La rappresentazione
degli atomi e delle
molecole
La formula chimica (bruta o grezza) indica quali e quanti atomi sono presenti
all’interno della molecola.
Gli atomi sono rappresentati dai simboli rispettivi che si trovano sulla tavola
periodica e, all’interno della formula si possono trovare dei numeri scritti in
basso a destra e dei numeri che precedono il simbolo, vediamo la differenza.
La formula H2 indica la molecola di un elemento in cui sono presenti due
atomi di idrogeno.
Il pedice «2» prende il nome di indice numerico e indica quanti atomi di un
dato elemento sono presenti nella molecola.
La formula H2O indica la molecola di un composto in cui l’indice numerico
esprime il rapporto di combinazione tra gli atomi per cui la molecola di
acqua sarà costituita da due atomi di idrogeno e 1 di ossigeno.
L’indice 1 si omette per cui non si scrive H2O1.
Un numero che precede un simbolo, invece, indica di quanti atomi o molecole
si tratta.
Se è presente una sola molecola, l’1 si omette per cui scriverò H2O per
indicare che è presente 1 molecola di acqua.
2H2O indica che ci sono due molecole di acqua, ciascuna delle quali è formata
da 2 atomi di H e 1 di O.
A seconda del numero di elementi diversi presenti in un composto, questi si
dividono in:
• composti BINARI costituiti da 2 atomi differenti es. CO, CO2, H2O, SO3
• Composti TERNARI costituiti da 3 atomi differenti es. H2SO4 o la
molecola più complessa del saccarosio, il nostro zucchero da cucina
C12H22O11
• Composti QUATERNARI costituiti da 4 atomi differenti es. KHSO4
La massa degli atomi
e delle molecole
E’ impossibile trovare una bilancia che misuri direttamente il peso degli
atomi o delle molecole.
Si parla infatti non di massa assoluta, ma di massa relativa che indica
quante volte un atomo pesa rispetto ad un atomo preso come riferimento.
La Comunità scientifica ha scelto come riferimento la dodicesima parte del
12C per cui tutti gli atomi vengono pesati relativamente a questa unità che
prende il nome di dalton.
dalton = unità di massa atomica (u) = 1/12
12C
Da una misura sperimentale il dalton = 1,67∙10-27 Kg, una quantità troppo
piccola per poter essere pesata anche sulle bilance più sensibili, per questo
anziché porre un singolo atomo se ne pongono n tali da poter essere pesati e
confrontati.
Su un piatto pongo gli n atomi che voglio
pesare e sull’altro aggiungo tante unità di
massa u sino al raggiungimento dell’equilibrio
Questo è il motivo per cui la massa relativa degli atomi è un numero puro
adimensionale e prende il nome di massa atomica o peso atomico MA.
Grazie ad una particolare tecnica che si chiama spettrometria di massa, oggi
disponiamo di una tabella della massa atomica di tutti gli elementi.
Es. troviamo lo S sulla tavola periodica.
La sua massa atomica è 32u cioè pesa NON 32 g, ma 32 volte di più
rispetto alla massa atomica u (32 x 1,67∙10-27 Kg)
Nel caso delle molecole composte da più elementi bisogna sommare le MA dei
singoli atomi che la compongono per calcolare appunto la massa molecolare,
MM.
Es. trovare la MMH2O = 1u ∙ 2 + 16u = 18u
Studiare pag. 38-42
Es. pag 50 e 51 n° da 1 a 12 e da 21 a 25
La mole
Quando si ha a che fare con oggetti molto piccoli, è meglio prendere in
considerazione un insieme sufficientemente elevato di unità tale da poter
essere apprezzato e misurato.
Proviamo a confrontare la MA di Cu (64u) e la MA di O (16u):
MA di 1 atomo di Cu : MA di 1 atomo di O = 4 : 1
allo stesso modo
MA di 30 atomi di Cu : MA di 30 atomi di O = 4 : 1
quindi
MA di n atomi di Cu : MA di n atomi di O = 4 : 1
In chimica, l’unità di misura della quantità di sostanza
indicata dal SI è la mole e, come per il paio (2), la
dozzina (12), la risma (500), indica un numero preciso di
particelle atomiche o molecole.
1 mole di qualsiasi sostanza contiene sempre lo stesso n°
di unità = 6.02 ∙ 1023. Questo numero viene indicato con
NA ed è chiamato numero di Avogadro.
Per prelevare una mole di qualsiasi sostanza basterà
pesare una quantità in g pari alla sua MA o alla sua MM
nel caso delle molecole. In questo modo saremo certi di
prelevare una quantità precisa di quella sostanza perché
conterrà un NA di particelle.
La definizione di mole adottata dalla Comunità scientifica è la seguente:
La mole è la quantità di sostanza che contiene tante unità quanti sono gli atomi
presenti in 12 g di 12C
Esempi:
• la MA di 12C è 12 una mole di 12C corrisponderà a 12 g di 12C e
conterrà 6.02 ∙ 1023 atomi di 12C;
• la MA di H è 1 una mole di H corrisponderà a 1 g di H e conterrà 6.02
∙ 10-23 atomi di H;
• la MA di O è 16 una mole di o corrisponderà a 16 g di O e conterrà
6.02 ∙ 1023 atomi di O;
• la MM di H2O è 18 una mole di H2O corrisponderà a 18 g di H2O e
conterrà 6.02 ∙ 1023 molecole di H2O.
2H2O posso leggerlo da un punto di vista microscopico come 2 molecole di
H2O oppure da un punto di vista macroscopico come 2 moli di H2O.
Obiettivo: sapere calcolare quante moli sono contenute in una cera quantità di
sostanza
Supponiamo di voler determinare quante dozzine sono contenute in una
certa quantità di uova, in particolare in 48 uova.
Basta dividere 48/12 = 4 dozzine
Allo stesso modo, se vogliamo determinare quante moli sono contenute ina
una certa quantità di sostanza dobbiamo applicare la formula:
n (moli) = mg/Mg/mol
M = massa molare ovvero la massa in g di una mole di sostanza ed è
misurata in g/mol.
Es. quante moli sono contenute in 176 g CO2?
n (moli) = 176g / 44g/mol = 4 moli di CO2
Es. sul libro pag 46
La mole nelle soluzioni
La mole, come unità di misura, può essere utilizzata per esprimere la
concentrazione di una soluzione ovvero la quantità di soluto presente in essa.
La grandezza per esprimere la concentrazione si chiama MOLARITA’ e indica il
n° di moli di soluto contenute in 1 L di soluzione.
M = nsoluto/ VL
soluzione
Es. una soluzione di NaCl 0.5 M significa che contiene 0,5 moli in 1L di
soluzione.
Se voglio risalire a quanti g di NaCl sono presenti basterà applicare la formula
inversa della mole:
mg soluto = nsoluto ∙ Msoluto
Es sul libro pag 48
