Le molecole

Materia: è tutto ciò che ha massa ed occupa spazio Molecole: sono costituita da due o più elementi in un rapporto stechiometrico ben definito. Es: H2O, NaCl, etc. Ogni composto viene identificato attraverso una formula chimica, all’interno della quale a sua volta ogni elemento è individuato attraverso il proprio simbolo Atomi: Formati da protoni neutroni ed elettroni

Particelle atomiche

UNITA DI MASSA ATOMICA 1 u.m.a. = 1,66 x 10-24 g Si assume come standard l’atomo di carbonio che possiede 6 protoni e 6 neutroni (12 nucleoni) L’unità di massa atomica (u.m.a.) è pari ad un dodicesimo della massa di un atomo di 12C Per definizione tale atomo di carbonio possiede una massa esatta 12 u.m.a. massa protone 1,673 · 10-24 g massa neutrone 1,602 · 10-24 g 1 u.m.a. = 1,66 x 10-24 g

Isotopi N = A-Z Spettrografo di massa Gli isotopi di uno stesso elemento hanno: Uguali proprietà chimiche Diverse proprietà fisiche e magnetiche Le proprietà fisiche sono tanto più diverse per isotopi di elementi a bassa massa atomica

Isotopi

Peso o massa molecolare La massa di una molecola è la somma della massa dei singoli atomi presenti nella molecola Es: massa CO2? Massa C + 2 (massa O)= [12.011 + 2 ( 15.999)] = 44.009 uma

Peso Molecolare peso molecolare = 16 u.m.a. Molecola di metano CH4 H 4x1 4 = ------ CH4 16 peso molecolare = 16 u.m.a.

La Mole (mol) Numero di Avogadro (N) La mole è l’ammontare di sostanza che contiene tante particelle elementari quanti sono gli atomi dell’isotopo del carbonio 12 (12C) in 12 grammi Numero di Avogadro (N) Il numero di particelle elementari contenute in una mole sono 6,022136 x 1023

Massa di una mole La massa molare è definita come rapporto tra la massa e la quantità di sostanza ed è indicata con il simbolo MM. L’unità di misura sarà gmol-1 Numericamente è uguale alla massa molecolare

I numeri sperimentali I numeri relativi a conteggi o fissati per definizione sono NUMERI ESATTI, i numeri che invece sono prodotti da misure sperimentali effettuate in un laboratorio sono NUMERI APPROSSIMATI. La precisione di una misura è indicata dal numero di cifre che la esprimono. Queste rappresentano le cifre significative della misura.

Accuratezza di una misura e cifre significative

Calcolo delle cifre significative Per calcolare le cifre significative di un numero si calcolo il numero di cifre presenti nel numero. Per quanto riguarda lo zero sono cifre significative solo se si trovano a destra, o al centro del numero e non lo sono se si sono a sinistra 25,3600 2,065 0,02536

Calcolo delle cifre significative Quante cifre significative ha 0.023 ? 2 Quante cifre significative ha 2.0430 ? 5

Calcoli : Somme e differenze Il risultato di una addizione o di una sottrazione ha lo stesso numero di cifre decimali del termine con il minor numero di cifre decimali. Esempio: (28.16 + 5.423) = 33,583 Risultato ottenuto dalla calcolatrice Se il risultato di un calcolo presenta un numero maggiore di cifre di quelle significative, deve essere arrotondato

Arrotondamento 1. Incrementando l’ultima cifra significativa se il numero successivo è maggiore di 5. Esempio: il numero 7.5361 verrebbe arrotondato a 7.54 se il numero di cifre significative fosse 3 2. Lasciando inalterata l’ultima cifra se il numero successivo è minore di 5. Esempio: il numero 3.62473 verrebbe arrotondato a 3.62 se il numero di cifre significative fosse di 3;

Arrotondamento Se il 5 segue l’ultima cifra significativa allora si può arrotondare per difetto oppure per eccesso. Esempio: 4.245 Comunque di solito si arrotonda per eccesso: 4.25

Calcoli : Prodotti e rapporti Il risultato di una moltiplicazione o di una divisione avrà un numero di cifre significative uguale a quello del termine espresso con il minor numero di cifre significative. Esempio il risultato del prodotto : 7.240 x 1.58 = Non è corretto !! 11.4392 11.4

Calcoli: Prodotti e rapporti Il risultato del rapporto : 0.24 / 1.346 = 0.1783 sarà correttamente espresso come 0.18 (2 cifre significative) in quanto il divisore ha solo due cifre significative.

Esercitazione Calcolare la massa molecolare di CO2. Calcolare quante moli sono presenti in 10.0 g di CO2.

Esercitazione Calcolare a quanti grammi corrispondono 2.700 moli di NH3 (MM = 17.0306 u.m.a.):

Le moli 1) grammi  Moli A quante moli corrispondono 10,0 g di C2H5OH? PM(C2H5OH) =12,0 x 2 +16,0 + 6 x 1,01= 46,1 u.m.a.

Le moli 2) Moli  grammi Quanto pesano 0,0654 moli di ZnI2 ? PM(ZnI2)= 65,39 + 126,90 x 2= 319,2 u.m.a. Massa molare di ZnI2= 319,2 g/mol Peso = 0,0654 mol x 319,2 g/mol= 20,9 g

Numero di molecole per una data massa Quante molecole ci sono in 3,46 g di HCl? PM(HCl)= 1,0 + 35,5=36,5 Numero di molecole = 0,0948 mol x 6,021023 molecole/mol = 5,711022 molecole

Formula minima: La formula minima definisce il rapporto minimo fra gli atomi che costituiscono un composto Formula molecolare: La formula molecolare definisce il numero di atomi che costituiscono un composto

Percentuali in peso dalla formula Per un atomo A in una data molecola

Esempio Calcolare le percentuali in peso di C,H ed O in CH2O PA(C)= 12,0 PA(H)= 1,01 PA(O)= 16,0 PM(CH2O)=12,0 + 2 x 1,01 + 16,0 = 30,0 N.B. % O = 100% -40,0% -6,73%= 53,3%

2) Quali sono le percentuali in peso di NH4NO3? Problemi: Sapendo che il carbonio costituisce il 40% della massa totale. Quanti grammi di carbonio ci sono in 83,5 g di CH2O? 2) Quali sono le percentuali in peso di NH4NO3?

N O Determinazione della formula minima Un composto di azoto ed ossigeno contiene 0,483 g di N e 1,104 g di O. Quale è la formula minima del composto? N O N0,0345O0,0690 ?

Per ottenere i numeri interi più piccoli delle moli degli elementi si divide ciascun numero di moli per il più piccolo tra quelli ottenuti prima N O La formula minima è NO2

Massa molecolare = n  massa formula minima Non è possibile conoscere la formula molecolare che potrebbe essere: NO2 N2O4 N3O6……… La formula molecolare di un composto è un multiplo della sua formula minima Formula minima NO2 Formula molecolare (NO2)n Massa molecolare = n  massa formula minima

E quindi la formula molecolare è Se abbiamo individuato la formula minima (ad esempio NO2 del problema precedente) e conosciamo il peso molecolare del composto (PM: 92,0) possiamo trovare la formula molecolare. E quindi la formula molecolare è (NO2)2 cioè N2O4

Riepilogando: Per calcolare la formula minima è necessario conoscere la composizione percentuale degli elementi nel composto Per calcolare la formula molecolare è necessario conoscere oltre la composizione percentuale degli elementi nel composto anche il peso molecolare del composto

Esempio - Un composto è costituito come segue: 17,5 % Na 39,7% Cr 42,8% O Quale è la sua formula minima? % A= gA/gtot Si fa riferimento a 100 g di composto che conterranno: 17,5 g di Na 39,7 g di Cr 42,8 g di O

Na più piccolo Cr O

Na × 2 = 2,00 × 2 = 7,04 Cr O Na2Cr2O7

Si fa riferimento a 100 g di composto Essi conterranno: 44,77 g di C, Il 2-desossiribosio, uno zucchero costituente il DNA, è costituito solo da carbonio, idrogeno e ossigeno. Un chimico vuole determinare la sua formula minima per combustione ed ottiene una percentuale in massa di carbonio pari al 44,77% di C e pari al 7,52% di H. Quale è la formula minima del 2-desossiribosio? Si fa riferimento a 100 g di composto Essi conterranno: 44,77 g di C, 7,52 g di H e (100-44,77-7,52)=47,71 g di O

/2,982 C H O più piccolo C5H10O4 = 1,25 × 4 = 5,00 = 2,50 × 4 = 10,0 = 1,00 = 2,50 × 4 = 5,00 × 4 = 10,0 × 4 = 4,00 /2,982 H O più piccolo C5H10O4

Determinazione delle formule dei composti L’analisi di un composto formato da Cr e Cl ha dato i seguenti risultati percentuali in peso Cr 32,81% Cl 67,19 % Determinare la formula minima 1,75g di un composto formato da ossigeno e bismuto contengono 1,57g di bismuto. Se ne determini la formula minima 150,0 mg di un composto formato da carbonio, idrogeno e ossigeno hanno prodotto 220,0 mg di CO2 e 90,0 mg di H2O. Si determi la formula minima del composto