5 CAPITOLO La mole Indice 1 La mole: unità di quantità di sostanza La massa molare Volume molare di un gas Mappa concettuale: La mole Composizione percentuale di un composto Formula empirica e formula molecolare Concentrazione molare di una soluzione 1

La mole: unità di quantità di sostanza 1 CAPITOLO 5. LA MOLE La mole: unità di quantità di sostanza La massa di un atomo o di una molecola è molto piccola. In una reazione chimica il numero delle particelle coinvolte è molto grande. È stata quindi adottata dal SI una speciale unità di misura, la mole (mol). La mole è la quantità di sostanza che contiene 6,02  1023 particelle elementari (atomi, molecole, ioni). La grandezza fisica “quantità di sostanza” non va intesa come massa ma come un insieme di particelle la cui unità di misura è la mole. 2

La mole: unità di quantità di sostanza 1 CAPITOLO 5. LA MOLE La mole: unità di quantità di sostanza Costante di Avogadro Il numero di particelle contenute in una mole è noto come costante di Avogadro (simbolo N). Nel SI “la mole è la quantità di sostanza contenente tante particelle elementari quante se ne trovano in 12,0 g di carbonio-12 (12C)” 3

CAPITOLO 5. LA MOLE 2 Le massa molare 4 La massa molare di un elemento (o di un composto) è un numero di grammi uguale alla massa atomica dell’elemento (o alla massa molecolare del composto). La massa molare si esprime in grammi per mole (g/mol). Una mole di quattro elementi. Ognuno di questi campioni contiene lo stesso numero di atomi, cioè 6,02 x 1023 atomi. Rame (Cu) 63,55 g Zolfo (S) 32,06 g Ferro (Fe) 55,85 g Carbonio (C) grafite 12,01 g 4

2 massa (g) massa molare (g/mol) CAPITOLO 5. LA MOLE Le massa molare Relazione tra massa di una sostanza e moli La relazione tra la massa di una sostanza e le moli corrispondenti è data da: massa (g) massa molare (g/mol) n (moli) = La relazione derivata è: massa (g) = n ( moli)  massa molare (g/mol) 5

CAPITOLO 5. LA MOLE 3 Volume molare di un gas 6 Il volume di una mole di gas in condizioni STP (22,4 L) corrisponde al volume di un cubo di circa 28,2 cm di lato. Per confronto il volume di un pallone da calcio è 6,0 L. Il volume molare di un gas è il volume occupato da una mole di gas in condizioni definite. Come per tutti i gas, il volume molare dipende dalla temperatura e dalla pressione. In condizioni normali, corrispondenti ad una temperatura di 0 °C = 273 K e ad una pressione di 101,3 kPa, la mole di un qualsiasi gas occupa lo stesso volume, cioè 22,4 litri. 6

CAPITOLO 5. LA MOLE 3 Volume molare di un gas 7 Mappa concettuale: La mole LA MOLE MASSA (in grammi) VOLUME (in litri) MASSA (in grammi) VOLUME (in litri) x massa molare (g/mol) x 22,4 L/mol (solo per i gas) ÷ massa molare (g/mol) ÷ 22,4 L/mol (solo per i gas) MOLI MOLI x 6,02  1023 particelle mole ÷ 6,02  1023 particelle mole Numero di atomi O DI MOLECOLE Numero di atomi O DI MOLECOLE 7

Composizione percentuale di un composto 4 CAPITOLO 5. LA MOLE Composizione percentuale di un composto Per composizione percentuale s’intende la massa di ciascun elemento in 100 g di composto. Consideriamo la molecola di H2O:  calcola la massa molare del composto: MH2O = (2  1,01 g/mol) + (1  16,00 g/mol) = 18,02 g/mol  per una mole del composto, esegui il rapporto in massa e moltiplica per 100. (2 x 1,01) g (18,02) g % H = x 100 = 11,2% (1 x 16,00) g (18,02) g % O = x 100 = 88,8% 8

Formula empirica e formula molecolare 5 CAPITOLO 5. LA MOLE Formula empirica e formula molecolare Formula empirica di un composto Per formula empirica s’intende il rapporto numerico più piccolo e intero con cui gli atomi degli elementi sono presenti in un composto. Dalla composizione percentuale è possibile risalire alla formula empirica di un composto con i seguenti passaggi: a. Si fa riferimento a 100 g di composto, per cui le percentuali si possono esprimere in grammi; b. Si converte la massa in grammi di ciascun elemento nelle moli di atomi di quell’elemento; c. Si dividono le moli di ciascun elemento per il valore più piccolo per trovare i rapporti molari; d. I numeri interi così ottenuti costituiscono gli indici degli elementi nella formula empirica. 9

Formula empirica e formula molecolare 5 CAPITOLO 5. LA MOLE Formula empirica e formula molecolare Formula molecolare di un composto La formula molecolare indica il numero reale di atomi di ciascun elemento in una molecola del composto. La formula molecolare è un multiplo intero (n) della formula empirica. Massa della formula empirica di CH2O = 30,03 u Massa molecolare del composto, ricavata per via sperimentale, 180,18 u. massa molecolare del composto massa della formula empirica n = = 180,18 u 30,03 u = 6 La formula molecolare del composto è C6H12O6, cioè 6 volte la formula empirica. 10

Concentrazione molare di una soluzione 6 CAPITOLO 5. LA MOLE Concentrazione molare di una soluzione La molarità di una soluzione (indicata con M) è definita dalle moli di soluto disciolte in un litro di soluzione (soluto + solvente). moli (soluto) volume in litri (soluzione) Molarità (M) = 11