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GRANDEZZE E UNITÀ DI MISURA.. SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ DI MISURA (SI) Un sistema di unità di misura è un insieme di definizioni e di regole: definizioni.

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1 GRANDEZZE E UNITÀ DI MISURA.

2 SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ DI MISURA (SI) Un sistema di unità di misura è un insieme di definizioni e di regole: definizioni delle unità assunte come "fondamentali", regole per ottenere da queste le unità di tutte le altre grandezze in uso nella fisica, nella chimica, nella biologia, nelle varie attività tecnologiche e nella vita quotidiana. Nel sistema SI le unità di base sono sette e precisamente: metro, kilogrammo, secondo, ampere, kelvin, mole e candela. Queste unità sono state scelte in modo tale ed in numero tale da poter rappresentare in modo non ambiguo qualunque grandezza fisica che si voglia misurare. I nomi delle unità sono considerati nomi comuni e pertanto si scrivono con l'iniziale minuscola, anche se alcuni di essi derivano da nomi di scienziati (ampere, kelvin). In questo caso però sono invariabili al plurale ed hanno come simbolo una lettera maiuscola (per esempio A per l'ampere e K per il kelvin). GrandezzaUnità SI nomesimbolo Lunghezzametrom Massakilogrammokg Temposecondos Intensità di corrente elettricaampereA Temperatura termodinamicakelvinK Quantità di sostanzamolemol Intensità luminosacandelacd

3 GrandezzaUnità SIEspressione in funzione di altre Espressione in funzione delle unità SI NomeSimbolounità SIFondamentali FrequenzahertzHz s -1 ForzanewtonN m·kg·s -2 PressionepascalPaN/m 2 m -1 ·kg·s -2 Energia, lavoro, quantità di calore jouleJN·mm 2 ·kg·s -2 Potenza, flusso Energetico wattWJ/sm 2 ·kg·s -3 Carica elettricacoulombC s·A Potenziale elettrico, tensione elettrica voltVW/Am 2 ·kg·s 3 ·A -1 Unità derivate dotate di nomi propri

4 teraT gigaG megaM kilok ettoh decada 0, decid 0, centic 0, millim 0, micro 0, nanon 0, picop Multipli e sottomultipli Il prefisso precede l'unità di misura con la quale forma il multiplo e sottomultiplo; non può essere usato da solo, né si possono usare due prefissi consecutivi. Si scriverà 1 nm e non 1 mmm, 1pF e non 1mmF. Il simbolo del prefisso è scritto con carattere diritto come il simbolo delle unità, non si lasciano spazi, né si interpone il punto tra i due simboli: 1000 V = 10 3 V = 1kV 0, s = 1 x s = 1 ms

5 Sistema MKS : acronimo di Metro, Kilogrammo, Secondo. Il sistema MKS comprende solo tre delle sette grandezze fondamentali: lunghezza, massa, tempo. Sistema cgs: acronimo di centimetro, grammo, secondo. É necessario esprimere le unità di misura facendo riferimento allo stesso sistema Ad esempio: 1 l = m 3 1 atm = Pa 1 erg = J

6 Q U I N D I … Per determinare la grandezza chimico-fisica richiesta dal problema scientifico o tecnologico, se le grandezze occorrenti per limpostazione e la risoluzione del problema sono disponibili in sistemi diversi, prima di procedere al calcolo, bisogna renderle omogenee, trasformale cioè, nelle corrispondenti di uno stesso sistema. Il calcolo del valore numerico della grandezza richiesta deve essere sempre accompagnato da quello dimensionale.

7 PESI ATOMICI E MOLECOLARI. LA MOLE.

8 PESO ATOMICO PESO MOLECOLARE Il PA e PM è formulato rispetto alla massa dellisotopo 12 del carbonio e come unità di massa atomica (u.m.a.) si prende la dodicesima parte della massa di questo nuclide, un frammento di materia inesistente. Quindi: il PA di un elemento E è il rapporto tra la massa di un atomo dellelemento e la massa dellunità di misura É un numero puro.

9 Perclorato di potassio KClO 4 Pesi Atomici: K = u.m.a.; Cl = u.m.a; O = u.m.a Peso Molecolare: PA(K) + PA (Cl) + 4 PA (O) = u.m.a. Ad esempio: Analogamente: il PM è il rapporto tra la massa di una molecola dellelemento o di un composto e quella dellunità di misura É un numero puro Il PM è uguale alla somma dei pesi atomici degli elementi che costituiscono la molecola ciascuno moltiplicato per il proprio coefficiente stechiometrico. Il peso in grammi dellu.m.a., al quale è stato dato il nome di dalton (da) è: 1 u.m.a. = 1 da = 1.66 x g

10 Quanti atomi (o molecole) sono contenuti in una mole? Una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle uguali al numero di atomi contenuti in 0,012 kg dellisotopo 12 del carbonio. Il valore di riferimento è la costante di Avogadro: N = 6, La mole è lunità di misura ( mol ) della quantità di materia. MOLE E PESO MOLARE

11 Indicando con n il numero di moli, con m la massa in grammi e con PM il peso molecolare, si può scrivere: m (g) = n (mol) PM (g/mol) A quanti grammi corrisponde una mole? Una mole di atomi di un dato elemento corrisponde ad una quantità in grammi uguale al valore del peso atomico. Più in generale, una mole di molecole di una data sostanza corrisponde ad una quantità pari alla massa molecolare relativa espressa in grammi. 1 mole di ferro corrisponde a ~ 55,85 grammi 1 mole di calcio corrisponde a ~ 40,08 grammi 1 mole di acqua corrisponde a ~ 18,02 grammi

12 Esempio 1: Calcolare le moli presenti in 1.45 mg di metano mg = 1.45 x g Metano: CH 4 P.M. = PA (C) + PA (H) x 4 = x 4 = g/mol Dati: Svolgimento: n (mol) = 1.45 x (g) / (g/mol) = x moli di CH 4

13 Una mole del composto A a B b C c (pari al suo PM in grammi) contiene: degli elementi A, B, C, la quantità in grammi pari a: m A = aPA(A); m B = bPA(B) ; m C = cPA(C) Il rapporto ponderale del composto è m A : m B : m C a moli di A, b moli di B, c moli di C

14 Q U I N D I … La mole è lunità di misura della quantità di materia; la mole contiene N (costante di Avogadro) molecole o atomi; il peso molare corrisponde al peso molecolare espresso in grammi.

15 COMPOSIZIONE PERCENTUALE DEI SISTEMI.

16 Dato un generico sistema a più componenti, la sua composizione può essere espressa in: 1.percentuale in peso, 2.percentuale in volume, 3.percentuale in moli. q i = parti del componente i-esimo q t = parti totali del sistema i % = qiqi qtqt X 100

17 Esempio 2: Calcolare il rapporto ponderale tra gli elementi e la percentuale in peso di ciascuno di essi nel solfato di alluminio. Pesi Atomici Al = u.m.a.; S = u.m.a.; O = u.m.a. Al 2 (SO 4 ) 3 Peso Molare del solfato di alluminio Al 2 (SO 4 ) 3 = 2 Al + 3 S + (3x4) O = g/mol Una mole di solfato di alluminio contiene: m Al = 2 Al = 2 (mol) (g/mol) = g m S = 3 S = 3 (mol) (g/mol) = g m O = 12 O = 12 (mol) (g/mol) = g m Al : m S : m O = g : g : g Svolgimento: Dati:

18 Al = 2 Al Al 2 (SO 4 ) = =15.77% S = 3 S Al 2 (SO 4 ) = =28.12% O = 12 O Al 2 (SO 4 ) = =56.11% PERCENTUALE IN PESO

19 Esempio 3. Un composto costituito da Cl e Cr presenta allanalisi la seguente composizione in peso %: Cr 32,81%, Cl 67,19%. Calcolare la formula minima del composto. 67,19% Cl ;32,81% Cr Cr x Cl y P.A.(Cr) = 51,996P.A.(Cl) = 35,453; 100,0 g di campione contengono: Dati: 32,81 g di Cr67,19 g di Cl Dividendo ciascun valore per si ottiene la formula minima Cr Cl 3 32,81 51,996 = 0,6310 moli di atomi di Cr 67,19 35,453 = 1,8951 moli di atomi di Cl Svolgimento:

20 Analisi dei minerali E' un carbonato di calcio e magnesio che deve il suo nome al chimico francese Dolomieu, che per primo lo distinse dalla calcite. Si presenta sotto forma di cristalli romboedrici oppure in aggregati di cristalli a facce curve. La composizione viene solitamente espressa come % degli ossidi degli elementi che lo costituiscono. Es: dolomite (MgO)x(CaO)y(CO 2 )z In un minerale, spesso atomi di un elemento sostituiscono atomi di un altro elemento senza che la struttura cristallina del minerale ne risenta. Gli elementi che partecipano alle sostituzioni suddette vengono indicati, nella formula del minerale, tra parentesi e intervallati da virgole; essi sono detti isomorfogeni o vicarianti. Ad esempio, nellolivina 2(Mg,Fe)O·SiO 2, il ferro e il magnesio sono isomorfogeni.

21 Esempio 4: Determinare la formula di un minerale che dette allanalisi i seguenti risultati: MgO 14.71%; FeO 52.42%; SiO %. Il minerale è unolivina /PM(MgO) = 14.71/40.03 = /PM(FeO) = 52.42/ 71.8 = /PM(SiO2) = 32.85/60 = x : y = ( ) : x = 2y 2(Mg,Fe)O.SiO 2 Per stabilire in quale proporzione si trovano gli ossidi dividiamo gli indici per il più piccolo di essi: MgO : 0.365/0.365=1 FeO : 0.73/0.365=2 SiO 2 : 0.547/0.365=1.5 (MgO)(FeO) 2 (SiO 2 ) 1.5 moltiplicando per 2 (MgO) 2 (FeO) 4 (SiO 2 ) 3

22 esercizi 1. Calcolare il peso molecolare dei seguenti composti: a) Cloruro di calcio; b) monossido di carbonio; c) acido solforico 2. Sapendo che la molecola di fosforo è tetraatomica, calcolare a quante moli corrispondono 300 mg di fosforo. 3. Calcolare il volume di una soluzione di KOH al 15.22% in peso ( d = g/mL) che contiene 65.5 g di KOH. 4. Calcolare la quantità di carbonio presente in 275 g di CO 2.


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