubili, ad eccezione di quelli del gruppo IA e IIA. Ad esempio, Na2S e CaS sono solubili mentre MnS è poco solubile.

8) I sali contenenti solfito (SO32-), carbonato (CO32-), cromato (CrO42-) e fosfato (PO43-) sono insolubili, ad eccezione di quelli contenenti l’ione ammonio e i metalli del gruppo IA. Ad esempio, (NH4)2SO3, Na2CO3, K2CrO4, Na3PO4 sono solubili mentre CaCO3, Mg3(PO4)2, BaSO3 sono poco solubili.

9) Tutti gli ossidi sono insolubili, tranne quelli contenenti gli ioni calcio, bario e gli ioni del gruppo IA, che sono solubili reagendo con l’acqua per formare gli idrossidi.

Queste regole forniscono una guida generale sulla solubilità dei sali, consentendo di prevedere se un sale è solubile in acqua in base ai cationi e agli anioni che lo costituiscono.

Determinazione sperimentale del calore specifico

Fabrice Deseaux
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Determinazione sperimentale del calore specifico

Determinazione del mediante l’utilizzo di un calorimetro

Per determinare sperimentalmente il specifico, il di fusione e di ebollizione, e il , viene utilizzato un dispositivo chiamato calorimetro. Uno dei tipi di calorimetro più diffusi è il , costituito da una tazza parzialmente riempita di acqua, dotata di un termometro e di un agitatore.

Questo strumento consente di misurare il calore assorbito o ceduto durante una trasformazione. La variazione di temperatura dell’acqua all’interno del calorimetro consente di calcolare il calore attraverso l’equazione Q = m ∙ c ∙ ΔT, dove Q rappresenta la quantità di calore, m la massa di sostanza coinvolta, c il suo calore specifico e ΔT la variazione di temperatura.

Un esempio pratico di utilizzo del calorimetro per determinare il calore specifico di un metallo coinvolge la misurazione delle masse della tazza vuota, della tazza con acqua e del metallo, nonché delle temperature iniziali e finali del sistema. Utilizzando i dati ottenuti, è possibile calcolare il calore specifico del metallo, che nel caso preso in considerazione è pari a 0.498 J/g °C.

Termochimica. Esercizi svolti di livello avanzato

Fabrice Deseaux
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Termochimica. Esercizi svolti di livello avanzato

La termochimica è una branca della termodinamica che si occupa dello studio delle conversioni di energia in energia termica e viceversa. Questo ramo della scienza è caratterizzato da complessi esercizi matematici che coinvolgono specifico, variazione di temperatura e quantità di sostanza. Uno degli aspetti chiave della termochimica è la legge di conservazione dell’energia, secondo la quale in un sistema chiuso l’energia totale rimane costante e il calore ceduto deve essere uguale al calore acquisito.

Esercizio 1: Calcolo della variazione di temperatura di una biglia di piombo
Una biglia di piombo con massa di 4.40 g e velocità di 250.0 m/s colpisce una lastra di acciaio convertendo tutta l’energia cinetica in energia termica. Utilizzando il calore specifico del piombo (0.128 J/g°C), si calcola la variazione di temperatura della biglia, che risulta essere di 488 °C.

Esercizio 2: Calcolo della variazione di dell’acido citrico
Si considera una soluzione di acido citrico e idrossido di sodio, dove si neutralizza l’acido a una temperatura iniziale di 26.0 °C. Dopo la neutralizzazione, la temperatura diviene di 27.9 °C. Utilizzando il calore specifico della soluzione e le quantità di sostanze coinvolte, si calcola la variazione di entalpia per 2.15 moli di acido citrico, ottenendo il risultato di 264 kJ.

Esercizio 3: Calcolo della lunghezza del lato di un cubo di
Si analizza il processo di immersione di un cubo di uranio in acqua pesante, determinando la variazione di temperatura e la massa del cubo. Utilizzando la densità dell’uranio e dell’acqua pesante, si calcola la lunghezza del lato del cubo, ottenendo 3.30 cm.

Esercizio 4: Calcolo delle moli di fotoni necessarie per innalzare la temperatura dell’acqua
Si determina il numero di moli di fotoni di una radiazione specifica richiesti per innalzare la temperatura di una massa di acqua da 26.5 °C a 99.8 °C. Attraverso calcoli basati sull’energia e sulla dei fotoni, si ottiene il numero di moli di fotoni necessarie, che ammonta a 1.27 ∙ 10^5 moli.

Elementi del gruppo IVA: numero di ossidazione

Fabrice Deseaux
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Elementi del gruppo IVA: numero di ossidazione

Numero di ossidazione degli elementi del gruppo IVA: una panoramica completa

Gli elementi del gruppo IVA, noti anche come gruppo 14, sono caratterizzati da un numero di ossidazione +4. Tuttavia, i composti dello stagno e del mostrano spesso il numero di ossidazione +2, introducendo un’interessante dinamica nella chimica di questi elementi.

I membri del gruppo 14 includono il Carbonio, il Silicio, il , lo Stagno e il Piombo. Scendendo dall’alto verso il basso lungo il gruppo, questi elementi mostrano una maggiore tendenza rispetto ai primi a formare composti in cui presentano il numero di ossidazione +2.

In particolare, i composti dello stagno e del piombo mostrano spesso il numero di ossidazione +2, come nel cloruro di stagno (II) SnCl2, nell’ossido di piombo (II) PbO e in numerosi altri composti. Tuttavia, è importante sottolineare che il numero di ossidazione prevalente nei composti dello stagno è +4, mentre nel piombo, ultimo elemento del gruppo, è +2.

Il numero di ossidazione caratteristico degli elementi del gruppo IVA è +4. Ad esempio, si osserva in CCl4, SiCl4 e SnO2. Tuttavia, è importante notare che il carbonio, nei composti organici, può presentare numeri di ossidazione sia positivi che negativi, come nel metano CH4, in cui ha numero di ossidazione -4.

A differenza degli altri membri del gruppo, il carbonio mostra un numero di ossidazione +2 nel monossido di carbonio (CO), che è un energico riducente in quanto viene facilmente ossidato a CO2, in cui il carbonio ha numero di ossidazione +4, termodinamicamente più stabile. Ad esempio, il monossido di carbonio riduce molti ossidi metallici in molte a livello industriale.

Lo stagno forma composti in cui è presente come stagno (II) e come stagno (IV); quest’ultimo numero di ossidazione è il più stabile tra i due. Ciò implica che i composti contenenti stagno (II) possono essere ossidati spontaneamente a composti contenenti stagno (IV). Ad esempio, una soluzione contenente ioni Sn2+ riduce una soluzione contenente iodio a ioduro, ossidandosi a Sn4+. In modo simile, lo stagno (II) riduce il ferro (III) a ferro (II). Inoltre, lo ione Sn2+ viene ossidato dal permanganato di potassio in ambiente acido a Sn4+, e tale reazione può essere utilizzata nelle per la determinazione della concentrazione di Sn2+.

Per il piombo, il numero di ossidazione più stabile è +2, e quindi si ha una forte tendenza da parte dei composti in cui il piombo ha numero di ossidazione +4 a dare composti in cui il piombo ha numero di ossidazione +2.

In sintesi, gli elementi del gruppo IVA presentano un’interessante variabilità nella loro chimica ossidativa, con complessi equilibri che influenzano la formazione di numerose specie chimiche.

Biossido di carbonio: utilizzo

Fabrice Deseaux
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Biossido di carbonio: utilizzo

Utilizzo del Biossido di Carbonio: Impatti Ambientali e Possibili

Il biossido di carbonio è uno dei principali fattori responsabili dell’effetto serra e dei cambiamenti climatici. Si tratta di un composto gassoso denso più dell’aria, stabile ed inerte, ottenuto principalmente dalla combustione di composti organici e come sottoprodotto della respirazione. Le centrali termoelettriche e i veicoli contribuiscono in larga parte alle emissioni di CO2.

Al fine di limitare l’accumulo di biossido di carbonio, alcuni studi hanno proposto metodi per catturare il gas e convertirlo in composti organici utilizzabili. Ad esempio, i chimici del MIT hanno pubblicato risultati di ricerca che suggeriscono la possibilità di intrappolare il biossido di carbonio e convertirlo in composti organici utilizzabili, aprendo nuove prospettive nella riduzione dell’inquinamento e nell’impiego del biossido di carbonio per la produzione di sostanze utili come polimeri.

Un metodo di reazione coinvolge la trasformazione del CO2 in carbonato, che può reagire con composti contenenti per produrre formiato HCOO-, essenziale per la produzione di composti organici a basso costo.

Inoltre, i ricercatori hanno cercato modi per convertire l’anidride carbonica in composti organici, un processo noto come fissazione del carbonio. Questo processo ha coinvolto l’impiego di metalli nobili come , tuttavia, il loro alto costo li rende poco pratici su vasta scala. Alcuni tentativi sono stati fatti con metalli più economici come rame e ferro, combinati con molecole che possano alterarne le proprietà elettroniche e spaziali per ottenere un opportuno composto di coordinazione.

È interessante notare che i ricercatori del MIT hanno esplorato l’uso di leganti semplici e non ingombranti, insieme a complessi contenenti e , per favorire l’interazione del biossido di carbonio con i leganti.

Inoltre, il molibdato, un’opzione abbondante e stabile all’aria e all’acqua, è stato preso in considerazione per le sue interazioni con il diossido di carbonio. I ricercatori hanno scoperto che lo ione si lega a due molecole di CO2, aprendo la possibilità di sequestrare il carbonio e trasformarlo in altri composti contenenti carbonio.

Queste ricerche presentano un notevole potenziale per ridurre le emissioni di biossido di carbonio e il loro impatto sull’ambiente. L’innovazione dimostra come la scienza possa contribuire al bene dell’umanità e alla sostenibilità ambientale.

Fattore di impacchettamento. Esercizi

Fabrice Deseaux
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Fattore di impacchettamento. Esercizi

Calcolo del Fattore di Impacchettamento e Pratici

Il fattore di impacchettamento, o APF (Atomic Packing Factor), rappresenta la frazione del volume della struttura cristallina occupata dagli atomi. È possibile calcolare l’APF tramite la seguente formula: APF = Natomi Vatomo/ Vcella unitaria, dove Natomi è il numero di atomi presenti nella cella unitaria, Vatomo è il volume di ogni atomo e Vcella unitaria  rappresenta il volume occupato dalla cella unitaria.

La cella unitaria in un solido cristallino è la più piccola unità ordinata ripetitiva in grado di generare la struttura cristallina. Da dati di diffrazione dei raggi X è possibile determinare le distanze atomiche e il tipo di . Ad esempio, considerando un (fcc), gli atomi nella cella unitaria possono essere assimilati a sfere aventi lo stesso raggio.

I dati ottenuti consentono di calcolare il volume della cella unitaria e il volume occupato dagli atomi, assumendo le sfere come rigide. Ad esempio, considerando il cristallismo del krypton secondo un reticolo cubico a facce centrate con un lato della cella unitaria di 559 pm (5.59 ∙ 10-8 cm), è possibile calcolare il volume della cella unitaria e il volume occupato dagli atomi.

La disposizione delle sfere in un (bcc) può essere sfruttata per calcolare il raggio atomico e il volume occupato dagli atomi nella cella. In tal caso, risolvendo l’esercizio relativo al cristallismo del cromo secondo un reticolo cubico a corpo centrato, è possibile determinare il raggio atomico e il volume occupato dagli atomi nella cella unitaria.

Questi esercizi pratici possono fornire una migliore comprensione del concetto di fattore di impacchettamento e della sua applicazione nella determinazione delle caratteristiche strutturali dei solidi cristallini.

Preparazione di una soluzione a concentrazione nota. Esercizi svolti

Fabrice Deseaux
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Preparazione di una soluzione a concentrazione nota. Esercizi svolti

Preparazione di soluzioni a concentrazione nota: risolti

La preparazione di una soluzione a concentrazione nota può avvenire attraverso la pesata di un solido o la diluizione di una soluzione più concentrata. Spesso, le soluzioni da preparare contengono ioni positivi () e ioni negativi (), che sono costituiti da sali contenenti ioni metallici o non metalli.

Il primo passo nella preparazione di una soluzione a concentrazione nota di uno ione è individuare un sale che contenga tale ione e assicurarsi che possa dissociarsi completamente in acqua. Ad esempio, per preparare una soluzione con l’ione Ba2+, si può utilizzare il cloruro di bario BaCl2 solubile in acqua, anziché il di bario BaSO4 che ha una minima capacità di dissociarsi.

Successivamente, è importante considerare la formula del sale per verificare quanti ioni si ottengono dalla sua dissociazione. Ad esempio, se si desidera preparare una soluzione a concentrazione nota dell’ione Na+, si può prendere in considerazione il cloruro di sodio NaCl, dal quale si ottiene un ione Na+, oppure il solfato di sodio Na2SO4 dal quale si ottengono due ioni Na+.

Esercizi risolti

1) Calcolo della quantità di cloruro di sodio necessaria a preparare una soluzione con concentrazione 1000 ppm di ione sodio

La quantità di sodio sarà 1000 ∙ 0.500 Kg = 500 mg = 0.500 g. Considerando i pesi atomici di sodio e cloro (22.99 g/mol e 35.45 g/mol rispettivamente), il peso molecolare di NaCl sarà pari a 58.44 g/mol. Pesando 58.44 g di NaCl, si otterranno 22.99 g di sodio.

2) Calcolo della quantità di solfato di magnesio eptaidrato per preparare una soluzione con concentrazione 1000 ppm di ione solfato

Poiché la quantità di soluto è molto piccola rispetto a quella del solvente, si può dire che la densità della soluzione è uguale a quella del solvente, quindi ppm = mg di soluto / L di soluzione. Il peso molecolare del solfato di magnesio eptaidrato è di 246.48 g/mol mentre quello dello ione SO42- è di 96.06 g/mol.

3) Calcolo della concentrazione dello ione nitrato espresso in termini di in una soluzione di volume 250 mL contenente 3.00 g di KNO3

Il peso molecolare del nitrato di potassio è di 101.10 g/mol mentre quello dello ione nitrato è di 62.00 g/mol. Le moli di nitrato di potassio saranno 0.0297, che corrispondono alle moli di ione nitrato. La molarità sarà quindi 0.119 M.

4) Calcolo della concentrazione dello ione nitrato espresso in termini di molarità in una soluzione di volume 1.00 L contenente 5.00 g di KNO3 e 5.00 g di Hg(NO3)2

Le moli di nitrato di potassio sono 0.0495, mentre le moli di nitrato di mercurio (II) sono 0.0154. Sommando le moli totali di ione nitrato, si ottiene 0.0803. Quindi, la molarità di ione nitrato sarà 0.0803 M.

Rielaborando gli esercizi svolti si è ottenuto un testo con una struttura più chiara e mirata all’insegnamento, rendendo più accessibili i concetti della preparazione delle soluzioni a concentrazione nota.

Termodinamica: differenziali esatti e non esatti

Fabrice Deseaux
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Termodinamica: differenziali esatti e non esatti

Differenziali Esatti e Non Esatti in Termodinamica

Nel campo della termodinamica, alcune grandezze come l’ U, l’ H e l’ S sono considerate , dove interessa solo lo stato iniziale e quello finale, e non il percorso attraverso cui si è giunti dallo stato iniziale a quello finale.

La variazione di queste grandezze, ad esempio Uf – Ui (dove Uf è l’energia interna finale e Ui è l’energia interna iniziale) è indicata con ΔU.

Al contrario, alcune grandezze come il lavoro w e il q non sono funzioni di stato, e quindi Δw e Δq non sono adatte a rappresentare la variazione in quanto è più corretto rappresentarle come dw e dq.

Inoltre, per comprendere meglio questo concetto, consideriamo il differenziale df, in cui df = 2xy^3dx + 3x^2y^2dy.

Se esiste una funzione f = f(x,y) tale che la seguente equazione sia soddisfatta: df = (∂f/∂x)ydx + (∂f/∂y)xdy, allora possiamo affermare che il differenziale df è esatto.

Tuttavia, nel caso del differenziale dg = 2x^2y^3dx + 3x^3y^2dy, i coefficienti di dx e dy non sono le derivate parziali di g, quindi il differenziale dg non è esatto e non esiste una funzione g(x,y) tale che dg possa essere rappresentato come l’equazione (6).

Entrambi i differenziali df e dg sono integrabili in determinati intervalli, ma solo df può essere rappresentato come l’integrale di una funzione esatta, mentre dg non può.

Inoltre, vengono esaminate le conseguenze del Secondo principio della termodinamica, che stabilisce che per un processo reversibile, dq/T è esatto, mentre dqrev /T non è esatto ma lo è dqrev /T. Questo implica che dqrev /T è il differenziale di una nuova funzione (funzione di stato) il cui integrale è indipendente dal percorso. Questa funzione è nota come entropia, indicata con S ed è una funzione di stato.

Mobilità elettronica con esercizio esplicativo

Fabrice Deseaux
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Mobilità elettronica con esercizio esplicativo

La mobilità elettronica spiegata in dettaglio

La mobilità elettronica si riferisce alla capacità degli elettroni di spostarsi sotto l’influenza di un campo elettrico. Gli elettroni, dotati di carica negativa, vengono accelerati in direzione opposta al campo elettrico E. La forza che agisce su di essi è espressa da -eE, dove e rappresenta la carica dell’elettrone. Tale forza genera un’accelerazione costante, e in assenza di ostacoli, come nel vuoto, la velocità degli elettroni aumenta costantemente.

Nei solidi cristallini, tuttavia, gli elettroni sono soggetti a collisioni con i difetti della struttura cristallina e con le vibrazioni causate dall’agitazione termica del materiale. Questo porta gli elettroni a cambiare costantemente direzione, seguendo un modello di movimento descritto come . Nonostante ciò, è possibile associare loro una velocità media o velocità di deriva, dipendente dal campo elettrico e dal materiale.

La velocità di deriva è definita come il prodotto del campo elettrico per una costante chiamata mobilità, rappresentata dall’equazione vd = – μeE. Inoltre, la resistività elettrica rappresenta l’opposizione di un materiale al flusso di elettroni, misurata in Ohm·metro (Ω·m) come ρ = R A/l, dove R indica la , A l’area della sezione trasversale del campione e l la sua lunghezza.

La conduttività, il reciproco della resistività, misura la capacità di un materiale di condurre la corrente elettrica. È espressa dall’equazione σ = n │e│ μe, dove n rappresenta la concentrazione degli elettroni e │e│ la carica dell’elettrone. Infine, la conduttività è misurata in Siemens per metro (S/m).

Inoltre, i possono essere intrinseci o estrinseci. I semiconduttori intrinseci sono sufficientemente puri da non subire l’effetto delle impurità sul loro comportamento elettrico. Diversamente, nei semiconduttori estrinseci la conduttività è influenzata dalla concentrazione delle impurità.

Infine, un esercizio esplicativo aiuta a comprendere meglio i concetti. Ad esempio, il calcolo della mobilità degli elettroni nell’alluminio può essere una sfida, ma seguendo le giuste modalità di calcolo e conversione delle unità di misura si può giungere a una soluzione accurata.

In conclusione, la mobilità elettronica e i concetti correlati sono cruciali per comprendere la conduzione elettronica nei solidi e semiconduttori. La loro comprensione è fondamentale per diversi campi della e dell’ingegneria.

Reattore tubolare: bilancio materiale

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Reattore tubolare: bilancio materiale

Il reattore tubolare e il suo bilancio materiale

Un reattore tubolare è un sistema costituito da un condotto cilindrico a sezione costante attraversato continuamente da un flusso di fluido reagente. L’equazione che esprime i bilanci in un reattore tubolare è fondamentale per valutare la conversione che può essere raggiunta e le condizioni operative del reattore.

In questo tipo di reattore, le proprietà fisiche come la pressione e la composizione del fluido reagente sono considerate costanti lungo il suo asse. Gli effetti di diffusione lungo l’asse del reattore vengono trascurati, caratterizzando quindi una situazione ideale.

Il bilancio materiale di un componente rispetto a un elemento di volume del sistema reagente può essere espresso come la differenza tra il flusso entrante e il flusso uscente, uguagliata alla velocità di reazione moltiplicata per l’elemento di volume considerato.

Nel caso di una reazione catalitica eterogenea, la velocità di reazione è spesso espressa in relazione alla massa del catalizzatore anziché al volume, portando a una diversa formulazione del bilancio materiale.

Se il reattore è isotermo, le equazioni possono essere integrate per determinare il volume del reattore necessario per una data conversione del reagente. Allo stesso modo, per una reazione in fase liquida, la variazione di volume associata alla reazione può essere trascurabile, consentendo di relazionare la densità del liquido al bilancio materiale.

Questi calcoli forniscono alcune grandezze importanti per la valutazione del reattore, tra cui il e la del reagente all’interno del sistema.

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