Mole e numero di avogadro
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Mole e Numero di Avogadro. Classi terze Liceo Scientifico Tecnologico. Principio di Avogadro. Volumi uguali di gas diversi, alla stessa pressione e temperatura contengono lo stesso numero di particelle (atomi o molecole). P H =P O =P N. T H =T O =T N. H. O. N. m H ≠m O ≠ m N.

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Presentation Transcript


Mole e numero di avogadro

Mole e Numero di Avogadro

Classi terze

Liceo Scientifico Tecnologico


Principio di avogadro

Principio di Avogadro

  • Volumi uguali di gas diversi, alla stessa pressione e temperatura contengono lo stesso numero di particelle (atomi o molecole)

PH=PO=PN

TH=TO=TN

H

O

N

mH≠mO≠mN


Come ragionano i chimici

Come ragionano i chimici?

  • Scriviamo l’equazione chimica per la sintesi dell’acqua

  • 2H2 + O2 2H2O


Arrivare al concetto di molecola

Arrivare al concetto di molecola

  • H2 + Cl2 2HCl

  • 22,4 + 22,4 44,8

  • 2H2 + O2  2H2O

  • 44,8+22,444,8

  • N2 + 3H2  2NH3

  • 22,4+67,244,8


La mole

La mole

  • È una quantità in grammi di una sostanza che contiene un numero preciso e ben determinato di particelle (atomi o molecole)

    • Una quantità in grammi di una sostanza

    • Una quantità di particelle

  • Numero di Avogadro

    • Una mole di una sostanza contiene un numero di Avogadro di particelle che corrisponde a 6,02 x 1023 atomi o molecole


Massa atomica relativa di un elemento

Massa atomica relativa di un elemento

  • Definizione

    • È il rapporto tra la massa reale di quel elemento e una massa presa come riferimento (unità di misura)

      • Inizialmente si considerò la massa dell’idrogeno (elemento più leggero)

      • Attualmente si utilizza 1/12 della massa reale del carbonio-12 (unità di massa atomica)

    • La massa atomica relativa è un numero adimensionale

      • È etichettata con la sigla uma

      • Tale unità vale 1,66 x 10-27 Kg


Massa molecolare

Massa molecolare

  • Nel caso dei composti o delle sostanze elementari la massa molecolare relativa si calcola

    • Sommando le masse degli elementi che costituiscono la molecola

    • Ciascuna moltiplicata per l’indice con cui compare nella formula chimica

    • MMH2 = 2 x 1,0 = 2,0 uma

    • MMAlCl3 = 27 + (3 x 35,5) = 133,5 uma

    • MMH3PO4 = (3 x 1,0) + 31 + (4 x 16) = 98 uma


La mole1

La mole

  • Definizione:

    • È la quantità di sostanza che contiene 6,02 x 1023 particelle elementari (atomi o molecole)

  • Quindi:

    • La mole è una quantità in grammi corrispondente alla massa atomica (molecolare) di quella sostanza

    • La massa molare è espressa in g/mol

      • L’acido oleico ha MM = 282,35 uma

      • L’acido oleico ha m.m. = 282,35 g/mol

    • È utile sapere che esiste anche un volume molare (Vm)

      • È importante per i gas e per i liquidi

    • È diverso per ogni liquido ma contiene sempre lo stesso numero di particelle (numero di Avogadro)


Esercizio

Esercizio

  • Determina il volume molare dell’acqua

  • La massa molecolare dell’acqua è 18 uma

  • La massa molare dell’acqua è 18 g/mol

  • Quindi una mole d’acqua ha massa 18 g

  • Poiché la densità dell’acqua è 1 g/mL, 18 g d’acqua occupano un volume…

    • …di 18 mL

    • …o 0,018 L


Esercizio 2

Esercizio 2

  • Determina quante moli d’acqua sono contenute in 1 L

  • 1 L d’acqua ha massa 1000 g (si ricava dalla densità)

  • Se una mole ha massa 18 grammi si può trovare con una proporzione quante moli sono contenute in 1000 grammi

    • Moli = 1000 g/ 18 g = 55,5 mol


Esercizi

Esercizi

  • Calcolate la massa di 6,02x1023 atomi di Osmio

    • Non si deve effettuare alcun calcolo, si consulta la tavola periodica

    • Perché è la massa di una mole di Osmio cioè 190,2 g

  • Calcolate la massa di 0,23 moli di Cobalto (Co)

    • Utilizziamo la formula inversa della relazione posta in alto


Usare una proporzione

Usare una proporzione

  • Possiamo impostare una proporzione partendo dalla convenzione della mole

    • 1 mole è la quantità in grammi di una certa sostanza pari alla sua massa atomica o molecolare

      • 1 mol : MA(MM) g

  • In genere abbiamo la massa di una sostanza o di un elemento quindi (per esempio)

    • 1 molC : 12 gC = x molC : 38,69 gC


Vediamo se siete intelligenti

Vediamo se siete intelligenti

  • In quale campione troveremo il maggior numero di particelle elementari?

    • 15,5 once di H2SO4

    • 15,5 once di HCl

    • 15,5 once di NaOH

    • 15,5 once di CaCO3

    • Uguale in tutti e 4 i campioni

S = 32

O = 16

Cl = 35,45

Na = 23

H = 1

Ca = 40

C = 12


Analisi elementare

Analisi elementare

  • È un tipo di analisi che permette di determinare la percentuale (composizione) in massa degli elementi che formano un composto

  • Permette di determinare la formula chimica (minima) di una sostanza e quindi di riconoscerla

    • Riconoscimento di minerali

    • Riconoscimento di sostanze incognite

    • Determinazione e caratterizzazione di sostanze nuove


Composizione

Composizione %

  • Dalla composizione percentuale possiamo ottenere

    • La formula minima di una sostanza

      • Esprime il rapporto numerico minimo tra gli elementi del composto

        • CH (formula minima)

          • C2H2 (acetilene); C6H6 (benzene)

        • CH2O (formula minima)

          • CH2O aldeide formica; C6H12O6 (glucosio)

    • La formula chimica (molecolare)

      • H2SO4 (acido solforico)


Dalla composizione alla formula minima

Dalla composizione % alla formula minima

  • Si deve passare dalle masse al numero di moli

    • CaCO3 (carbonato di calcio)

      • Per una molecola di carbonato abbiamo 1 atomo di Ca, 1 atomo di C, 3 atomi di O

      • Per una mole di carbonato abbiamo 1 mole di Ca, 1 mole di C, 3 moli di O

  • Cioè le formule chimiche informano…

    • …sul rapporto numerico tra gli atomi degli elementi…

    • …sul rapporto numerico tra le moli degli elementi…

  • …che formano la sostanza


Come si procede

CxHyOz

Come si procede

  • Calcolare la formula minima di un composto del carbonio (organico) che ha la seguente composizione in massa

    • C%=38,69; H%=9,76; O%=51,55

  • Si prende come riferimento un valore in grammi (100g)

  • Si devono trasformare i grammi in moli

    • moliC = 3,224 mol

    • moliH = 9,76 mol

    • moliO = 3,221 mol


Trovare gli indici della formula minima

Trovare gli indici della formula minima

  • Si devono dividere per il numero più piccolo

    • x = 3,224 mol / 3,221 mol = 1

    • moliH = 9,76 mol / 3,221 mol = 3

    • moliO = 3,221 mol / 3,221 mol = 1

  • La formula minima sarà

    • CH3O


Dalla formula minima alla formula molecolare

Dalla formula minima alla formula molecolare

  • Per ottenere la formula molecolare devo conoscere un altro dato ottenibile con altri metodi

    • Massa molecolare

  • Le fasi (avete già la formula minima)

    • Si calcola la massa molecolare della formula minima

      • MMr CH3O = 31 uma

    • Poniamo di aver trovato come massa molecolare del composto il valore di 124 uma

      • Fattore moltiplicativo = 124 uma/31 uma =4

      • La formula molecolare è allora C4H12O4


Un esercizio

Un esercizio

  • Calcolare la formula minima e molecolare di un composto che presenta la seguente analisi elementare:

    • N% = 87,5

    • H% = 12,5

  • Il composto ha una massa molecolare di 32,06 uma


Risoluzione

Risoluzione

  • 1: passare dalle percentuali ai grammi

    • N% = 87,5  mN = 87,5 g

    • H% = 12,5  mH = 12,5 g

  • 2: trasformare le masse in moli (conoscendo le masse atomiche degli elementi)

    • Utilizzare una proporzione

    • Utilizzare la formula derivata dalla proporzione

  • 3: dividere le moli ottenute per il numero più piccolo di moli per ottenere degli indici interi da introdurre nella formula minima (molN = 6,25; molH = 12,5)

    • NH2 (formula minima)


Risoluzione formula molecolare

Risoluzione (formula molecolare)

  • Calcolare la massa della formula minima

    • mNH2 = 14 + 2 = 16 uma

  • Si mettono a rapporto le due masse molecolari relative per trovare il fattore moltiplicativo

    • 32,06/16 ≈ 2

  • La formula molecolare del composto è quindi

    • N2H4


Schema risolutivo per esercizi con le moli

Schema risolutivo per esercizi con le moli

Calcolare il numero di moli

Massa (grammi o altra unità di misura)

Numero di atomi o molecole


Esercizio dalla massa al n di particelle

Esercizio dalla massa al n° di particelle

  • Determinare il numero di molecole contenute in 15,4 grammi di anidride carbonica (CO2)

    • N°mol = 15,4 g / 44 (g/mol) = 0,35 mol

  • Moltiplicando per il NA si ottiene il numero di molecole presenti

    • n°mol . NA = 0,35 mol . 6,02 . 1023 = 2,2 . 1023


Esercizio1

Esercizio

  • Calcolare quanti atomi di azoto sono contenuti in 72,6 g di diazoturo (N2H4)


Esercizio 3

Esercizio 3

  • Calcolare quanto metano (in grammi) ho consumato se ho ottenuto 4,5 x 1024 molecole di anidride carbonica

  • CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O


Definizione di massa atomica relativa

Definizione di massa atomica relativa

  • È il rapporto tra la massa reale di un atomo e l’unità di massa atomica (uma)

  • Cos’è l’unità di massa atomica?

    • È un dodicesimo della massa atomica del carbonio-12

  • È un numero puro perché deriva da un rapporto di masse

  • L’uma è una quantità in grammi molto piccola

    • Infatti per formare 1 grammo sono necessarie un NA di unità


N a e sua origine

NA e sua origine

  • Definizione

    • È il numero di particelle elementari (atomi o molecole) contenute in una mole di una qualsiasi sostanza

    • È il numero di atomi di carbonio-12 contenuti in 12 grammi di carbonio-12 (cioè una mole di carbonio-12)

  • L’origine:

    • Nasce dalla convenzione utilizzata per definire la mole

    • 16 grammi di O corrispondono ad una mole di O

    • 14 grammi di N corrispondono ad una mole di N

    • 12 grammi di C corrispondono ad una mole di C

    • 44 grammi di CO2 corrispondono ad una mole di CO2

    • Tutte queste quantità contengono 1 NA di particelle


Esercizio 1

Esercizio 1

H3PO4

  • Dalla formula dell’acido orto-fosforico determinare le percentuali in massa dei diversi elementi che lo compongono


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