Mole e Numero di Avogadro

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=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 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=N5qh9Ldp
Z34
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

msos tan za
nmoli 
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:
nCu

mCu
10,0 g


 0,1573mol
M Cu 63.55 g / mol
Calcolate la massa di 0,23 moli di Cobalto (Co).
Utilizziamo la formula inversa della relazione posta in alto:
mCo  nCo  M Co
g
 0,23mol  59
 13,6 g
mol
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
n molecole
n  moli 
NA
 g 
m( g )  nmol mol   M molare

 mol 
Massa
(grammi o
altra unità di
misura)
nmol 
m( g )
 mol
 g 
M molare

 mol 
Calcolare
il numero
di moli
Numero di
atomi o
molecole
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 Br2(ℓ)

2 AlBr3(s)
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.
moli di
bromo
n = m/M
Massa Br
moli Br : moli AlBr3 = 3 : 2
moli di bromuro
di alluminio
m=n.M
Massa
AlBr3