L’ ATOMO
L’ atomo è la più piccola particella di un elemento che possiede le
proprietà chimiche dell’ elemento.
L'atomo risulta costituito da neutroni, elettroni e protoni.
CARICA
MASSA
PROTONI
+ 1,6*10 -19 c
1,67*10 -27 kg
NEUTRONI
0
1,67*10 -27 kg
ELETTRONI
- 1,6*10 -19 c
9,11* 10-31 kg
Nucleo
In fisica col termine nucleo atomico generalmente si intende la
parte centrale, densa, di un atomo, costituita da protoni che
possiedono carica positiva, neutroni di carica nulla ed elettroni di
carica elettrica negativa.
ELETTRONI
L'elettrone è una particella subatomica con carica elettrica negativa
che, non essendo composta da altre particelle conosciute, si ritiene
essere una particella elementare.
NUMERO ATOMICO
Il numero di protoni
dell’atomo di un elemento è
fisso
e
costante
e
rappresenta la caratteristica
strutturale che permette di
individuare l’entità chimica.
x
Il numero di massa (A) di un atomo è
la somma del numero di protoni e
neutroni.
Si indica in alto a sinistra del simbolo
dell’elemento
A
Questo numero è detto
numero atomico ed è indicato
con la lettera Z (si pone in
basso a sx del simbolo
dell’elemento)
In un atomo neutro il numero
atomico coincide con il
numero degli elettroni
z
Atomi aventi lo stesso numero
atomico (stesso numero di protoni)
ma diverso numero di massa (diverso
numero di neutroni) si dicono isotopi
di un elemento.
GLI ISOTOPI
NUMERO ATOMICO
NUMERO DI MASSA
A
Z
X
1
1
H
12
6
C
Z
NR PROTONI
A
NR PROTONI
+
NR NEUTRONI
16
8
O
GLI ISOTOPI
• ISOTOPI
63
Cu
29
Rame-63
Nuclidi di una stessa specie chimica
con numero di neutroni differente
65
29
Cu
Rame-65
Le proprietà chimiche e chimico-fisiche dipendono dal numero di elettroni e quindi da Z.
Diversi isotopi di uno stesso elemento hanno uguali proprietà chimiche e chimico - fisiche
Numero atomico, numero di massa e
isotopi
•Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento
aventi le stesse proprietà chimiche ma masse
diverse, perché contengono un diverso numero
di neutroni.
LE MOLECOLE
MOLECOLA
(composti)
Sostanze costituite dalla combinazione, in
rapporti definiti, di più elementi , ottenibili
separatamente mediante reazione chimica
Empirica
Formula
chimica
Molecolare
Di struttura
Esempio:
sostanza
Formula
empirica
Formula
molecolare
zolfo
S
S8
Perossido di
idrogeno
HO
H2O2
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.
U e NUMERO DI AVOGADRO
unità di massa atomica (U o uma)= un dodicesimo
della massa dell'atomo di carbonio-12 = 1,661×1027 Kg
Oggi è possibile misurare accuratamente le masse atomiche tramite
uno strumento chiamato spettrometro di massa
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.
La massa atomica e la massa
molecolare
– La massa molecolare relativa, MM o peso
molecolare PM, 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.
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.
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.
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.
Contare per moli
Avogadro si pose il problema di quante particelle
elementari fossero contenute in una mole e lo
risolse tramite il rapporto:
23
massa molare/massa atomica = 6,022 10 particelle/mol
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)
Contare per moli
– In pratica, per calcolare il numero di moli di una
sostanza si usa la formula
IL numero di moli corrispondenti a 90 g di acqua, il cui peso molare è 18 g/mol
(PM H2O = 18)
n = 90 g /18 g/mol = 5 moli
PESO MOLECOLARE
Il peso molecolare di una sostanza è la somma dei pesi atomici di
tutti gli atomi nella molecola della sostanza.
H2O
PA(H)=1,0 u.m.a.
PA(O)=16,0 u.m.a.
PM(H2O)=2 x 1,0 + 16,0 =18,0 u.m.a.
Nel caso di composti ionici si parla di peso formula di quel composto
riferendoci ad unità formula
NaCl
PA(Na)=22,99 u.m.a.
PA(Cl)=35,45 u.m.a.
PF(NaCl)=22,99 + 35,45 =58,44 u.m.a.
Massa molecolare (peso molecolare) =
somma delle masse atomiche della molecola
Esempi:
H2SO4: massa molecolare =
2×1,008 + 32,066 + 4×15,999 = 98,078
C6H12O6: massa molecolare =
6×12,011 + 12×1,008 + 6×15,999 = 180,156
Calcoli di moli
1)
grammi moli
A quante moli corrispondono 10,0 g di C2H5OH?
PM(C2H5OH) =12,0 x 2 +16,0 + 6 x 1,01= 46,1 u.m.a.
Massa molare = 46,1 g/mol
massa( g)
numerodi moli (n)
massamolare(g/mol)
10,0 g
n
0,217 mol
46,1 g/mol
2) Moli
grammi
L’acido solforico ha peso molecolare 98
(u.m.a.). A quanti grammi corrispondono 5 moli
di questa sostanza?
A . 35
B . 19,6
C . 98
D . 490
E. 5 x 6,023 1023
Massa molare di H2SO4 = 98 g/mol
Peso = 5 mol x 98 g/mol= 490 g
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.
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.
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.
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.
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;
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.
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.
Formule chimiche e composizione
percentuale
