States of Matter Lec. 2 PDF

States of Matter Lec. 2 by Taha Baban 2022  1.Particles arrangement 2. Particles energy 3.Distance between particles (intermolecular forces)  State of matter changes Melting : conversion of state from solid to liquid....

States of Matter Lec. 2 by Taha Baban 2022  1.Particles arrangement 2. Particles energy 3.Distance between particles (intermolecular forces)  State of matter changes Melting : conversion of state from solid to liquid. ‫ تحوٌل الحالة من صلب إلى سائل‬:‫االنصهار‬ Fusion or freezing : is when a substance goes from a liquid to solid state, the reverse of melting. ‫ ٌكون‬، ‫ عندما تنتقل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة‬:‫ التجمٌد‬.‫االنصهار‬ ‫عكس‬ Sublimation :substance goes directly from solid to gaseous state..‫ تنتقل المادة مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازٌة‬:ً‫ التسام‬ Deposition : substance goes from gaseous to solid state ‫ تنتقل المادة من الحالة الغازٌة إلى الحالة الصلبة‬:‫ الترسٌب‬ Vaporization : Boiling + Evaporation. It is the transition of state from liquid to gas ‫ إنه انتقال الحالة من السائل إلى الغاز‬.‫ تبخر‬+ ‫ غلٌان‬:‫ التبخٌر‬ Condensation: substance goes from gaseous to liquid state..‫ تنتقل المادة من الحالة الغازٌة إلى الحالة السائلة‬:‫ التكثٌف‬ Sublimation :substance goes directly from solid to gaseous state..‫ تنتقل المادة مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازٌة‬:ً‫ التسام‬  Gas state  gas properties Expand infinitively (No intermolecular forces) take the volume of shape of the container (unit : L or ml) Compressible  Due to a lot of free spaces between gas molecules Gas pressure  (force per unit area) : unit : atmosphere (atm) or mmHg  1 amt= 760 mmHg=760torr  Temp. in gas state expressed by kelvin scale (K= C+273) ‫ خصائص الغاز‬ )‫ توسع بشكل ال نهائً (ال توجد قوى بين الجزيئات‬ ml) ‫أو‬L :‫ خذ حجم شكل الحاوية (الوحدة‬ ‫ قابل للضغط‬ ‫ بسبب وجود الكثٌر من المساحات الحرة بٌن جزٌئات الغاز‬ ‫ ضغط الغاز‬ ‫أو‬atm) ( ‫ الغالف الجوي‬:‫ الوحدة‬:)‫ (القوة لكل وحدة مساحة‬ mmHg ‫ تور‬760 = ‫ مم زئبق‬760 = ‫طن‬1  K = C + 273( ‫ فً حالة الغاز معبرً ا عنها بمقٌاس كلفن‬.‫ مؤقت‬  Gas state Ideal gas No intermolecular interaction No energy exchanged or lost during collision (perfectly elastic) Three laws describe properties of ideal gas 1. Boyle law 2. Charles law 3. Gay-Lussac law ً‫غاز مثال‬ ‫ ال ٌوجد تفاعل بٌن الجزٌئات‬ ‫ ال ٌتم تبادل الطاقة أو فقدها أثناء االصطدام (مرن‬ )‫تمامًا‬ ً‫ ثالثة قوانٌن تصف خصائص الغاز المثال‬ ‫ قانون بوٌل‬.1 ‫ قانون تشارلز‬.2 ‫ قانون جاي لوساك‬.3  Ideal Gas Boyles law (P =1/ V ) P1 V1 = P2 V2  Ideal Gas Charles law (T and V) volume of gas directly proportion to gas temp. V) ‫و‬T ( ‫ قانون تشارلز‬ ‫ حجم الغاز ٌتناسب بشكل مباشر مع درجة‬.‫حرارة الغاز‬  Effect temp. on gas volume Example : a collected ideal gas in burette occupies a volume of 30 ml at a temp. of 20C and a pressure of 740mmHg. Calculate the volume of the gas at 0C and 740mmHg. ‫ يحتل الغاز المثالي الذي تم جمعه في‬:‫مثال‬.‫ مل عند درجة حرارة‬30 ‫السحاحة حج ًما قدره‬ ‫ احسب‬.‫ ملم زئبق‬740 ‫ درجة مئوية وضغط‬20.‫ مم زئبق‬740 ‫ درجة مئوية و‬0 ‫حجم الغاز عند‬ Pressure is constant T1 = C + 273 = 20+273=293 K T2 = C+273= 0 +273 = 273 P1 V1/T1 = P2V2/T2 (combined gas low) 740mmHg*30ml/293 = 740mmHg* V2/273 = 27.2 ml  Ideal gas Gay-Lussac law ( T and P ) Gas pressure proportion directly to gas temperature P1/T1 = P2/T2 (Temperature in Kelvin) ( ‫ قانون جً لوساك‬T and P) ‫ٌتناسب ضغط الغاز طردٌا إلى درجة حرارة‬ ‫الغاز‬ P1 / T1 = P2 / T2 (‫درجة الحرارة بالكلفن‬  Ideal gas General Ideal gas law relate P, T, V of a given mass of gas PV = n RT P = gas pressure , unit =atm V = gas volume , unit = L T = temp. , unit K = 273 +C R = molar gas constant (R= 0.08205 atm L /mole K) R= 8.314 Joules/mole K n = number of gas moles = W g/M.Wt g/mole  R= 0.08205 atm L /mole K T = 273+25 = 298 K P = 780mmHg/760 mmHg = 1.062 atm PV=nRT  Real gas properties Don’t follow ideal gas laws 1. composed of molecules of finite volume 2. There is intermolecular interactions between gas particles that affect the volume and pressure of the gas 3. energy exchanged or lost during collision ‫ال تتبع قوانٌن الغاز المثالٌة‬ ‫ تتكون من جزٌئات ذات حجم محدود‬.1 ‫ هناك تفاعالت بٌن الجزٌئات بٌن جزٌئات الغاز‬.2 ‫التً تؤثر على حجم وضغط الغاز‬ ‫ تبادل الطاقة أو فقدها أثناء االصطدام‬.3 van der waals equation of Real gas Real gas  A ideal gas a)As ideal gas PV= nRT P 7.35 L = 0.193*0.0821* 295 ,,,,,, P = 0.636 atm B as a real gas P + 17.38 * 0.193 2 /7.35 2 (7.35-0.193*0/1344) P + 17.38 * 0.193 2 /7.35 2 (7.35-0.193*0/1344) = 0.193 * 0.0821 * 295 ,,,, P=.626 atm THAT MEAN GASES BE AS IDEAL GAS UNDER LOW PRESSURE  liquid state General properties 1. More dense than gas 2. Has definite volume i.e not expand due to intermolecular forces 3. Take the shape of the container 4. Incompressible 5. Have translational motion (due to intermolecular forces) ‫الخصائص العامة‬ 1. ‫أكثر كثافة من الغاز‬ 2. ‫ أي ال ٌتمدد بسبب القوى بٌن‬، ‫له حجم محدد‬ ‫الجزٌئات‬ 3. ‫له شكل الحاوٌة‬ 4. ‫غٌر قابل للضغط‬ 5. )‫ٌملك حركة انتقالٌة (بسبب القوى بٌن الجزٌئات‬  Condensation vs evaporation cooling (due to in kinetic energy) Gas liquid pressure (van der waals forces) Condensation vs evaporation Critical temperature : a temperature above which, a substance can not exist as a liquid, no matter how much pressure is applied. Every substance has a critical temperature. Critical pressure : The pressure required to liquify a substance vapor at its critical temperature )‫التبرٌد (بسبب الطاقة الحركٌة‬ ‫سائل الغاز‬ )‫الضغط (قوى فان دٌر فال‬ ‫التكثٌف مقابل التبخر‬ ‫ ال ٌمكن‬، ‫ درجة الحرارة التً فوقها‬:‫درجة الحرارة الحرجة‬ ‫ بغض النظر عن مقدار الضغط الذي‬، ‫للمادة أن توجد كسائل‬.‫ كل مادة لها درجة حرارة حرجة‬.‫ٌتم تطبٌقه‬ ‫ الضغط المطلوب لتسٌٌل بخار مادة عند درجة‬:‫الضغط الحرج‬ ‫حرارته الحرجة‬  218 atm 25c Less than 1 atm 374 C ?