Massa assoluta e relativa e mole

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1 Massa assoluta e relativa e mole

2 Massa atomica assoluta.. Massa di un atomo di un dato elemento. In questo caso si parla spesso di peso atomico assoluto, che viene espresso in grammi: l'ordine dei valori oscilla tra i g e i g. Per ovviare al difficile uso di numeri così piccoli nei calcoli, si è convenuto di esprimere la massa atomica in rapporto al peso atomico assoluto di 1/12 dell'atomo 12 C, il cui valore è adottato quale unità di massa atomica (u.m.a.).

3 La massa assoluta del 12 6 C è 1,9926 x g Una unità di massa atomica (UMA) è pari a 1/12 della massa dell isotopo 12 6 C, ovvero è pari a 1,6605 x g Per MASSA ATOMICA RELATIVA di un ATOMO si intende la massa di un atomo di quell atomo espressa in UMA Risulta dal rapporto tra la massa atomica ASSOLUTA dell atomo e 1/12 della massa del 12 6 C

4 Esempio La massa assoluta del nuclide Na è 38,103 x g. Calcolare la sua massa in UMA. M( Na)=38,103 x g/1,6605 x g x UMA -1 =22,98 UMA La massa dell isotopo Na è 23 volte più grande di quella del 12 6 C/12

5 Massa atomica relativa Il riferimento è arbitrario: l atomo (isotopo) 12 C a cui è assegnata convenzionalmente massa 12,0000 è il riferimento attualmente scelto. La massa atomica relativa è un numero puro: rappresenta il rapporto tra la massa di un atomo (in g) e 1/12 della massa di un atomo di 12 C (in g) E come se si fosse scelto di usare come unità di riferimento una fetta di torta che è divisa in 12 fette. Per calcolare la massa relativa di un altra torta, prendo la sua massa assoluta e la divido per la massa della singola fetta utilizzata come riferimento: otterrò un numero PURO, ADIMENSIONALE

6 Massa atomica relativa Media ponderata della massa relativa di ciascun isotopo (sommatoria del prodotto tra la massa relativa di ciascun isotopo e la relativa abbondanza isotopica fratto cento) Esempio: in natura il carbonio è costituito da due isotopi stabili: per il 98,89% è costituito dall isotopo 12 C di peso atomico 12 (per convenzione) e per l 1,11% dall isotopo 13 C di peso atomico 13,0033 (per determinazione sperimentale). Il peso atomico del C è: (98.89 / 100) x 12 + (1.11 / 100) x =

7 Peso molecolare somma dei pesi atomici degli elementi che compongono la sostanza Esempio: note le masse di idrogeno ( u.m.a.) e ossigeno ( u.m.a.) la massa molecolare dell'acqua (H 2 O) si calcola come segue: u.m.a u.m.a. = u.m.a.

8 Peso formula È l'equivalente del peso molecolare per i composti ionici, che non hanno una molecola esattamente definita. È definito come la somma delle masse atomiche degli atomi che costituiscono la FORMULA MINIMA del composto Esempio: la formula minima del solfato di sodio è Na 2 SO 4 ; il suo peso formula è: ( ) ( ) =

9 Peso molecolare E il rapporto tra la massa della molecola considerata e l unità di massa (1/12 12 C) Nota la formula di una sostanza, il peso molecolare (PM) è la SOMMA DEI PESI DEGLI ATOMI CHE LA COSTITUISCONO Si chiama molecola la più piccola parte di sostanza (semplice o composta) capace di esistenza indipendente

10 La mole Una mole è una determinata quantità fissa di specie chimiche (molecole, ioni, unità formula, atomi) Corrisponde a un insieme N di unità, dove N è il numero di Avogadro N=6,023 x E pari tante unità elementari quanti sono gli atomi contenuti in 0,012 kg (12 g)di 12 C

11 Quindi una mole di un elemento ha un peso pari al peso atomico di quell elemento Una mole di ossigeno pesa 16 g Una mole di ferro pesa 55,85 g Il volume in litri occupato da una mole di un qualsiasi gas a condizioni normali (c.n.) ovvero T=0 C e P=1 atm è pari a 22,414 l

12 Per conoscere il numero di moli presenti in una quantità in grammi di una sostanza di cui si conosca il peso atomico (o il peso molecolare, o il peso formula) è sufficiente dividere questa quantità per il peso atomico (o il peso molecolare, o il peso formula)

13 Una mole di gas contiene N molecole e, per la legge di Avogadro, occupa, in condizioni normali un volume ben determinato Tale volume corrisponde a 22,414 l ed è detto volume molare

14 Schema riassuntivo del concetto di mole Una MOLE di sostanza corrisponde a: Una MASSA in g pari al P.A., P.M., P.F. di una sostanza Un VOLUME in l pari a 22,414 a c.n. di sostanza gassosa Un NUMERO di entità elementari di sostanza pari a 6,

15 Di conseguenza i rapporti: m (g) sostanza M (g/mol) V(l) sostanza a c.n. Volume molare Vm (l/mol) a c.n. X (unità formula) N (unità formula/mol) Corrispondono a n moli di sostanza

16 ESEMPIO Calcolare le moli corrispondenti a 180,0 g di carbonio, sapendo che la massa atomica relativa di C è 12,011. moli (C) = 180,0 g /12,011 g mol -1 = 14,99 mol E possibile calcolare la massa corrispondente ad un certo numero di moli moltiplicando la massa in g per il peso molecolare (massa molare): massa (in g) = mol x massa molare (g mol-1)

17 Esercizi Qual è la massa in grammi di una molecola di azoto? Determina la massa molecolare di H 2 SO 4.

18 Esercizio Calcolare la massa in grammi corrispondente a 2,00 moli di NaOH

19 Esercizio Calcolare quante molecole sono presenti in 0,50 moli di NaOH 5,00 g di NaOH

20 Esercizi A quante moli di H 2 O corrispondono 3,48 g di H 2 O? Calcolare la massa in grammi di 1,00 mol di atomi di cloro e di 1,00 mol di molecole di cloro.

21 Esercizio Quaranta chicchi di riso occupano un volume di 1,0 cm3 e pesano 1,0g. Calcolare: a) l altezza di un silos cilindrico di raggio 1,0 km necessario per immagazzinare una mole di riso b) la massa in tonnellate di una mole di riso c) se ciascun abitante della Terra consumasse 365 kg di riso l anno, in quanto tempo verrebbe esaurita la scorta? (si consideri la popolazione mondiale pari a 5 miliardi di individui)

22 Esercizio In una soluzione acquosa sono contenuti 30,0 g/l di HNO 3. Calcolare il volume di soluzione contenente 3,0 moli di HNO 3

23 ESEMPIO Il cloro è presente in natura come miscela degli isotopi 35 Cl (34,9689 uma, 75,770 %) e 37 Cl (36,9659 uma, 24,230 %). Calcolare la massa atomica del cloro naturale. Consideriamo un campione di cloro costituito, ad esempio, da atomi. Di questi, 75,770 x /100 = sono atomi di 35 Cl e 24,230 x /100 = sono atomi di 37 Cl. La massa totale del campione è data dalla somma delle masse dei due tipi di atomi, cioè: x 34,9689 uma x 36,9659 uma = 3, uma.atomi La massa atomica media si ottiene dividendo questo valore per il numero di atomi contenuti nel campione: 3, uma.atomi / atomi = 35,453 uma