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PubblicatoDerek Osborne Modificato 4 anni fa
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In una reazione chimica come faccio a contare gli atomi che reagiscono?
Non li posso contare e quindi posso ricorrrere a misurare la loro massa. Ciò vuol dire che occorre trovare una correlazione tra massa misurata di un elemento o composto ed un certo numero di particelle noto. Questo mi permette anche di avere masse misurabili su una bilancia.
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La mole Le grandezze fondamentali e le unita' di misura nel Sistema Internazionale (SI) Grandezza fondamentale Unita’ Simbolo lunghezza metro m massa kilogrammo Kg tempo secondo s corrente elettrica ampere A temperatura kelvin K intensita’ luminosa candela cd quantita’ di sostanza mole mol
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La mole La mole descrive una quantità di sostanza correlandola ad un numero di particelle La mole è la quantità di sostanza che contiene un numero N di particelle quanti atomi sono contenuti in esattamente 12 g di 12C. Il numero di particelle contenute in una mole si chiama numero o costante di Avogadro (NAo N)
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Poiché N è un numero per mole, esso ha unità di misura
La mole N = 6, (36) ×1023 Poiché N è un numero per mole, esso ha unità di misura mol-1 ed è chiamata costante di Avogadro. NA = 6, (36) ×1023 mol-1
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La mole Una mole di 23Na è la quantità di sostanza che contiene NA atomi di 23Na
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Esempi Una mole di CO2 contiene NA molecole di CO2 Una mole di NaCl contiene NA ioni Na+ e NA ioni di Cl- Una mole di Na2SO4 contiene 2NA ioni Na+ ed NA ioni di SO42- Una mole di SiO2 contiene NA atomi di Si ed 2NA atomi di O
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Massa Molare: massa in grammi di una mole di materia di una qualsiasi sostanza elementare o composta
la massa molare (M) di una qualsiasi sostanza elementare o composta è la quantità di materia in grammi che contiene un numero di atomi pari a quelli contenuti in 12 grammi di 12C. Questo numero di atomi è un numero naturale, intero, chiamato numero di Avogadro (NA), e vale circa 6,022 x 1023. La massa in g di una mole di 12C è per definizione della mole uguale a 12 g.
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Una mole di sostanze diverse ha massa diversa !
Mole e massa molare Una mole di sostanze diverse ha massa diversa !
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Moli di sostanze diverse hanno massa diversa !
Mole e massa molare Moli di sostanze diverse hanno massa diversa ! NA= 6, (36) ×1023 NA= 6, (36) ×1023 =12C =16O Massa di una mole =12 g Massa di una mole =15,9949 g In una reazione o in una formula chimica contano le moli, non i grammi! C + O2 CO2 12 g di C = 1 mole di C g di O2 è meno di una mole di O2
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Massa molare = massa di una mole di atomi
Rapporto fra massa (in grammi) e quantità di sostanza (in moli), quindi ha come unità di misura g mol-1.
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Definendo la mole come la quantità di sostanza che contiene un numero di unità elementari uguale al numero di atomi contenuti in 12 g di 12C, risulta che la massa molare ha lo stesso valore numerico del peso atomico di un singolo atomo di 12C, esattamente 12 u.m.a. o Da Il risultato è che per tutti gli elementi il valore numerico della massa in grammi di una mole di atomi (massa molare) e il peso atomico espresso in unità di massa atomica (o Da) sono UGUALI!!! 12
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uma
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+ + +
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PA
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Reazioni chimiche e mole
In una reazione o in una formula chimica contano le moli, non i grammi! Es: C + O CO2 12 g di C reagiscono con 32 g di O2 per dare 44 g di CO2 Ma che corrispondono 1 mole di C, 1 mole di O2 e una mole di CO2 quindi allo stesso numero di particelle.
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+ 5 uma 50 uma 55 uma + ...NA ...NA ...NA 50 g 5 g 55 g
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Stechiometria: quella parte della chimica che riguarda le quantità delle specie che partecipano a reazioni n. moli= grammi/ massa molare mol =g/g*mol-1 grammi di sostanza= massa molare x n.moli g=g*mol-1*mol Massa molare= grammi/ n.moli g *mol-1 =g/mol Per i gas: volume molare= volume/ n. moli mol =dm3/mol n. moli= volume/ volume molare mol =dm3/dm3 mol-1
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Esercizi Ho un campione di zolfo che pesa 4.07 g.
Quante moli di zolfo sono presenti? Qual è il numero totale di atomi di zolfo nel campione? (a) n. moli= grammi/ massa molare mol =g/g*mol-1 n. moli= 4.07 g/ g mol-1 = mol (b) n. atomi= moli x NA atomi =mol x mol-1 n. atomi= mol x x 1023 mol-1 = 7.64 x 1022 atomi 22
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Esercizi Ho questo composto C2HBrClF3.
(a) Quanti atomi di C sono presenti per mole del composto? 1 mole di C2HBrClF3 contiene 2 moli C Quindi: n. atomi di C = 1 mol x 2 x x 1023 mol-1 = x 1024 23
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Esercizi Determinare le moli di CuSO4 5H2O che sono contenute in 15 g? n. moli= grammi del composto/ massa molare del composto massa molare del composto = massa atomica di Cu (63,55) + massa atomica di S (32,07) + 4 x massa atomica di O (15,9994) + 10 x massa atomica di H (1,008) + 5 x massa atomica di O (15,9994) = 249,7 g mol-1 n. moli= 15 g/ 249,7 g mol-1 = 6,008 x 10-2 mol
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Esercizi Calcolare quanti grammi dell’elemento idrogeno e dell’elemento ossigeno sono contenuti in 1,00 g di H2O? n. moli= grammi del composto/ massa molare del composto massa molare del composto = massa atomica di O (15,9994) + 2 x massa atomica di H (1,008) = 18,02 g mol-1 n. moli di H2O= 1 g/ 18,02 g mol-1 = 0,0555 mol n. moli di ossigeno = n. moli di H2O n. moli di idrogeno = 2 x n. moli di H2O grammi di ossigeno = 0,0555 mol x 15,9994 g mol-1 = 0,888 g grammi di idrogeno = 0,0555 mol x 2 x 1,008 g mol-1 = 0,112 g grammi di sostanza= massa molare x n.moli
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Esercizi Calcolare la massa di ciascun elemento e di H2O che è contenuta in 1,00 g di NiSO4 7H2O. n. moli= grammi del composto/ massa molare del composto massa molare del composto = massa atomica di Ni (58,69) + massa atomica di S (32,07) + 4 x massa atomica di O (15,9994) + 7 x massa molecolare di H2O (18) = 280,9 g mol-1 n. moli di composto = 1 g / g mol-1 = 0,00356 mol La massa di ciascun elemento e dell’acqua è: 0,00356 mol x 58,7 g mol-1 = 0,209 g di Ni 0,00356 mol x 32,1 g mol-1 = 0,114 g di S 0,00356 mol x 11 x 15,9994 g mol-1 = 0,627 g di O 0,00356 mol x 14 x 1,008 g mol-1 = 0,0503 g di H 0,00356 mol x 7 x 18,0 g mol-1 = 0,449 g di H2O grammi di sostanza= massa molare x n.moli
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L'analisi elementare La formula che arriviamo a scrivere per un composto è detta formula minima (stechiometrica o elementare), ossia le proporzioni minime tra gli elementi di un composto: si ricava dall’analisi elementare della sostanza. Per tutte le sostanze è possibile scrivere una formula minima. L’ analisi elementare di un composto è la determinazione delle percentuali in massa degli elementi presenti nel composto. Da queste percentuali è possibile risalire alla formula minima; per trovare la vera formula molecolare occorre altro dato sperimentale (spesso si deve determinare la massa molare della sostanza).
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Esercizi: Composizione % dei composti chimici
La percentuale in peso è data dal rapporto fra la massa di ciascun elemento e la massa della sostanza dove l’elemento è contenuto, moltiplicato x 100. % peso dell’elemento contenuto nella sostanza = (massa in g dell’elemento /massa in g della sostanza ) x 100 Es.: Calcolare la % in peso degli elementi del composto C5H5N. Peso molecolare del composto = 5 x 12,01 (C) + 5 x 1,008 (H) + 14,01 (N) = 79,10 g mol-1 1 mole di composto contiene 5 moli di C, 5 moli di H e 1 mole di H, quindi: % C = ((5 x 12,01 g mol-1) / 79,10 g mol-1 ) x 100 = 75,9 % % H = ((5 x 1,008 g mol-1) / 79,10 g mol-1 ) x 100 = 6,38 % % N = 14,01 g mol-1 / 79,10 g mol-1 ) x 100 = 17,7 %
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Esercizi: Calcolo delle formule minime e molecolari di un composto
Se si conosce la % in peso di tutti gli elementi in un composto si può trovare la formula minima del composto. Se si conosce il peso molecolare del composto si può ricavare a anche la formula molecolare. Es.: un composto è costituito da C, H e Cl con percentuali in peso uguali a 49,0%, 2,74%, 48,1%, rispettivamente. Calcolare la formula minima. Consideriamo di avere 100 g del composto: Moli di C = 49,0 g / 12,01 g mol-1 = 4,08 mol Moli di H = 2,74 g / 1,008 g mol-1) = 2,72 mol Moli di Cl = 48,1 g / 35,45 g mol-1 ) = 1,36 mol Dividendo questi numeri per il numero più piccolo (1,36 mol) si calcola il rapporto tra le moli di C, H e Cl è uguale a 3:2:1. quindi la fomula minima è C3H2Cl. Quella molecolare sarà un multiplo alla n di quella minima (C3H2Cl)n.
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Esercizi: Calcolo delle formule minime e molecolari di un composto
Un composto puro è è costituito da 5,9% di H, 94,0% di O. Il peso molecolare determinato sperimentalmente è 34,1. Calcolare la formula molecolare del composto. Consideriamo di avere 100 g del composto: Moli di H = 5,9 g / 1,008 g mol-1 = 5,90 mol Moli di O = 94,0 g / 15,994 g mol-1 = 5,87 mol Il numero di atomi di H rispetto all’O è 5,9/5,87 = 1 Quindi la formula minima è HO. Quella molecolare sarà un multiplo alla n di quella minima (HO)n. n = 34,1 g mol-1 /17,0 g mol-1 = 2,0 Quindi la formula molecolare è H2O2
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