Pesi atomici e molecolari Abbiamo già detto che il nostro riferimento per i pesi atomici (meglio masse atomiche…) è l’Unità di Massa Atomica (u.m.a. o Dalton), cioè la 12-esima parte della massa dell’isotopo 12C. Il peso atomico di un elemento è la massa relativa rispetto al 12C: dire che il peso atomico dell’Alluminio è 27 (sottointeso u.m.a.) significa dire che il peso dell’atomo di Alluminio è 27 volte più grande della 12 parte del 12C. Oggi i pesi atomici di tutti gli elementi sono noti e si trovano in qualsiasi sistema periodico degli elementi.

È possibile usare la tavola periodica, ma è conveniente ricordare i pesi atomici di H (1), C (12), N (14) e O (16). Il peso molecolare altro non è che la somma dei vari pesi atomici che costituiscono la molecola, presi tante volte quante l’elemento è presente nella molecola stessa. 2004, V, CHI, 56 Una molecola di ossigeno (massa atomica 16 u.m.a.) pesa: A) 16 g B) 16 u.m.a. C) 16 • 6,02 • 1023 u.m.a. D) 2 • 16 u.m.a. E) 2 • 16 g

1998, M, CHI, 34 I pesi atomici di H, P ed O sono rispettivamente 1, 31 e 16 u.m.a. Il peso molecolare espresso in u.m.a. dell’acido ortofosforico è: 1) 48 2) 96 3) 82 4) 66 5) 98 Nel S.I. le masse si misurano in kg; non esistono bilance in grado di pesare atomi o molecole: 1 u.m.a. corrisponde a 1,67 10-27 kg! In ogni caso bisogna esser certi di prendere SOLO un atomo o SOLO una molecola…

In chimica tale quantità di materia prende il nome di mole. Bisogna dunque stabilire un collegamento tra il mondo microscopico e quello macroscopico.   Se si va nel negozio della signora Maria e le si chiede un paio di scarpe, si ricevono sempre 2 scarpe; similmente, se si va nella bottega dietro l’angolo, e si chiede allo zio Peppe una “dozzina” di uova, automaticamente alla cassa si pagano 12 uova. Dobbiamo quindi utilizzare una grandezza che sia un po’ come il paio o come la dozzina: una quantità di sostanza che contiene un numero definito di oggetti. In chimica tale quantità di materia prende il nome di mole.

Quando sentiamo la parola mole pensiamo subito a qualcosa di… In effetti… Una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle uguale al numero di atomi contenuti in 12 g di 12C (la mole è una delle sette unità di misura del S.I.).

Seicento mila miliardi di miliardi di particelle!!! Questa quantità di atomi, MOLTO grande, prende il nome di “numero di Avogadro” (in onore dello scienziato torinese che iniziò lo studio delle molecole): NA = 6,022 1023 particelle! Seicento mila miliardi di miliardi di particelle!!!   La mole corrisponde al peso atomico o al peso molecolare espresso in grammi. Così se il peso atomico dell’argento è 107 u.m.a., una mole di atomi di Ag peserà 107 g. Possiamo generalizzare ciò dicendo che:

Specie Il cui peso (atomico o molecolare) è: la cui mole corrisponde a: e che contiene: H 1,0 u.m.a. 1,0 g 6,02 1023 atomi H2 2,0 u.m.a. 2,0 g 2*6,02 1023 atomi 6,02 1023 molecole H2O 18,0 u.m.a. 18,0 g 3*6,02 1023 atomi 6,02 1023 molecole NaCl 58,5 u.m.a. 58,5 g 6,02 1023 unità formula È possibile mettere in relazione la massa in grammi con il peso atomico o molecolare e con il numero di moli:  

2008, Altro, GNC, 30 Una quantità chimica di una specie pari a una millimole corrisponde a: A) 6,02 • 1023 molecole della specie B) 6,02 • 1026 molecole della specie C) 10-3 mol della specie D) 103 mol della specie 1998, O, CHI, 27 Il numero di atomi di idrogeno contenuti in una mole di H2O è: 1) 2 2) 6,023*10-23 3) 6,023*1023 4) 18,069*1023 5) 12,046*1023

2005, O, CHI, 52 Il peso molecolare del glucosio C6H12O6 é 180 u.m.a. Quante molecole sono presenti in 18 g di glucosio? A) 342 B) 6,02 x 1022 C) 3420 D) 6,02 x 1023 E) 3,42 x 1010 1998, V, CHI, 27 Il peso molecolare dell’acqua è 18 u.m.a. Quante moli sono contenute in 2 litri di acqua a 4 gradi centigradi? A) Circa 2 B) Circa 200 C) Circa 22,4 D) Circa 111 E) Circa 18

1998, C, REG, 4 Un materiale umido, contenente il 60% di acqua, viene essiccato fino alla perdita dei 2/3 dell’acqua inizialmente presente. Indicare l’umidità del materiale alla fine dell’essiccamento: A) 20 % B) 40 % C) 33,3 % D) 16,7 % 2007, C, REG, 54 Tenendo conto che la percentuale in massa dell’acqua di cristallizzazione nel composto idrato CuSO4 ∙ x H2O è del 36,1%, indicare il valore di x: A) 3 B) 2 C) 4 D) 5

2006, C, REG, 1 Indicare la massa percentuale di O nel salicilato di sodio (NaC7H5O3): A) 30,0 % B) 30,8 % C) 52,5 % D) 21,3 % 1997, C, REG, 23 Indicare tra i seguenti fertilizzanti quello che contiene azoto con maggiore percentuale in massa: A) (NH4)2SO4 B) NH4NO3 C) NH2-CO-NH2 D) NH4Cl

Vediamo ora come calcolare la % di uno o più elementi in un composto, oppure come ricavare la formula minima: verificare che la somma delle % è il 100 %; trasformare le % in grammi; calcolare il numero di moli di ogni elemento (mol = g/PA); dividere il numero di moli trovate per il valore più piccolo; eventualmente moltiplicare tutti i risultati per 2 o per 3; scrivere la formula minima; calcolare il peso formula (come se fosse un peso molecolare); effettuare il rapporto tra il peso molecolare (calcolato da altre fonti) e il peso formula; utilizzare tale risultato per calcolare la formula bruta.

2001, C, NAZ, 26 Indicare la formula minima del composto organico A, costituito solo da C, H, e O se ha la seguente composizione percentuale in massa: C = 60,00; H = 4,48. A) C2H2O B) C9H8O4 C) C4H4O2 D) C3H4O2 2007, C, NAZ, 5 L’analisi di un sale incognito ha dato come risultato la seguente composizione in massa: 50,4 % Ce, 15,1 % N e 34,5 % O. Indicare la corretta formula del sale: A) Ce2 (NO3) 2 B) Ce2 (NO2) 3 C) Ce(NO3) 2 D) Ce(NO2)3

Il chimico ragiona in moli Mentre risulta tutto sommato semplice utilizzare le formule già viste in precedenza (mol, g, PM, NA), quando si lavora con le reazioni chimiche iniziano i primi guai… Questa parte della chimica prende il nome di STECHIOMETRIA (attenzione a NON storpiare il termine…). Per comprendere ciò ci serviremo di un parallelismo “alimentare”: così come a “’zza Rosa” ragiona in panini e wurstel, Il chimico ragiona in moli (oppure in equivalenti)!

2006, C, REG, 49 Indicare la massa di anidride carbonica (Mr = 44) che si ottiene da 250 g di CaCO3 (Mr = 100) se la reazione è: CaCO3 => CaO + CO2 A) 125 g B) 110 g C) 44 g D) 250 g 2002, Altro, CeCh, 17 Data la reazione (non bilanciata): C3H8 + O2 => CO2 + H2O da 2,5 moli di C3H8 si formano: A) 7,5 moli di CO2 e 4 moli di H2O B) 3 moli di CO2 e 10 moli di H2O C) 3 moli di CO2 e 2 moli di H2O D) 7,5 moli di CO2 e 10 moli di H2O

2004, C, NAZ, 3 Se da 1,4496 g del sale metallico MeCl3 puro si ottengono 1,9765 g di AgCl. La formula del sale può essere: A) MoCl3 B) CrCl3 C) BiCl3 D) LaCl3 2007, Altro, GNC, 52 La quantità di magnesio in un medicinale viene determinata per via gravimetrica precipitandolo prima come MgNH4PO4 e pesandolo, dopo calcinazione, come Mg2P2O7. Sapendo che da 1,8005 g di medicinale, la massa di Mg2P2O7 è stata di 0,1532 g, calcola la percentuale di MgO nel preparato farmaceutico. A) 1,54 % B) 4,25 % C) 3,08 % D) 8,51 %

1998, C, REG, 45 Data la reazione (da bilanciare): K2Cr2O7 + KCl + H2SO4 => CrO2Cl2 + K2SO4 indicare la quantità chimica di cloruro di cromile CrO2Cl2 che si può produrre partendo da 134 mmol di KCl e da 36 mmol di K2Cr2O7 : A) 67 mmol B) 268 mmol C) 18 mmol D) 9 mmol 2003, Altro, CeCh, 11 Data la seguente reazione: 2 A + 3 B => C + 4 D stabilire la massima quantità di D ottenibile a partire da 0,10 moli di A e 0,21 moli di B: A) 0,10 B) 0,20 C) 0,28 D) 0,31

2005, C, REG, 38 Per far reagire completamente 1,00 g di un campione che contiene solamente CaCO3 e SrCO3 occorrono 40,0 mL di una soluzione acquosa di HCl. Esattamente 250 mL della stessa soluzione di HCl richiedono 16,99 g di nitrato d’argento per la completa precipitazione dello ione cloruro come AgCl. Calcolare la composizione percentuale del campione di CaCO3 e SrCO3. A) SrCO3 = 62,0 % CaCO3 = 38,0 % B) SrCO3 = 31,0 % CaCO3 = 69,0 % C) SrCO3 = 24,0 % CaCO3 = 76,0 % D) SrCO3 = 55,5 % CaCO3 = 44,5 % 2003, C, REG, 57 Se una miscela di NaCl (Mr 58,44) e di KCl (Mr 74,56) (0,2076 g totali), sciolta in acqua, è stata titolata con una soluzione di AgNO3 (28,50 mL; 0,1055 M), se ne deduce che la frazione in massa percentuale di NaCl nella miscela iniziale corrisponde al: A) 43,90% B) 78,40% C) 71,0% D) 29,00%