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Massa atomica relativa La massa di un atomo è troppo piccola rispetto allunità di misure del kg. Viene quindi definita in rapporto a quella di un atomo.

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1 Massa atomica relativa La massa di un atomo è troppo piccola rispetto allunità di misure del kg. Viene quindi definita in rapporto a quella di un atomo di riferimento. Per convenzione la massa del 12 C è stata definita come esattamente = a 12. 1/12 della sua massa è lunità di riferimento = u.m.a. Particella (simbolo) Carica assolutaCarica relativa Massa assolutaMassa relativa Protone (p) x C x g Elettrone (e) x C x g Neutrone (n) x g1.0087

2 Massa atomica Si definisce peso atomico di un elemento la massa relativa e media di quell'elemento rispetto ad 1/12 della massa di un nuclide di 12 C. Il peso atomico dell'idrogeno è: 1,008 Quello dellossigeno è: 15,99

3 somma dei pesi atomici di tutti gli elementi contenuti in una molecola di una sostanza elementare o di un composto 1.I 2 : 126.9x2= H 2 SO 4 : (1.008 x 2) ( x 4) = Massa Molecolare

4 Quando una sostanza non è formata da molecole discrete ma da un insieme infinito di atomi o ioni 1.NaCl: = K 2 Cr 2 O 7 : (39.10 x 2) + ( x 2) + ( x 7) = Peso formula

5 Massa atomica, massa molecolare e peso formula sono tutte MASSE MOLARI Le unità di massa (sia atomiche che molecolari o formula) se espresse in grammi sono massa di una mole

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

7 La mole N è il numero di atomi che stanno in esattamente 12 g di 12 C. 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 = 6, (36) ×10 23 mol -1 è una quantità di atomi tale che la sua massa in g è pari alla sua massa atomica.

8 Una mole di 23 Na è la quantità di sostanza che contiene N atomi di 23 Na Una mole di H 2 O è la quantità di sostanza che contiene N atomi di H 2 O La mole In una reazione o in una formula chimica contano le moli, non i grammi! Es: 2H 2 + O 2 2H 2 O E un multiplo della massa molecolare; numericamente è uguale alla massa molecolare, ma è espressa in grammi 1 mol di CaSO 4 = 136 g

9 Mole e massa molare Una mole di sostanze diverse mostra pesi diversi ! In una reazione o in una formula chimica contano le moli, non i grammi!

10 m (g) P.M. (g/mole) n (moli) = MOLE Quantità espressa in grammi pari alla massa della sostanza (atomo o molecola) espressa in unità di massa atomica. Es. NaCl (cloruro di sodio) P.A. Na : d P.A. Cl : d P.M. NaCl : d 1 mole di NaCl58.44 g Una mole di una qualsiasi sostanza contiene lo stesso numero di particelle, detto numero di Avogadro : N = x Il numero di moli contenuto in una nota massa di una sostanza può essere calcolato dalla seguente relazione :

11 Formula minima e formula vera Composti sconosciuti Analisi qualitativa = Ca, S, O Formula minima Ca = 1 S = 1 O CaSO 4 Formula vera Ca S O (16 x 4) = / 136 = 1, la formula MINIMA coincide con quella VERA Ca = 29,41% S = 23.52% O = (resto) 47.07% % Ca 29,41 g/100g = = 0,73 mol/100g 40 g/mol 40 g/mol % S 23,52 g/100g = = 0,73 mol/100g 32 g/mol 32 g/mol % O 47,07 g/100g = = 2,94 mol/100g 16 g/mol 16 g/mol Analisi quantitativa Determinazione MM Determinazione MM Massa Molecolare determinata sperimentalmente: 136 g/mol

12 La nomenclatura chimica I composti possono essere indicati con nomi comuni oppure con nomi sistematici Alcuni composti sono fatti da cationi ed anioni (ionici), altri non si separano in cariche elettriche (covalenti) Nomenclatura dei composti ionici. –anione - catione. (cloruro di sodio, carbonato di calcio) Nomenclatura di composti molecolari. come se il composto fosse ionico. Un composto binario: –cloruro d'idrogeno HCI –solfuro d'idrogeno H 2 S

13 Composti ionici Unità formula e peso formula. Un composto ionico è rappresentato da una formula chimica che indica il numero relativo di atomi di ciascun elemento nel composto. Nel cloruro di sodio: NaCl. Nel carbonato di sodio: Na 2 CO 3 Nel solfato d'ammonio (NH 4 ) 2 SO 4. Un'unità formula è un gruppo di ioni che coincide con la formula del composto.

14 Le soluzioni sono miscele omogenee di una sostanza, il soluto, in un'altra, il solvente (relativamente abbondante) I chimici fanno avvenire la maggiore parte delle loro reazioni in soluzione perché in questo modo i reagenti sono mobili e possono entrare in contatto e reagire Soluzioni miscele omogenee di più composti

15 Solvente: Componente predominante Soluti: Componenti presenti in quantità minori Solvente Soluto B Soluto C Soluto A

16 Misura della concentrazione Quando effettuiamo calcoli stechiometrici riguardanti reazioni che avvengono in soluzione, dobbiamo conoscere quante moli di un soluto sono presenti in un dato volume.

17 Percento in peso Dire che una soluzione acquosa di NaCl è al 2% in peso significa che in 100 g della soluzione ci sono 2 g di NaCl (e 98 di acqua). NaCl al 2% (p/p) 2 g NaCl + 98 g H 2 O

18 0,9 g NaCl + 99,1 g H 2 O Percento in peso La soluzione fisiologica di NaCl ha una concentrazione dello 0.9% in peso. Questo significa che in 1 kg di soluzione sono contenuti 9 g di NaCl. NaCl allo 0.9% (p/p)

19 In 1 kg di una soluzione acquosa di saccarosio al 10% sono contenuti 100 g di saccarosio. Saccarosio al 10% (p/p) 10 g saccarosio + 90 g H 2 O Percento in peso

20 Frazione molare Per una soluzione costituita di n a moli di A, n b moli di B, n c moli di C, …, n z moli di Z, si definisce frazione molare di un componente il rapporto fra il numero di moli di quel componente ed il numero totale di moli presenti nella miscela Frazione molare di A = x a = nananana n a + n b + n c +,,, + n z La somma delle frazioni molari è uguale a 1

21 Frazione molare(esempio) Una soluzione è costituita da 36 g di acqua e 64 g di metanolo 2 moli a) 36 g di acqua (PM 18) corrispondono a 2 moli di acqua metanolo2 moli b) 64 g di metanolo (PM 32) corrispondono a 2 moli dellalcole La frazione molare dellacqua si calcola come segue: x = = 0.5 H2OH2OH2OH2O

22 Frazione molare(esempio) Una soluzione è costituita da 18 g di glucosio e 18 g di fruttosio dissolti in 1800 g di acqua. a) 18 g di glucosio (PM 180) corrispondono a 0.1 moli moli dello zucchero b) 18 g di fruttosio fruttosio (PM 180) corrispondono a 0.1 moli moli dello zucchero b) 1800 g di acqua acqua (PM 18) corrispondono a 100 moli moli di acqua La frazione molare del glucosio si calcola come segue: x glucosio = =

23 Molarità M = N. moli di soluto Volume di soluzione

24 Dire che una soluzione di glucosio è 1M significa che in un litro di soluzione è dissolta una mole di glucosio. Glucosio C 6 H 12 O 6 PM glucosio : 6 x x x 15,994 = In 1 litro di soluzione sono disciolti 180,1272 g di glucosio 1 litro Glucosio g Molarità Soluzione 1M di glucosio

25 Normalità N = N. equivalenti di soluto Volume di soluzione

26 HCl + NaOH NaCl + H 2 O H 2 SO NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O H 3 PO NaOH Na 3 PO 4 + 3H 2 O Nella reazione con idrossido di sodio ·1 mole di H 2 SO 4 è equivalente a 2 moli di HCl ·1 mole di H 3 PO 4 è equivalente a 3 moli di HCl

27 HCl + NaOH NaCl + H 2 O H 2 SO NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O H 3 PO NaOH Na 3 PO 4 + 3H 2 O 1 mole di H 2 SO 4 contiene 2 equivalenti dellacido 1 mole di H 3 PO 4 contiene 3 equivalenti dellacido

28 HCl + NaOH NaCl + H 2 O H 2 SO NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O H 3 PO NaOH Na 3 PO 4 + 3H 2 O H 2 SO 4 PM = 98 PE = 49 PE = 49 H 3 PO 4 PM = 98 PE = 32,66 PE = 32,66 HCl PM = PE = 36.5

29 Dire che una soluzione di acido solforico è 1N significa che in un litro di soluzione è dissolto un equivalente dellacido. Acido solforico H 2 SO 4 PM H 2 SO 4 : 2 x x 32, x 15,994 = In 1 litro di soluzione 1 N sono disciolti g di acido solforico. Essendo per H 2 SO 4 : PE = 1/2 PM …. 1 litro g H 2 SO 4 Soluzione 1 N ( 0.5 M)

30 Molalità m = N. moli di soluto Massa di solvente* * espressa in chilogrammi Solo solvente, senza soluto

31 1 molale in 1 kg di acqua è dissolta una mole Dire che una soluzione acquosa di glucosio è 1 molale significa che in 1 kg di acqua è dissolta una mole di glucosio. Glucosio C 6 H 12 O 6 PM glucosio : 6 x x x 15,994 = Per preparare una soluzione acquosa 1 m di glucosio 1 mole (180,1272 g) di glucosio viene dissolta con 1 kg di acqua

32 Importanza del numero delle molecole La frazione molare –rapporto tra il numero di moli di molecole di un certo tipo e il numero totale di moli di molecole presenti la molalità della soluzione –il numero di moli di soluto per chilogrammo di solvente la parte per milione (ppm) – il numero di particelle di soluto presenti in 1 milione di molecole di soluzione

33 Percento in peso e densità Lacido solforico (H 2 SO 4 ) concentrato è al 87.7 % p/p, la sua densità è di 1,800 kg/Litro. Quale è la sua concentrazione molare? 877 g/kg X 1.8 kg/L = g/L g/L / 98 g/mol = 16.1 mol/L

34 Elettroliti e non-elettroliti Le sostanze che si sciolgono per dare soluzioni di ioni (per esempio cloruro di sodio) e che conducono elettricità sono dette elettroliti. Invece le sostanze le cui soluzioni non conducono l'elettricità, perché il soluto rimane allo stato molecolare (glucosio ed etanolo), sono dette non elettroliti.

35 Elettroliti HCl H + Cl - KCl K + Cl - H 2 O H + OH - HF H + F - H 2 S H + HS - S - - Na 2 S Na + S - - HPO 3 H + PO 3 - H 3 PO 4 H + H 2 PO 4 - HPO PO H 2 SO 4 H+HSO 4 - SO H 2 CO 3 H+HCO 3 - CO CaCO 3 Ca + + CO K 2 SO 4 K + SO KMnO 4 K + MnO 4 - Mg(OH) 2 Mg + + 2OH - NaOH Na + OH - Fe(OH) 3 Fe OH -

36 Saturazione e solubilità quando il solvente ha dissolto tutto il soluto possibile ed una parte resta non disciolta la soluzione è detta satura una soluzione satura è una soluzione in cui il soluto disciolto è in equilibrio dinamico con quello indisciolto Una soluzione satura rappresenta il limite della capacità del soluto a sciogliersi in una data quantità di solvente, è quindi una misura naturale della solubilità del soluto dipendono dalla natura del solvente, dalla temperatura e, per i gas, dalla pressione

37 Dipendenza della solubilità dal soluto Data, ad esempio, la loro notevole solubilità, molti nitrati si ritrovano raramente nei depositi minerali. La bassa solubilità di molti fosfati è un vantaggio per lo scheletro degli animali e dell'uomo dato che le ossa sono in gran parte costituite da fosfato di calcio gli idrogeno-fosfati sono più solubili dei fosfati gli idrogeno-carbonati (bicarbonati, HCO 3 - ) sono più solubili dei carbonati. Lanidride carbonica si scioglie nellacqua, e solubilizza i carbonati, questi vengono poi rilasciati

38 Dipendenza della solubilità dalla natura del solvente la dipendenza della solubilità di una sostanza dalla natura chimica del solvente può essere riassunta con la regola che il simile scioglie il simile un liquido polare come l'acqua è un solvente molto migliore di uno apolare (tipo il benzene) per composti ionici e polari liquidi non polari quali benzene e tetracloroetilene (C 2 Cl 4 ) sono solventi migliori per i composti apolari

39 Effetto della temperatura e della pressione sulla solubilità Tutti i gas hanno solubilità minore all'aumentare della temperatura la solubilità di un gas in un liquido è proporzionale alla pressione parziale del gas, sono più solubili a pressioni più elevate

40 Abbassamento della tensione di vapore Legge di Raoult: la tensione di vapore di una soluzione di un soluto non volatile è proporzionale alla frazione molare del solvente nella soluzione il soluto occupa una parte della superficie della soluzione, riducendo cosi la velocità con la quale le molecole lasciano quest'ultima

41 Innalzamento del punto di ebollizione L'innalzamento del punto di ebollizione è proporzionale alla molalità m della soluzione dove kb è la costante ebulloscopica del solvente Considerare la molalità in termini di ioni, non di formula per i composti ionici

42 Abbassamento del punto di congelamento Un soluto diminuisce il punto di congelamento (o di solidificazione) di una soluzione: abbassamento crioscopico Quando à presente un soluto, un numero minore di molecole del solvente è in contatto con la superficie del solido perché alcune delle posizioni che occupavano sono ora occupate dalle particelle del soluto La diminuzione del punto di congelamento di una soluzione ideale è proporzionale alla molalità dove kf è la costante crioscopica del solvente

43 Osmosi L'osmosi è il passaggio di un solvente attraverso una membrana semipermeabile La pressione necessaria per arrestare il flusso del solvente è detta pressione osmotica Il soluto ha un effetto sulla velocità con cui le molecole del solvente passano attraverso la membrana da ciascun lato. La velocità è minore dal lato della soluzione perché sebbene lo stesso numero di molecole prema sulla membrana, solo quelle del solvente possono attraversarla

44 solvente con soluto solvente puro flusso di solvente (osmosi) membrana semipermeabile (fa passare solo il solvente) A B Pressione osmotica Pressione osmotica = pressione che occorre esercitare su A per bloccare il flusso osmotico

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46 OSMOSIOSMOSI H2OH2O Soluzione acquosa P

47 Pressione osmotica H2OH2O Soluzione acquosa = C x R x T = C x R x T = C x R x T La pressione osmotica equivale alla pressione che occorre esercitare per contrastare il passaggio di solvente dal comparto di destra al comparto di sinistra Si può sperimentalmente osservare che C

48 Calcolo pressione osmotica x V = n R T n R T V Dove n = numero delle particelle in soluzione, espresso in moli. Per non elettroliti n = moli Per elettroliti bisogna tener conto della dissociazione (Es. per NaCl n=moli x 2) = ̶̶


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