Pesi atomici e molecolari

Abbiamo già detto che il nostro riferimento per i pesi atomici (meglio masse atomiche…) è l’Unità di Massa Atomica (u.m.a. o Dalton), cioè la 12-esima parte della massa dell’isotopo 12 C.

Il peso atomico di un elemento è la massa relativa rispetto al 12 C: dire che il peso atomico dell’Alluminio è 27 (sottointeso u.m.a.) significa dire che il peso dell’atomo di Alluminio è 27 volte più grande della 12 parte del 12 C.

Oggi i pesi atomici di tutti gli elementi sono noti e si trovano in qualsiasi sistema periodico degli elementi.

È possibile usare la tavola periodica, ma è conveniente ricordare i pesi atomici di H (1), C (12), N (14) e O (16).

Il peso molecolare altro non è che la somma dei vari pesi atomici che costituiscono la molecola, presi tante volte quante l’elemento è presente nella molecola stessa.

2004, V, CHI, 56 Una molecola di ossigeno (massa atomica 16 u.m.a.) pesa:

A) 16 g B) 16 u.m.a.

C) 16 • 6,02 • 10 23 u.m.a.

D) 2 • 16 u.m.a.

E) 2 • 16 g

1998, M, CHI, 34 I pesi atomici di H, P ed O sono rispettivamente 1, 31 e 16 u.m.a. Il peso molecolare espresso in u.m.a. dell’acido ortofosforico è:

1) 48 2) 96 3) 82 4) 66 5) 98 Nel S.I. le masse si misurano in kg; non esistono bilance in grado di pesare atomi o molecole: 1 u.m.a. corrisponde a 1,67 10 -27 kg!

In ogni caso bisogna esser certi di prendere SOLO un atomo o SOLO una molecola…

Bisogna dunque stabilire un collegamento tra il mondo microscopico e quello macroscopico.

Se si va nel negozio della signora Maria e le si chiede un paio di scarpe, si ricevono sempre 2 scarpe; similmente, se si va nella bottega dietro l’angolo, e si chiede allo zio Peppe una “dozzina” di uova, automaticamente alla cassa si pagano 12 uova. Dobbiamo quindi utilizzare una grandezza che sia un po’ come il paio o come la dozzina: una quantità di sostanza che contiene un numero definito di oggetti.

In chimica tale quantità di materia prende il nome di

mole

.

Quando sentiamo la parola mole pensiamo subito a qualcosa di… In effetti… Una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle uguale al numero di atomi contenuti in 12 g di 12 C (la mole è una delle sette unità di misura del S.I.).

Questa quantità di atomi, MOLTO grande, prende il nome di “ numero di Avogadro ” (in onore dello scienziato torinese che iniziò lo studio delle molecole): N A = 6,022 10 23 particelle!

Seicento mila miliardi di miliardi di particelle!!!

La mole corrisponde al peso atomico o al peso molecolare espresso in grammi .

Così se il peso atomico dell’argento è 107 u.m.a., una mole di atomi di Ag peserà 107 g.

Possiamo generalizzare ciò dicendo che:

Specie Il cui peso (atomico o molecolare) è: la cui mole corrisponde a: e che contiene: 1,0 u.m.a.

1,0 g 6,02 10 23 atomi H H 2 H 2 O NaCl 2,0 u.m.a.

18,0 u.m.a.

58,5 u.m.a.

2,0 g 18,0 g 58,5 g 2*6,02 10 23 atomi 6,02 10 23 molecole 3*6,02 10 23 6,02 10 23 atomi molecole 6,02 10 23 unità formula

È possibile mettere in relazione la massa in grammi con il peso atomico o molecolare e con il numero di moli:

mol



g PA o PM o PF

2008, Altro, GNC, 30 Una quantità chimica di una specie pari a una millimole corrisponde a:

A) 6,02 • 10 23 molecole della specie B) 6,02 • 10 26 molecole della specie C) 10 -3 mol della specie D) 10 3 mol della specie

1998, O, CHI, 27 Il numero di atomi di idrogeno contenuti in una mole di H 2 O è:

1) 2 2) 6,023*10 -23 3) 6,023*10 23 4) 18,069*10 23 5) 12,046*10 23

2005, O, CHI, 52 Il peso molecolare del glucosio C 6 H 12 O 6 é 180 u.m.a. Quante molecole sono presenti in 18 g di glucosio?

A) 342 B) 6,02 x 10 22 C) 3420 D) 6,02 x 10 23 E) 3,42 x 10 10

1998, V, CHI, 27 Il peso molecolare dell’acqua è 18 u.m.a. Quante moli sono contenute in 2 litri di acqua a 4 gradi centigradi?

A) Circa 2 B) Circa 200 C) Circa 22,4 D) Circa 111 E) Circa 18

1998, C, REG, 4 Un materiale umido, contenente il 60% di acqua, viene essiccato fino alla perdita dei 2/3 dell’acqua inizialmente presente. Indicare l’umidità del materiale alla fine dell’essiccamento:

A) 20 % B) 40 % C) 33,3 % D) 16,7 %

2007, C, REG, 54 Tenendo conto che la percentuale in massa dell’acqua di cristallizzazione nel composto idrato CuSO 4 ∙ x H 2 O è del 36,1%, indicare il valore di x:

A) 3 B) 2 C) 4 D) 5

2006, C, REG, 1 Indicare la massa percentuale di O nel salicilato di sodio (NaC 7 H 5 O 3 ):

A) 30,0 % B) 30,8 % C) 52,5 % D) 21,3 %

1997, C, REG, 23 Indicare tra i seguenti fertilizzanti quello che contiene azoto con maggiore percentuale in massa:

A) (NH 4 ) 2 SO 4 B) NH 4 NO 3 C) NH 2 -CO-NH 2 D) NH 4 Cl

Vediamo ora come calcolare la % di uno o più elementi in un composto, oppure come ricavare la formula minima: 1.verificare che la somma delle % è il 100 %; 2.trasformare le % in grammi; 3.calcolare il numero di moli di ogni elemento (mol = g/PA); 4.dividere il numero di moli trovate per il valore più piccolo; 5.eventualmente moltiplicare tutti i risultati per 2 o per 3; 6.scrivere la formula minima; 7.calcolare il peso formula (come se fosse un peso molecolare); 8.effettuare il rapporto tra il peso molecolare (calcolato da altre fonti) e il peso formula; 9.utilizzare tale risultato per calcolare la formula bruta.

2001, C, NAZ, 26 Indicare la formula minima del composto organico A, costituito solo da C, H, e O se ha la seguente composizione percentuale in massa: C = 60,00; H = 4,48.

A) C 2 H 2 O B) C 9 H 8 O 4 C) C 4 H 4 O 2 D) C 3 H 4 O 2

2007, C, NAZ, 5 L’analisi di un sale incognito ha dato come risultato la seguente composizione in massa: 50,4 % Ce, 15,1 % N e 34,5 % O.

Indicare la corretta formula del sale:

A) Ce 2 (NO 3 ) 2 B) Ce 2 (NO 2 ) 3 C) Ce(NO 3 ) 2 D) Ce(NO 2 ) 3

Mentre risulta tutto sommato semplice utilizzare le formule già viste in precedenza (mol, g, PM, N A ), quando si lavora con le reazioni chimiche iniziano i primi guai… Questa parte della chimica prende il nome di STECHIOMETRIA (attenzione a NON storpiare il termine…).

Per comprendere ciò ci serviremo di un parallelismo “alimentare”: così come a “’zza Rosa” ragiona in panini e wurstel,

Il chimico ragiona in moli

(oppure in equivalenti)!

2006, C, REG, 49 Indicare la massa di anidride carbonica (Mr = 44) che si ottiene da 250 g di CaCO 3 (Mr = 100) se la reazione è: CaCO 3

A) 125 g

=> CaO + CO 2

B) 110 g C) 44 g D) 250 g

2002, Altro, CeCh, 17 Data la reazione (non bilanciata): C 3 H 8 da 2,5 moli di C 3 H 8 si formano:

A) 7,5 moli di CO

2

B) 3 moli di CO

2

e 4 moli di H e 10 moli di H

2 2

O O C) 3 moli di CO

2

e 2 moli di H

2

O D) 7,5 moli di CO

2

e 10 moli di H

2

O

+ O 2 => CO 2 + H 2 O

2004, C, NAZ, 3 Se da 1,4496 g del sale metallico MeCl 3 AgCl. La formula del sale può essere: puro si ottengono 1,9765 g di

A) MoCl 3 B) CrCl 3 C) BiCl 3 D) LaCl 3

2007, Altro, GNC, 52 La quantità di magnesio in un medicinale viene determinata per via gravimetrica precipitandolo prima come MgNH 4 PO 4 percentuale di MgO nel preparato farmaceutico.

e pesandolo, dopo calcinazione, come Mg 2 P 2 O 7 . Sapendo che da 1,8005 g di medicinale, la massa di Mg 2 P 2 O 7 è stata di 0,1532 g, calcola la

A) 1,54 % B) 4,25 % C) 3,08 % D) 8,51 %

1998, C, REG, 45 Data la reazione (da bilanciare): K 2 Cr 2 O 7 + KCl + H 2 SO 4 => CrO 2 Cl 2 + K 2 SO 4 indicare la quantità chimica di cloruro di cromile CrO 2 Cl 2 che si può produrre partendo da 134 mmol di KCl e da 36 mmol di K 2 Cr 2 O 7 :

A) 67 mmol B) 268 mmol C) 18 mmol D) 9 mmol

2003, Altro, CeCh, 11 Data la seguente reazione: 2 A + 3 B => C + 4 D stabilire la massima quantità di D ottenibile a partire da 0,10 moli di A e 0,21 moli di B:

A) 0,10 B) 0,20 C) 0,28 D) 0,31

2005, C, REG, 38 Per far reagire completamente 1,00 g di un campione che contiene solamente CaCO 3 e SrCO 3 occorrono 40,0 mL di una soluzione acquosa di HCl. Esattamente 250 mL della stessa soluzione di HCl richiedono 16,99 g di nitrato d’argento per la completa precipitazione dello ione cloruro come AgCl. Calcolare la composizione percentuale del campione di CaCO 3 SrCO 3 .

A) SrCO 3 = 62,0 % CaCO 3 = 38,0 % B) SrCO C) SrCO 3 3 = 31,0 % CaCO = 24,0 % CaCO 3 3 = 69,0 % = 76,0 % D) SrCO 3 = 55,5 % CaCO 3 = 44,5 %

e 2003, C, REG, 57 Se una miscela di NaCl (Mr 58,44) e di KCl (Mr 74,56) (0,2076 g totali), sciolta in acqua, è stata titolata con una soluzione di AgNO3 (28,50 mL; 0,1055 M), se ne deduce che la frazione in massa percentuale di NaCl nella miscela iniziale corrisponde al:

A) 43,90% B) 78,40% C) 71,0% D) 29,00%