Mole Classi seconde Istituto Tecnico Commerciale

Come ragionano i chimici?

Scriviamo l’equazione chimica per la sintesi dell’acqua 2H 2 + O 2  2H 2 O

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=9NmZxDp Lgyw

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 12 C.

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  10 23 particelle/mol Una mole di sostanza contiene sempre 6,02  10 23 particelle (atomi, molecole o ioni).

Per ricordare…

Stima del numero di Avogadro

 http://www.youtube.com/watch?v=N5qh9Ldp Z34

Il numero di Avogadro: quanto è grande?

 Se un N A di monete da 1 cent di € fosse distribuita, ogni abitante della Terra avrebbe circa mille miliardi di Euro.  Se si prendessero N A 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 N A .

 Se fosse possibile allineare N A 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 c iascuna moltiplicata per l’indice con cui compare nella formula chimica    M(H 2 )= 2 x 1,0 = 2,0 g/mol M(AlCl 3 )= 27 + (3 x 35,5) = 133,5 g/mol M(H 3 PO 4 )= (3 x 1,0) + 31 + (4 x 16) = 98 g/mol

Mole-massa

Calcoli con le moli

Esercizi

n moli



m sos

tan

za M

 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:

n Cu



m Cu M Cu

 10 , 0

g

63 .

55

g

/

mol

 0 , 1573

mol

 Calcolate la massa di 0,23 moli di Cobalto (Co).

Utilizziamo la formula inversa della relazione posta in alto:

m Co



n Co



M Co

 0 , 23

mol

 59

g mol

 13 , 6

g

Esercizi

 Determinare il numero di molecole contenute in 15,4 grammi di anidride carbonica (CO 2 ).

n = 15,4 g / 44 (g/mol) = 0,35 mol Moltiplicando per il N A presenti: si ottiene il numero di molecole n . N A = 0,35 mol .

6,02 .

10 23 = 2,2 .

10 23 molecole

Schema risolutivo per esercizi con le moli

m

(

g

) 

n mol



M molare



g mol n



moli



n



molecole N A

Massa (grammi o altra unità di misura) Calcolare il numero di moli Numero di atomi o molecole

n mol



m

(

g

)

M



molare



g mol



mol n



molecole



n



moli



N A

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)

2 moli di alluminio

+ 3 Br 2(

ℓ

)

3 moli di bromo  

2 AlBr 3(s)

2 moli di bromuro di alluminio

Esercizio

  Data la seguente reazione bilanciata

2 Al (s) + 3 Br 2(

ℓ

)



2 AlBr 3(s)

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

moli Br : moli AlBr 3 = 3 : 2 moli di bromo n = m/M moli di bromuro di alluminio m = n .

M Massa Br Massa AlBr 3