Capitolo 5
La quantità
chimica: la mole
PREMESSA:
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 atomica
e la massa
molecolare
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 = 1,667∙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 1,667∙10-27 Kg = massa assoluta)
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
PROVA TU
Focus on...
La mole
MA ed MM si esprimono in u, ma questa è un’unità
troppo piccola per poter essere misurata su una bilancia.
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.
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.
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:
Sono sempre 1 PAIO di scarpe, ma non avranno la stessa massa.
Allo stesso modo, 1 MOLE di due sostanze diverse avranno masse diverse.
La massa di una mole è chiamata massa molare (M) e la sua unità di misura
è g/mol.
Esempi:
•
•
•
•
MA 12C = 12 una mole di 12C = 12 g di 12C e conterrà 6.02 ∙ 1023 atomi di 12C;
MA H = 1 una mole di H = 1 g di H e conterrà 6.02 ∙ 10-23 atomi di H;
MA O = 16 una mole di O = 16 g di O e conterrà 6.02 ∙ 1023 atomi di O;
MM H2O = 18 una mole di H2O = 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
Es. quante moli sono contenute in 176 g CO2?
n (moli) = 176g / 44g/mol = 4 moli di CO2
Per calcolare il numero di particelle contenute in 4 moli di CO2 basta
moltiplicare 4 per NA.
Np = NA x n
PROVA TU
