Dalla mole alla reazione chimica
Se riprendiamo la reazione studiata all’inizio di questo modulo e la reinterpretiamo in termini di moli si ha che:
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Una mole di molecole di ammoniaca, cioè un numero di Avogadro di particelle pari ad una massa molare Mmol di
ammoniaca che è 17,03 g e ad un volume di 22,4 L, reagisce esattamente con 3 moli di idrogeno molecolare di
massa pari a 3x2,016 g per dare 2 moli, cioè circa 12x1023 molecole di ammoniaca, pari ad una massa di 34 g circa
che è anche la somma delle masse dell’azoto e dell’idrogeno che hanno reagito. Il volume finale delle 2 moli di
ammoniaca è di circa 44,8 L.
Il concetto di mole sostituisce a livello macroscopico quello di molecola. Se il salto sembra essere troppo grande,
proviamo a procedere per gradi introducendo altri multipli dell’unità che sono la coppia e la dozzina.
Una coppia di molecole di ammoniaca reagisce esattamente con 3 coppie di molecole di idrogeno per dare 2 coppie
di molecole di ammoniaca. Se contiamo il numero di atomi di azoto e di idrogeno a destra e a sinistra della freccia
di reazione osserviamo che coincidono.
Passiamo ora al multiplo dozzina per cui:
Una dozzina di molecole di azoto (pari a 12) reagisce esattamente con 3 dozzine di molecole di idrogeno per dare
esattamente 2 dozzine di molecole di ammoniaca.
Il salto successivo introduce la mole come insieme (sacchetto) contenente un numero di Avogadro di molecole.
Esercizi:
1) Prova a studiare allo stesso modo la reazione:
e a completare la seguente tabella:
1 molecola H2
1 molecola F2
2 molecole HF
2,016 uma
38,00 uma
40,02 uma
10 molecole H2
………………..
………………
…………… uma
380,0 uma
………………..
109 molecole H2
10… molecole F2
………………
…………… uma
3,8∙10 uma
4,0∙1010 uma
6,02∙1023 molecole H2 = 1 mol H2
6,02∙1023 molecole F2= 1 mol F2
12,04∙1023 molecole HF= 2 mol HF
1,2∙1024 uma
…………………… uma
…………………… uma
2,0 g
………………………. g
40 g
2 mol H2
2 mol F2
4 mol HF
…………. g
76 g
…………. g
0,15 mol H2
0,15 mol F2
……. mol HF
0,30 g
……… g
6,0 g
10
Soluzioni: 20,16, 10 molecole F2, 20 molecole F2, 400,02; 2,016·109, 109, 2·109; 2,29·1025, 37,9, 2,41·1025; 4,0, 80; 5,7, 0,30
2) Considera ora la reazione di sintesi dell’acqua, dove 2 moli di idrogeno si combinano con 1 mole di ossigeno per
dare due moli di composto:
2 molecole H2
1 molecola O2
2 molecole H2O
4,032 uma
32,00 uma
(18,016 x 2) uma
2 x 6,02∙1023 molecole H2 = 2 mol H2
6,02∙1023 molecole O2= 1 mol O2
4,032 g
………………………. g
2,5 mol H2
…… mol O2
….. mol H2O
…………. g
40 g
…………. g
0,02 mol H2
…… mol O2
….. mol H2O
0,040 g
……… g
…………. … g
2 x 6,02∙1023 molecole H2O = 2
mol H2O
………… g
Soluzioni: 32,00, 36,0; 5,0 1,25, 2,5, 45; 0,01, 0,32, 0,02, 0,36
3) considera la seguente reazione relativa alla sintesi dell’ossido di sodio e rispondi alle seguenti domande:
4Na(s) + O2(g) → 2Na2O(s)
a) Quante moli di ossigeno reagiscono esattamente con 6 moli di sodio? [1,5 mol]
b) Quante moli di prodotto si ottengono a partire da 6 moli di sodio (che reagiscono con un sufficiente numero
di moli di ossigeno)? [3 mol]
c) Quanti grammi di ossido di sodio si ottengono a partire da 230 g di sodio? [310 g]
d) Quanti grammi di ossigeno servono per far reagire completamente 500 g di sodio? [174 g]
e) Quanti atomi di sodio sono necessari per ottenere 1 kg di ossido di sodio? Quante sono invece le molecole
di ossigeno necessarie? [1,94·1025, 4,85·1024]
4) Considera la seguente reazione relativa alla sintesi dell’anidride nitrosa e rispondi alle seguenti domande:
2N2(g) + 3O2(g) → 2N2O3(g)
a) Quante moli di ossigeno reagiscono esattamente con 6 moli di azoto molecolare? [9 mol]
b) Quante moli di anidride si ottengono a partire da 4 moli di azoto e 10 moli di ossigeno? Quale dei due
reagenti è in eccesso? Quante moli del reagente in eccesso rimangono a fine reazione? [4 mol, ossigeno,
4mol]
c) Quante molecole di azoto sono contenute in 1L di azoto? Ricorda che 1 mol di qualsiasi sostanza allo stato
gassoso occupa in condizioni standard 22,4 L. [2,68·1022]
d) Quanti grammi di prodotto si ottengono a partire da 1 L di azoto (supposto in eccesso l’ossigeno)? [3,42 g]
e)
Quanti litri di anidride si ottengono a partire da 22,4 L di azoto e di 44,8 L di ossigeno? [22,4 L]
