Mole

Classi seconde

Istituto Tecnico Commerciale

Come ragionano i chimici?

Scriviamo l’equazione chimica per la sintesi dell’acqua

2H2 + O2 2H2O

Contare - pesare

Il valore dell’unità di massa atomica,

1 uma = 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.

Attività: una situazione problematica Disponiamo di quattro scatole, ognuna delle quali contiene

chiodi di un certo tipo. Si tratta di chiodi che hanno tutti la stessa forma, sono tutti costituiti dello stesso materiale, ma hanno dimensioni diverse.

Si devono preparare quattro mucchietti, uno per tipo di chiodo, costituiti ognuno dallo stesso numero di chiodi senza contarli e senza determinare la massa dei singoli chiodi.

Inizialmente, infatti, si dispone unicamente di una bilancia a due piatti senza masse campione di riferimento.

Come fare?

Costruire il concetto di mole

Assumere come riferimento un chiodo e attribuirgli una massa arbitraria:

Definizione di masse relative convenzionali espresse in unità di massa chiodica (umc):

i rapporti delle masse convenzionali hanno sempre gli stessi valori.

Definizione della chiole quale unità di misura di una grandezza che possiamo chiamare quantità chiodica:

si impone l’identità numerica tra la massa convenzionale del chiodo riferimento, e la massa (in chilogrammi) di una chiole di questi chiodi

Mole: un approccio empirico

http://www.youtube.com/watch?v=9NmZxDpLgyw

La mole

L’aspetto peculiare della mole sta proprio nel fatto che essa offre la possibilità di «contare» le entità elementari delle sostanze a livello microscopico (atomi, molecole, ioni, ecc.) «pesando» quantità macroscopiche delle sostanze e viceversa.

Si tratta dunque di un concetto che fa da ponte tra il livello macroscopico delle sostanze ed il livello microscopico degli atomi e delle molecole

La mole

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.

La mole

Il numero di entità chimiche contenute in una mole è noto come numero o costante di Avogadro ed è uguale a:

6,02 1023 particelle/mol

Una mole di sostanza contiene sempre 6,02 1023 particelle (atomi, molecole o ioni).

Per ricordare…

Stima del numero di Avogadro

http://www.youtube.com/watch?v=N5qh9LdpZ34

Il numero di Avogadro: quanto è grande? Se un NA di monete da 1 cent di € fosse

distribuita, ogni abitante della Terra avrebbe circa mille miliardi di Euro.

Se si prendessero NA palle da tennis e le si disponessero in modo omogeneo sulla superficie terrestre, si raggiungerebbe un altezza di 50 Km, ovvero più di 6 volte l'altezza dell'Everest.

Il numero di Avogadro: quanto è grande? Il numero di tazze d'acqua contenute

nell'oceano Atlantico è paragonabile a NA .

Se fosse possibile allineare NA granelli di sabbia del diametro di 1mm si formerebbe una fila lunga più di 1 anno luce…

La Massa Molare

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.

Massa molare

Nel caso dei composti o delle sostanze elementari la massa molare si calcola:Sommando le masse molari degli elementi che costituiscono la molecola

ciascuna moltiplicata per l’indice con cui compare nella formula chimica

M(H2)= 2 x 1,0 = 2,0 g/mol

M(AlCl3)= 27 + (3 x 35,5) = 133,5 g/mol

M(H3PO4)= (3 x 1,0) + 31 + (4 x 16) = 98 g/mol

Mole-massa

Calcoli con le moli

Esercizi

Quante moli di rame sono contenute in 10,0 grammi di rame?

Per trovare il numero di moli di Cu basta dividere la quantità di rame per la massa di una mole:

Calcolate la massa di 0,23 moli di Cobalto (Co).Utilizziamo la formula inversa della relazione posta in alto:

M

mn zasosmoli

tan

gmol

gmolMnm CoCoCo 6,135923,0

molmolg

g

M

mn

Cu

CuCu 1573,0

/55.63

0,10

Esercizi

Determinare il numero di molecole contenute in 15,4 grammi di anidride carbonica (CO2).

n = 15,4 g / 44 (g/mol) = 0,35 mol

Moltiplicando per il NA si ottiene il numero di molecole presenti:

n . NA = 0,35 mol . 6,02 . 1023 = 2,2 .1023molecole

Schema risolutivo per esercizi con le moli

mol

molg

M

gmn

molare

mol

)(

Massa (grammi o

altra unità di misura)

Numero di atomi o

molecole

Calcolare il numero

di moli

Amolimolecole Nnn

A

molecolemoli N

nn

mol

gMmolngm molaremol)(

Calcoli Stechiometrici

Lo studio delle relazioni quantitative tra le moli dei reagenti e dei prodotti in una reazione prende il nome di stechiometria.

Nell’equazione bilanciata tra alluminio e bromo liquido, ad esempio, il rapporto quantitativo tra le moli delle sostanze è il seguente:

2 Al(s) + 3 Br2(ℓ) 2 AlBr3(s)

2 moli di alluminio

3 moli di bromo

2 moli di bromuro di alluminio

Esercizio

Data la seguente reazione bilanciata 2 Al(s) + 3 Br2(ℓ) 2 AlBr3(s)

calcola i grammi di bromuro di alluminio che si formano da 5g di bromo.

Massa Br

moli di bromo

moli di bromurodi alluminio

Massa AlBr3

moli Br : moli AlBr3 = 3 : 2

n = m/M m = n . M