Corso di Fondamenti di Chimica Lezione 1 – La mole 24 settembre 2012 Alessia Coletti alessia.coletti@chem.polimi.it

E’ un numero definito di “oggetti”, 6.02 × 1023 La mole (mol) E’ un numero definito di “oggetti”, 6.02 × 1023 (Numero di Avogadro) Solitamente questi oggetti sono entità chimiche: atomi, ioni, molecole, ecc… Peso di una mole Il peso di una mole di “oggetti” dipende dal peso di ogni singolo “oggetto considerato. Ad esempio, il peso di una mole di acqua dipende dal peso di ogni singola molecola di acqua.

Come calcolare il peso di una entità chimica? Esempio: calcolo del peso di una mole di molecole di acqua. H2O O H Peso atomico: 1.0079 2 × 1.01 2 atomi di H 1 atomo di O + Peso atomico: 15.9994 1 × 16.00 1 molecola d’acqua (H2O) Peso molecolare 18.02 Quindi: 1 mole di acqua pesa circa 18 g. Mole: quantità di sostanza pari al suo peso molecolare, espresso in grammi (g) La mole è un’unità di misura fondamentale del Sistema internazionale (SI) Definizione: Una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle pari al numero di atomi presenti in 12 grammi di carbonio-12.

In generale, la mole e il peso molecolare sono correlati tramite la formula: ESEMPI A quante moli corrispondono 150 g di sodio? Il sodio è un metallo con simbolo Na. Il suo peso atomico è 22.99. Quindi: 22.99 g/mol n = = 6.52 mol. 150 g Na

2. Convertire in moli 11 g di Ammoniaca (NH3) e calcolare il numero di molecole contenute in tale quantità. Peso Molecolare NH3 = 1×14.01 + 3×1.01 =17.04 g/mol 17.04 g/mol n = = 0.64 mol. 11 g Num. di molecole = n (mol) × NA = 0.64 × (6.02 × 1023 ) = =3.85 × 1023 molecole di NH3 3. Convertire in grammi 1.8 mol di ossigeno molecolare (O2) Peso Molecolare O2 = 2×16.00 = 32 g/mol m = 1.8 mol × 32 g/mol = 57.60 g 4. Convertire in grammi 2.6 mol di cloruro di sodio (NaCl) Peso Molecolare NaCl = 1×22.99 + 1×35.45 = 58.44 g/mol m = 2.6 mol × 58.44 g/mol = 151.94 g

Le equazioni chimiche devono essere bilanciate Reazioni Chimiche Gli elementi e i composti chimici si possono combinare tra loro dando luogo a cambiamenti della materia. Questi cambiamenti vengono indicati nelle reazioni chimiche, in cui le sostanze iniziali sono i reagenti e quelle finali i prodotti e la freccia indica il cambiamento. REAGENTI PRODOTTI Legge di conservazione della materia: i composti che intervengono in una reazione chimica possono essere consumati per formare altri composti, ma gli atomi di ogni elemento coinvolto non cambiamo la loro natura. OGNI ATOMO PRESENTE NEI REAGENTI DEVE APPARIRE NELLA STESSA QUANTITÀ NEI PRODOTTI. Le equazioni chimiche devono essere bilanciate

Bilanciare la seguente reazione: ESEMPI Bilanciare la seguente reazione: NH3 + O2 N2O + H2O Si può iniziare da un elemento che compare solo in uno dei reagenti e uno dei prodotti. Si inserisce il coefficiente stechiometrico 2 al reagente contenente N N: 1 atomo nei reagenti, 2 atomi nei prodotti 2 NH3 + O2 N2O + H2O Si inserisce il coefficiente stechiometrico 3 al prodotto H: 6 atomi nei reagenti, 2 atomi nei prodotti 2 NH3 + O2 N2O + 3 H2O Si inserisce il coefficiente stechiometrico 2 al reagente contenente O O: 2 atomi nei reagenti, 4 atomi nei prodotti 2 NH3 + 2 O2 N2O + 3 H2O

Questa reazione chimica significa che: Oppure analogamente che: 2 NH3 + 2 O2 N2O + 3 H2O Questa reazione chimica significa che: 2 molecole di ammoniaca reagiscono con 2 molecole di ossigeno per formare 1 molecola di ossido di azoto e 3 molecole di acqua Oppure analogamente che: 2 moli di ammoniaca reagiscono con 2 moli di ossigeno per formare 1 mole di ossido di azoto e 3 moli di acqua Esercizio. Calcolare quanti grammi di N2O si ottengono da 365 g di NH3 secondo la reazione precedente. 17.04 g/mol n = = 21.42 mol. 365 g 365 g di NH3 21.05 × 1 x = = 10.71 mol. 2 : 1 = 21.42 : x 2 10.71 mol di N2O m = 10.71 mol × 44.02 g/mol = 471.45 g

1 atomo nei reagenti, 1 atomo nei prodotti Esercizio. Bilanciare la seguente reazione e calcolare quanti grammi di Ca(OH)2 servono per ottenere 450 g di CaCl2 Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O Bilanciamento: Ca: 1 atomo nei reagenti, 1 atomo nei prodotti OK Si inserisce il coefficiente stechiometrico 2 al reagente Cl: 1 atomo nei reagenti, 2 atomi nei prodotti Ca(OH)2 + 2 HCl CaCl2 + H2O Si inserisce il coefficiente stechiometrico 2 al prodotto contenente O O: 2 atomi nei reagenti, 1 atomo nei prodotti Ca(OH)2 + 2 HCl CaCl2 + 2 H2O H: 4 atomi nei reagenti, 4 atomi nei prodotti OK Ca(OH)2 + 2 HCl CaCl2 + 2 H2O

Esercizio. Bilanciare la seguente reazione e calcolare quanti grammi di Ca(OH)2 servono per ottenere 450 g di CaCl2 Ca(OH)2 + 2 HCl CaCl2 + 2 H2O Calcolo dei pesi molecolari dei composti: Ca(OH)2 1×40.08 + 2×(16.00+1.01) = 74.10 u.m.a. Ca (OH) CaCl2 1×40.08 + 2×35.45 = 110.98 u.m.a. 450 g Poiché Ca(OH)2 e CaCl2 reagiscono 1:1, servono 4.05 mol di Ca(OH)2 n = 450 g di CaCl2 = 4.05 mol. 110.98 g/mol 4.05 mol di Ca(OH)2 m = 4.05 mol × 74.10 g/mol = 300.10 g