La quantità chimica: la mole La massa atomica e la massa molecolare Contare per moli Formule chimiche e composizione percentuale Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010 1

1. La massa atomica e la massa molecolare Dalton compilò la prima tabella delle masse atomiche degli elementi conosciuti, prendendo come riferimento l’atomo di idrogeno: la massa così espressa è detta massa atomica relativa. 2

1. La massa atomica e la massa molecolare Le masse atomiche proposte da Dalton risultarono errate nella maggior parte dei casi perché Dalton partiva dal presupposto che la molecola d’acqua avesse formula HO, cioè che l’ossigeno fosse otto volte più pesante dell’idrogeno. 3

1. La massa atomica e la massa molecolare Fu grazie alla distinzione fra atomi e molecole proposta da Stanislao Canizzaro (in base agli studi già compiuti nel 1811 da Amedeo Avogadro) che si arrivò alla corretta determinazione della massa degli atomi. 4

1. La massa atomica e la massa molecolare Canizzaro utilizzò il principio di Avogadro per correggere le masse atomiche relative conosciute e propose un metodo per misurarle che aveva origine dalla densità dei gas. 5

1. La massa atomica e la massa molecolare Le masse atomiche e le masse molecolari oggi si possono calcolare sperimentalmente utilizzando lo spettrometro di massa. 6

1. La massa atomica e la massa molecolare La massa atomica di un elemento è la massa relativa rispetto all’ atomo di 12C. L’unità di massa atomica (u o dalton) è uguale a 1/12 della massa dell’atomo 12C. 7

1. La massa atomica e la massa molecolare La massa atomica relativa, MA, di un elemento è la sua massa espressa in unità u, quindi relativamente alla massa dell’atomo di carbonio. La tavola periodica riporta per ogni elemento il valore della massa atomica, chiamata anche peso atomico. 8

1. La massa atomica e la massa molecolare La massa molecolare relativa, MM o peso molecolare, è la somma delle masse atomiche che compaiono nella molecola. Per i composti ionici la massa molecolare relativa si calcola allo stesso modo ma prende il nome di peso formula. 9

2. Contare per moli Il valore dell’unità di massa atomica, 1 u = 1,661  10-24 g, è estremamente piccolo per essere misurato con gli strumenti a noi conosciuti. È stato perciò necessario trovare una grandezza che mettesse in relazione gli atomi e le molecole con le grandezze misurabili con le bilance. 10

2. Contare per moli Questa grandezza è la mole (mol). Una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle elementari uguali al numero di atomi contenuti in 12 g di 12C. 11

2. Contare per moli La massa di una mole di un elemento (o di una molecola) è uguale alla sua massa atomica (o molecolare) espressa in grammi/mole. La massa molare M che si misura in g/mol, è la massa di una mole. 12

2. Contare per moli Avogadro si pose il problema di quante particelle elementari fossero contenute in una mole e lo risolse tramite il rapporto: massa molare/massa atomica = = 6,022  1023 particelle/mol 13

2. Contare per moli Il risultato del rapporto massa molare/massa atomica = = 6,022 1023 particelle/mol è noto come numero o costante di Avogadro. Una mole di sostanza contiene sempre 6,022 1023 particelle (atomi, molecole o ioni). 14

2. Contare per moli 15

2. Contare per moli In pratica, per calcolare il numero di moli di una sostanza si usa la formula 16

3. Formule chimiche e composizione percentuale Attraverso le formule chimiche che esprimono i rapporti di combinazione fra gli atomi componenti è possibile calcolare la percentuale in massa o composizione percentuale di ciascun elemento presente nel composto. 17

3. Formule chimiche e composizione percentuale La composizione percentuale è utile per determinare la massa effettiva di un elemento presente in una data massa di composto. 18

3. Formule chimiche e composizione percentuale Con l’analisi qualitativa e quantitativa si calcolano sperimentalmente le percentuali in massa degli elementi, da cui si ricava la formula minima del composto. 19

3. Formule chimiche e composizione percentuale La formula minima indica il rapporto di combinazione minimo con cui gli atomi si legano per formare la molecola. La composizione percentuale è utile per determinare la massa effettiva di un elemento presente in una data massa di composto. 20

3. Formule chimiche e composizione percentuale I passaggi per determinare la formula minima sono i seguenti: si scrive la massa m in grammi di ciascun elemento presente in 100 g di composto, cioè la sua percentuale in massa; si calcola il numero di moli n di ciascun elemento; 21

3. Formule chimiche e composizione percentuale si divide il numero di moli di ciascun elemento per il più piccolo numero di moli calcolato: i numeri interi che si ottengono sono gli indici numerici della formula; si scrivono gli elementi e in basso a destra di ciascuno il rispettivo indice. 22

3. Formule chimiche e composizione percentuale Per ricavare la formula molecolare di un composto è necessario misurare sperimentalmente anche la sua massa molecolare. La formula molecolare è un multiplo della formula minima. 23

3. Formule chimiche e composizione percentuale 24