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La chimica è una scienza sperimentale in cui l’avanzamento della conoscenza si basa su fatti sperimentali riproducibili e interpretabili: come procedere?

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1 La chimica è una scienza sperimentale in cui l’avanzamento della conoscenza si basa su fatti sperimentali riproducibili e interpretabili: come procedere? Il metodo scientifico Osservo un fenomeno ( condizioni controllate e riproducibili) Misuro una o più grandezze Registro i dati Formulo un’ipotesi Verifico con altri esperimenti I risultati confermano l’ipotesi Formulo una nuova ipotesi Formulo una teoria SI NO «nessuna quantità di esperimenti potrà dimostrare che ho ragione; un unico esperimento potrà dimostrare che ho sbagliato» macroscopico (osservo e lavoro) microscopico (penso) simbolico (rappresento)

2 Dato sperimentale: la misura MISURARE una GRANDEZZA significa confrontare quella grandezza con un'altra di riferimento, ad essa omogenea, detta unità di misura. Valore Dimensione Sensibilità (cifre significative) Accuratezza (valor medio/valor vero) Precisione (riproducibilità) Unità di Misura SI (1960) Fondamentali Derivate dipende dallo strumento di misura e (dipendono dal metodo e dall’operatore) Errore sistematico (incide su accuratezza) casuale (incide su precisione)

3 Cifre significative Elaborazione dei dati

4 Legge della conservazione delle masse (Lavoisier) Un po’ di storia… Esperimenti sulla fermentazione del vino 50 g Cu + 25 g S = 75 g CuS Legge delle proporzioni definite (Proust) 50 g Cu + 25 g S = 75 g CuS 50 g Cu + 50 g S = 75 g CuS + 25 g S Legge delle proporzioni multiple (Dalton): N(cost) O NO14 g16 g16/8=2 NO 2 14 g32 g32/8=4 N 2 O14 g8 g8/8=1 N 2 O 3 14 g24 g24/8=3 N 2 O 5 14 g40 g40/8=5 Prima teoria atomica (Dalton) 1.materia costituita da particelle indivisibili dette atomi Ma… le masse atomiche? E le formule chimiche?

5 Da studi sui gas! Legge di combinazione dei volumi Gay-Lussac ( ) P, T Ipotesi di Avogadro: volumi uguali di gas nelle stesse condizioni di P e T contengono lo stesso numero di particelle Avogadro ( ) Ipotesi di Cannizzaro: molecola biatomica dell’idrogeno (H 2 ) con massa molecolare 2! Da V x / V H2 => rapporti in massa (per ipotesi Avogadro) => massa molecolare gas Masse atomiche riferite alla massa 2 dell’idrogeno! Cannizzaro ( ) OGGI: amu (atomic mass unity) o Da (Dalton) 1 amu = 12 ma parte della massa di un atomo di 12 C 1 atomo di 12 C pesa 1,992x kg => 1 amu pesa 1,660x kg

6 In amu si esprime: la massa degli atomi come Massa Atomica relativa la massa delle molecole come Massa Molecolare relativa la massa dei composti ionici come Massa Formale relativa la massa delle particelle subatomiche Massa Atomica media Dato un elemento Determinazione delle masse atomiche e molecolari: la spettrometria di massa Isotopi 6 C ha 15 isotopi, ma solo 3 sono naturali: 12 C (98,93%) 13 C (1,07%) 14 C radioattivo (emivita 5700 anni) 1 H ha 3 isotopi naturali: 1 H 2 H 3 H radioattivo (emivita 12,32 anni) Abbondanza isotopica

7 Posso pesare gli atomi e le molecole! m (g) : M (g mol -1 ) = n (mol) 1 atomo di 12 C pesa 1,992x kg 0,012 kg di 12 C / 1,992x kg/atomo = 6,02x10 23 atomi la mole: è il tramite tra il microscopico e il macroscopico! macroscopico (osservo e lavoro) microscopico (penso) simbolico (rappresento) 12 g di 12 C contengono 6,02x10 23 atomi = numero di Avogadro !!!

8 grafite (C) rame (Cu) Antimonio (Sb) KMnO 4 CuSO 4 5 H 2 O NaCl K 2 Cr 2 O 7 CoCl 2 2 H 2 O CoCl 2 6 H 2 O amu amu amu amu amu 342 g saccarosio 180 g glucosio 46 g etanolo 18 g acqua Massa atomica/molecolare/ formale (amu) Massa molare (g mol -1 ) 78 g Na 2 O g FeSO 4 7H 2 O 100 g CaCO 3 58 g NaCl

9 mole STECHIOMETRIA : Studio sistematico QUANTITATIVO delle trasformazioni chimiche Reazione chimica Equazione chimica

10 Coefficienti stechiometrici Legge della conservazione delle masse Bilanciamento delle masse Eq. non bilanciata Eq. bilanciata!

11 Cosa succede se i reagenti non sono presenti nei corretti rapporti stechiometrici? 2 H 2 + O 2 = 2 H 2 O 2:1:2 Reagente limitante! Reagenti Prodotto Qual è il reagente limitante?


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