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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
CxHyOzCome 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
ad