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Le sostanze La materia è costituita da sostanze Quando esse sono formate da atomi di una sola specie atomica si chiamano sostanze elementari Quando esse.

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Presentazione sul tema: "Le sostanze La materia è costituita da sostanze Quando esse sono formate da atomi di una sola specie atomica si chiamano sostanze elementari Quando esse."— Transcript della presentazione:

1 Le sostanze La materia è costituita da sostanze Quando esse sono formate da atomi di una sola specie atomica si chiamano sostanze elementari Quando esse sono formate da atomi di specie diverse si chiamano sostanze composte o composti

2 La materia e la sua composizione

3 Le miscele La materia è costituita da miscele omogenee o eterogenee di sostanze elementari e/o composti Una miscela omogenea è un sistema monofasico La fase è una parte di un sistema fisicamente definita, ed è caratterizzata da proprietà chimiche e fisiche costanti al suo interno Esempi di miscela omogenea sono l’acqua di mare, l’aria.

4 La Composizione dell’Atmosfera Componenti Principali, % in volume Azoto (N 2 ): 78,08% Ossigeno (O 2 ): 20,95% Argon (Ar): 0.93% Vapore acqueo (H 2 O): 0,33% Anidride carbonica (CO 2 ): 0,032% (320 ppm)

5 La Composizione dell’Atmosfera Componenti Secondari Neon (Ne): 0,00181% (18 ppm) Elio (He): 0,0005% (5 ppm) Metano (CH 4 ): 0,0002% (2 ppm) Idrogeno (H 2 ): 0,00005% (0,5 ppm) Kripton (Kr): 0,000011% (0,11 ppm) Xeno (Xe): 0,000008% (0,08 ppm) Ozono (O 3 ): 0,000004% (0,04 ppm) Sono anche presenti, in tracce, Ossidi di azoto (NO, NO 2, N 2 O), Monossido di carbonio (CO), Ammoniaca (NH 3 ), Biossido di zolfo (SO 2 ), Solfuro di idrogeno (H 2 S).

6 Miscele vs. Composti La composizione di un composto é costante ed invariabile La composizione di una miscela è variabile

7 Miscele vs Composti o elementi Miscele Ferro Acqua potabile acciaio Composti o elementi Acqua Fe H2OH2O Carbonecarbonio Acqua marina

8 Miscele omogenee vs eterogenee Miscele omogenee Soluzioni gas Lega (acciaio-ottone) Miscele eterogenee Sospensione Fumo- nebbia schiuma-gel Materiali compositi rocce Benzina plastica

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10 In una reazione chimica come faccio a contare gli atomi che reagiscono? Non li posso contare e quindi posso riscorrrere a misurare la loro massa. Ciò vuol dire che occorre una correlazione tra massa misurata di un elemento o composto ed un certo numero di atomi noto

11 La mole Le grandezze fondamentali e le unita' di misura nel Sistema Internazionale (SI) Grandezza fondamentale Unita’Simbolo lunghezzametrom massakilogrammoKg temposecondos corrente elettricaampereA temperaturakelvinK intensita’ luminosacandelacd quantita’ di sostanzamolemol

12 La mole descrive una quantità di sostanza correlandola ad un numero di particelle La mole è la quantità di sostanza che contiene un numero N di particelle che devono essere specificate. La mole N è il numero di nuclidi che stanno in esattamente 12 g di 12 C.

13 La massa in g di una mole di 12 C è per definizione 12 g. La mole N = 6, (36) ×10 23 Poiché N è un numero per mole, esso ha unità di misura mol -1 ed è chiamata costante di Avogadro. N A = 6, (36) ×10 23 mol -1

14 Una mole di 23 Na è la quantità di sostanza che contiene N atomi di 23 Na La mole

15 Mole e massa molare Moli di sostanze diverse hanno massa diversa ! In una reazione o in una formula chimica contano le moli, non i grammi! N A = 6, (36) ×10 23 = 12 C = 16 O Massa di una mole =12 gMassa di una mole =15,9949 g

16 Mole e massa molare Una mole di sostanza diverse ha peso diverso !

17 Esempi Una mole di CO 2 contiene N A molecole di CO 2 Una mole di NaCl contiene N A ioni Na + e N A ioni di Cl - Una mole di Na 2 SO 4 contiene 2N A ioni Na + ed N A ioni di SO 4 2- Una mole di SiO 2 contiene N A atomi di Si ed 2N A atomi di O

18 Costante di Avogadro (N A ) N A e’ stata scelta in modo che la massa di una mole di atomi di 12 C, esattamente 12 g, abbia lo stesso valore numerico della massa di un singolo atomo di 12 C, esattamente 12 u.m.a. Il risultato è che per tutti gli elementi il valore numerico della massa in grammi di una mole di atomi e la massa atomica media pesata in unità di massa atomica sono UGUALI!!!

19 Massa molare = massa di una mole di atomi Rapporto fra massa (in grammi) e quantità di sostanza (in moli), quindi ha come unità di misura g mol -1. Si indica con M

20 Reazioni chimiche e mole In una reazione o in una formula chimica contano le moli, non i grammi! Es: C + O 2 CO 2 12 g di C reagiscono con 32 g di O 2 per dare 44 g di CO 2 Ma che corrispondono 1 mole di C, 1 mole di O 2 e una mole di CO 2 quindi allo stesso numero di particelle.

21 Stechiometria: quella parte della chimica che riguarda le quantità delle specie che partecipano a reazioni Massa molare= grammi/ n.moli n. moli= grammi/ massa molare g=g*mol -1 *mol g *mol -1 =g/mol mol =g/g*mol -1 volume molare= volume/ n. molimol =dm 3 /mol Per i gas: grammi di sostanza= massa molare x n.moli n. moli= volume/ volume molaremol =dm 3 /dm 3 mol -1

22 Esercizi Ho un campione di zolfo che pesa 4.07 g. (a)Quante moli di zolfo sono presenti? (b) Qual è il numero totale di atomi di zolfo nel campione? n. moli= grammi/ massa molaremol =g/g*mol -1 n. moli= 4.07 g/ g mol-1 = mol (a) (b) n. atomi= moli x N A atomi =mol x mol -1 n. atomi= mol x x 1023 mol -1 = 7.64 x atomi

23 Esercizi Ho questo composto C 2 HBrClF 3. (a) Quanti atomi di C sono presenti per mole del composto? 1 mole di C 2 HBrClF 3 contiene 2 moli C Quindi: n. atomi di C = 1 mol x 2 x x 1023 mol -1 = x 10 24

24 Esercizi Determinare le moli di CuSO 4  5H 2 O che sono contenute in 15 g? n. moli= grammi del composto/ massa molare del composto massa molare del composto = massa atomica di Cu (63,55) + massa atomica di S (32,07) + 4 x massa atomica di O (15,9994) + 10 x massa atomica di H (1,008) + 5 x massa atomica di O (15,9994) = 249,7 g mol -1 n. moli= 15 g/ 249,7 g mol -1 = 6,008 x mol

25 Esercizi Calcolare quanti grammi dell’elemento idrogeno e dell’elemento ossigeno sono contenuti in 1,00 g di H 2 O? n. moli= grammi del composto/ massa molare del composto massa molare del composto = massa atomica di O (15,9994) + 2 x massa atomica di H (1,008) = 18,02 g mol -1 n. moli di H 2 O= 1 g/ 18,02 g mol -1 = 0,0555 mol n. moli di ossigeno = n. moli di H 2 O n. moli di idrogeno = 2 x n. moli di H 2 O grammi di ossigeno = 0,0555 mol x 15,9994 g mol -1 = 0,888 g grammi di idrogeno = 0,0555 mol 2 x 1,008 g mol -1 = 0,112 g grammi di sostanza= massa molare x n.moli

26 Esercizi Calcolare la massa di ciascun elemento e di H2O che è contenuta in 1,00 g di NiSO 4  7H 2 O. n. moli= grammi del composto/ massa molare del composto massa molare del composto = massa atomica di Ni (58,69) + massa atomica di S (32,07) + 4 x massa atomica di O (15,9994) + 7 x massa molecolare di H 2 O (18) = 280,9 g mol -1 n. moli di composto = 1 g / g mol -1 = 0,00356 mol La massa di ciascun elemento e dell’acqua è: 0,00356 mol x 58,7 g mol -1 = 0,209 g di Ni 0,00356 mol x 32,1 g mol -1 = 0,114 g di S 0,00356 mol x 11 x 15,9994 g mol -1 = 0,627 g di O 0,00356 mol x 14 x 1,008 g mol -1 = 0,0503 g di H 0,00356 mol x 7 x 18,0 g mol -1 = 0,449 g di H 2 O grammi di sostanza= massa molare x n.moli

27 Esercizi: Composizione % dei composti chimici La percentuale in peso è data dal rapporto fra la massa di ciascun elemento e la massa della sostanza dove l’elemento è contenuto, moltiplicato x 100. % peso dell’elemento contenuto nella sostanza = (massa in g dell’elemento /massa in g della sostanza ) x 100 Es.: Calcolare la % in peso degli elementi del composto C 5 H 5 N. Peso molecolare del composto = 5 x 12,01 (C) + 5 x 1,008 (H) + 14,01 (N) = 79,10 g mol -1 1 mole di composto contiene 5 moli di C, 5 moli di H e 1 mole di H, quindi: % C = ((5 x 12,01 g mol -1 ) / 79,10 g mol -1 ) x 100 = 75,9 % % H = ((5 x 1,008 g mol -1 ) / 79,10 g mol -1 ) x 100 = 6,38 % % N = 14,01 g mol -1 / 79,10 g mol -1 ) x 100 = 17,7 %

28 Esercizi: Calcolo delle formule minime e molecolari di un composto Se si conosce la % in peso di tutti gli elementi in un composto si può trovare la formula minima del composto. Se si conosce il peso molecolare del composto si può ricavare a anche la formula molecolare. Es.: un composto è costituito da C, H e Cl con percentuali in peso uguali a 49,0%, 2,74%, 48,1%, rispettivamente. Calcolare la formula empirica. Consideriamo di avere 100 g del composto: Moli di C = 49,0 g / 12,01 g mol -1 = 4,08 mol Moli di H = 2,74 g / 1,008 g mol -1 ) = 2,72 mol Moli di Cl = 48,1 g / 35,45 g mol -1 ) = 1,36 mol Dividendo questi numeri per il numero più piccolo (1,36 mol) si calcola il rapporto tra le moli di C, H e Cl è uguale a 3:2:1. quindi la fomula minima è C 3 H 2 Cl. Quella molecolare sarà un multiplo alla n di quella minima (C 3 H 2 Cl) n.

29 Esercizi: Calcolo delle formule minime e molecolari di un composto Se si conosce la % in peso di tutti gli elementi in un composto si può trovare la formula minima del composto. Se si conosce il peso molecolare del composto si può ricavare a anche la formula molecolare. Es.: un composto è costituito da C, H e Cl con percentuali in peso uguali a 49,0%, 2,74%, 48,1%, rispettivamente. Calcolare la formula empirica. Consideriamo di avere 100 g del composto: Moli di C = 49,0 g / 12,01 g mol -1 = 4,08 mol Moli di H = 2,74 g / 1,008 g mol -1 ) = 2,72 mol Moli di Cl = 48,1 g / 35,45 g mol -1 ) = 1,36 mol Dividendo questi numeri per il numero più piccolo (1,36 mol) si calcola il rapporto tra le moli di C, H e Cl è uguale a 3:2:1. quindi la fomula minima è C 3 H 2 Cl. Quella molecolare sarà un multiplo alla n di quella minima (C 3 H 2 Cl) n.

30 Esercizi: Calcolo delle formule minime e molecolari di un composto Un composto puro è è costituito da 5,9% di H, 94,0% di O. Il peso molecolare determinato sperimentalmente è 34,1. Calcolare la formula molecolare del composto. Consideriamo di avere 100 g del composto: Moli di H = 5,9 g / 1,008 g mol -1 = 5,90 mol Moli di O = 94,0 g / 15,994 g mol -1 = 5,87 mol Il numero di atomi di H rispetto all’O è 5,9/5,87 = 1 Quindi la formula minima è HO. Quella molecolare sarà un multiplo alla n di quella minima (HO) n. n = 34,1 g mol -1 /17,0 g mol -1 = 2,0 Quindi la formula molecolare è H 2 O 2


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