Presentazione di PowerPoint

•Definizione di mole
•Equazione stato gas ideali
l'unità della
quantità di
materia
esercizi
LA MOLE:
(S.I.)
Creato da Fiorella Riva docente Scienze ISS ROMERO Albino BG
Materiale di supporto alle lezioni utilizzabile da studenti ed insegnanti, ma non
riproducibile a scopo di lucro.
Ecco la reazione di sintesi dell’ammoniaca:
N2 + 3 H2 = 2 NH3
I coefficienti chimici ci dicono quali sono i rapporti di reazione tra il numero delle
particelle (atomi o molecole) delle diverse sostanze: così c’è lo stesso numero di atomi
H
di ogni elemento nei reagenti e nei prodotti.
N
HH
N
N
N
N
HH
H
H
HH
N
N
H
H
H
H
HH
N
N
HH
H
HH
H
H
H
H
H
H
N
H
H
N
H
H
H
H
H
H
N
H
H
In questa reazione: con ogni molecola di azoto reagiscono tre molecole
di idrogeno per dare due molecole di ammoniaca.
Ma i problemi pratici come questo: “quanto azoto è necessario per far
reagire completamente 5Kg di idrogeno“ come si risolvono?
Dovremmo poter contare le molecole che ci sono in 5Kg di idrogeno, in
modo da poter calcolare il numero delle molecole di azoto(che sono un
terzo di quelle di idrogeno).
Ma…
Un atomo od una molecola sono troppo piccoli per poter
essere contati o pesati con una bilancia
L’unico modo per riuscire a pesare atomi o molecole
di una sostanza è prenderne un numero grandissimo.
Ma quale numero?
Ossigeno
( M.A.R. 16 u.m.a.)
Elio
(M.A.R. 4su
u.m.a.)
Se aggiungiamo
ogni
bilancia un numero uguale
di atomi di ossigeno e di
16
numero N di elio il rapporto tra le loro
16
è sempre
16
numero
N lodi
atomi di masse totali
stesso, cioè 4
atomi di elio
16
16ossigeno
16
4 4 4 4
16 16 16 16
4 4 4 4 4 4
Rapporto tra le
masse
4
Con lo stesso
numero di atomi
dei due elementi il
rapporto tra le loro
1016g
atomi
masse rimane
10 atomi
4g
invariato
Aggiungendo altri atomi di O fino ad avere 16g (la massa in grammi pari alla
M.A.R.) dovremmo aggiungerne altrettanti di He per raggiungere 4g (la
massa in grammi pari alla M.A.R.) e mantenere il rapporto tra le masse
invariato e cioè 4.
Quindi in 16g di ossigeno e 4g di elio ci sarà lo stesso numero di atomi.
Così come in 16Kg di ossigeno e 4kg di elio ci sarà lo stesso numero di
atomi, ovviamente un numero maggiore del caso precedente.
E in ogni caso in cui il rapporto tra le masse dei due elementi è 4.
IL RAGIONAMENTO
FUNZIONA ANCHE
CON LE MOLECOLE
H2O
H2
( M.M.R. 18 u.m.a.) Se aggiungiamo
(M.M.R. 2su
u.m.a.)
ogni
18
numero N di
18
18
molecole di
18 acqua
18 18
18
18
18
10 molecole
18g
18
bilancia un numero uguale
di molecole di acqua e di
idrogeno il
rapporto N
tra di
le
numero
loro masse totali è sempre
molecole
lo stesso,
cioè 9 di
2
2
idrogeno
2 2
2
2
2
2
10 molecole
2g
2
2
Rapporto tra le
masse
9
Con lo stesso
numero di
molecole delle due
sostanze il rapporto
tra le masse rimane
invariato
Aggiungendo altre molecole di H2O fino ad avere 18g (la massa in grammi
pari alla M.M.R.) dovremmo aggiungerne altrettante di H2 per raggiungere 2g
(la massa in grammi pari alla M.M.R.) e mantenere il rapporto tra le masse
invariato e cioè 9.
Quindi in 18g di acqua e 2g di idrogeno ci sarà lo stesso numero di
molecole.
Così come in 18Kg di acqua e 2kg di idrogeno ci sarà lo stesso numero
di molecole, ovviamente un numero maggiore del caso precedente.
E in ogni caso in cui il rapporto tra le masse delle due sostanze è 9.
I chimici hanno scelto di usare come pacchetto fisso di particelle quello
di massa in grammi pari alla M.M.R. di una sostanza e lo hanno definito
MOLE. Il numero di particelle contenute in tale massa è stato trovato
sperimentalmente: è detto numero di Avogadro ed è enorme, pari a
6,022 x 1023
La mole è un ponte tra il mondo microscopico (le particelle) ed il mondo
macroscopico (le quantità pesabili in grammi)
UNA MOLE
DI
QUALUNQUE
SOSTANZA
CONTIENE SEMPRE UN
NUMERO DI AVOGADRO
DI PARTICELLE (molecole
o atomi): 6,022 x 1023
HA MASSA DIPENDENTE
DALLA SOSTANZA:
massa molare (g/mol) = massa
in grammi pari alla M.M.R.della
sostanza
1 mol di K2Cr2O7
1 mol di S pesa
con M.M.R.
=
Adesso
allora
è
32,07g poiché la sua
=39,1x 2 +52x2+16x7 =
M.A.R. è 32,07 possibile risolvere
294,2 u.m.a. pesa 294,2g.
u.m.a. In questa
In questa
quantità sono
problemi
come
quantità sono 1 mol di Al pesa 26,98g
contenute 6,022 x 1023
contenuti 6,022 xdatoquello
iniziale!
che la sua
M.A.R.
è
molecole
1023 atomi
26,98 u.m.a. In questa
quantità sono contenuti
6,022 x 1023 atomi
Vediamo come
Quanto azoto è necessario per far reagire completamente 5Kg di
idrogeno?
Poiché le moli di idrogeno hanno una massa diversa da quelle di azoto
trasformiamo la massa dell’idrogeno in moli, troviamo le moli di azoto
necessarie in base ai coefficienti di reazione e poi calcoliamo la massa
dell’azoto.
N2 + 3H2 = 2NH3
23333g = 23,333Kg
·28g/mol
·M.M.R.N
2
833,3
N°moli
mol
N2
5Kg = 5000g
::M.M.R.H
2g/mol
2
:3
2500
N°moli
molH2
Altri esempi
esercizi
Quante moli corrispondono a 18,07·1023 molecole di O2?
Se 1 mole contiene un numero di Avogadro di molecole, cioè 6,022·1023, allora
18,07·1023 molecole corrispondono a 18,07·1023/ 6,022·1023 = 3 mol
Quante molecole sono contenute in 4,5 mol di CaCO3?
Se 1 mole di qualsiasi sostanza contiene 6,022·1023molecole, 4,5 moli contengono
6,022·1023 · 4,5 = 27,1 ·1023 = 2,71 ·1024 molecole.
Qual è la massa in grammi di una molecola di CO2?
Se 1 mole di CO2 ha massa m =12+32 = 44 g e contiene 6,022·1023molecole, allora la
massa molecolare in grammi (M.M.A.) di CO2 sarà: 44g/ 6,022·1023= 7,30 ·10 –23g
Il mercurio si può ottenere riscaldando l’ossido di mercurio secondo la equazione chimica:
HgO = Hg + O2 (da bilanciare).. . Quanto mercurio si ottiene da 12,5g di ossido?
Poiché le moli di mercurio hanno 2HgO
una massa diversa
da +
quelle
= 2Hg
O2 di ossido devo trasformare la
massa dell’ossido in moli, trovare12,5
le moli
prodotte
in base ai coefficienti di
g di mercurio11,6
g
reazione (rapporto 1:1) e poi calcolare la massa del mercurio.
: 216,59g/mol
0,058 mol
· 200,59g/mol
·
1
0,058 mol
esercizi
IL PRINCIPIO DI AVOGADRO E
LA
MOLE DI
GAS
Quindi,
seUN
le sostanze
coinvolte in una reazione
Poiché a temperatura e pressione
chimica
sonouguali
allo distato
costanti volumi
gas diversi
gassoso,
i coefficienti
di di
contengono
lo stesso numero
particelleindicano
(principio di
Avogadro),
reazione
anche
i
In
condizioni
normali
una mole di qualunque gas occupa
rapporti
volumi
oltre che
(0°C e tra
1atm)
una mole
di
loistesso
volume.
qualunque
gas
occupa
trase le
.
Quindi,
V èmoli
il volume
di un gas
22,4L.
qualsiasi
ed n il numero di moli:
Se leV/n
sostanze
= Ksono allo
stato
gassoso
possibile
il volume
di un
gas è èdirettamente
misurarne
moli non
proporzionale
al le
numero
dellesolo
moli
tramite la loro massa, ma
anche tramite il loro volume
Ad esempio:
H2(g)+Cl2(g)= 2 HCl(g)
I coefficienti di reazione 1,1,2 non solo dicono che:
•Ogni molecola di idrogeno reagisce con una di cloro per dare due di
acido cloridrico
•Ogni mole di idrogeno reagisce con una di cloro per dare due di acido
ma anche che:
•Ogni unità di volume di idrogeno reagisce con una di cloro per dare due
unità di acido.
Perciò basta misurare il volume dei gas per rispettare i rapporti
stechiometrici
Quindi è possibile dire che per ottenere 10L di HCl occorre far reagire
5L di H2 e 5L di Cl2.
Oppure che facendo reagire 2L di H2 e 2L di Cl2 si ottengono 4L di HCl
Altro esempio:
2H2(g)+O2(g)=
2H2O(g)
I coefficienti di reazione 2,1,2 trattandosi di gas dicono anche che:
Ogni unità di volume di ossigeno reagisce con due di idrogeno per dare
due unità di volume di acqua.
Quindi è possibile dire che per ottenere 10Ldi H2O occorre far reagire
10L di H2 e 5L di O2.
Oppure che facendo reagire 2L di H2 e 1L di O2 si ottengono 2L di H2O.
Equazione generale dei gas
Leggi dei gas
PV=K1
m, T costante
V/T=K2
m, P costante
sono riunite in
P/T=K3
m, V costante
V/n=K4
P, T costante
P: pressione
V: volume
T: temperatura
EQUAZIONE GENERALE
DEI GAS
PV=nRT
R è la costante valida per tutti i gas,
determinata sperimentalmente pari a
0,082 atm ·L/mol·K
Questa legge permette di calcolare una delle condizioni
di un gas (P,V,n,T) conoscendo le altre tre:
P=nRT/V
V=nRT/P
n=PV/RT
n: n°moli
T=PV/nR
esempi
1. 84g di azoto occupano un volume di 24 L a 20°C. Quanto vale
la pressione esercitata sulle pareti del recipiente?
Da PV=nRT discende che:
84 g
0,082atm  L

 (20  273) K
nRT 14  2 g / mol
mol  K
P


V
24 L
 3,003atm
esercizi
2. 1g di un gas sconosciuto occupa un volume di 375 mL alla
pressione di 2 atm ed a 20°C. Qual è la sua massa molare?
Da PV=nRT discende che:
PV
2atm  0,375 L
n

 0,0312mol
RT 0,082 atm  L  (20  273) K
mol  K
Poiché 0,0312 mol pesano 1g allora 1 mole pesa:
1g
 32,05 g / mol
0,0312mol
esercizi
3.
Nella respirazione cellulare C6H12O6 + O2= CO2+ H2O (da bilanciare)qual è il
volume di CO2 prodotto a 37°C a 1atm a partire da 9,0g di glucosio?
C6H12O6 + 6O2= 6CO2+6 H2O
9g
7,626 L
: 180g/mol
0,05mol
·
6
*
0,30mol
Infatti:
*applicando la legge generale dei gas il volume cercato V = nRT/P=
0,30mol ·0,082atm·L/mol·K ·310K/1atm = 7,626L
esercizi
teoria generale Teoria gas
ESERCIZI
1.
Qual è il numero di molecole contenute in 5,60 mol di metano CH4?
2.
Quanto pesano 7,40 moli di ammoniaca?
3.
Quante moli sono contenute in 600g di AgNO3?
4.
gli24esercizi
Quante moli corrispondonoEsegui
a 4,82·10
molecole edipoi
NH3?
5.
6.
R.3,37·1024
R.126,05g
R.3,53 mol
R.8mol
controlla la risposta.
Quanti grammi di CaOLe
e dieventuali
CO2 si ottengono
differenzeriscaldando
nelle ultime100Kg di CaCO3
secondo l’equazione CaCO
+ CO2? sono dovute
R. 56Kg; 44Kg
3= CaO
cifre
del risultato
all’arrotondamento effettuato
Quanto idrossido di sodio serve per far reagire completamente 490g di H2SO4
secondo la reazione da bilanciare NaOH+ H2SO4= Na2SO4+ H2O?
R.sono sufficienti 400 g di NaOH.
7.
Qual è la massa di O2 che reagisce completamente con 12g di Mg?
8.
Quale volume di H2 in c.n. si ottiene trattando 2g di zinco con H2SO4
secondo l’equazione Zn + H2SO4= ZnSO4 + H2?
esci
R.8g
R. 0,68L
teoria generale
c.s.:p=1 atm e t=25°C
ESERCIZI
c.n.:p=1 atm e t=0°C
1.
Un dirigibile contiene 2·105 m3 di H2 a 27°C a 1atm. Qual è la massa in kg del gas?
2.
Quante moli di gas propano (C3H8) occupano 2,0 L a 3 atm e a 27°C?
3.
Qual è il volume di 0,28g di CO in c.n.?
4.
CaC2+ H2O = C2H2(g) + Ca(OH)2(da bilanciare). Qual è il volume di C2H2
che si sviluppa in c.n. da 32g di carburo di calcio?
R.0,243 mol
R.0,224L
5.
Qual è il volume di 1g di He a p =1atm e t =27°C?
6.
Qual è la massa di 4,0L di CH4 in c.s.?
7.
Quale pressione esercitano 2,5 mol di un gas a 20°C se occupa 15L?
Di che gas si tratta sapendo che è biatomico e la sua massa è 80g?
8.
A quale temperatura 2 mol di gas che occupano 10L esercitano una
pressione di 5atm? Di che gas si tratta sapendo che è monoatomico e
la sua massa è 8g ?
esci
R. 16260Kg
R.11,2 L
R. 6,15L
R.2,62g
R.4 atm; O2
R. 32°C, He
teoria generale Teoria gas
Amedeo Avogadro è stato un insegne
fisico e chimico italiano (1776-1856), una
figura chiave per lo sviluppo della chimica
moderna. Studiò le leggi di combinazione
dei gas introducendo la distinzione tra
atomo e molecola. Fu il primo ad intuire
che alcuni elementi gassosi come
l’idrogeno, l’azoto, il cloro e l’ossigeno
hanno la molecola biatomica.
esci
I rapporti
stechiometrici sono i
rapporti tra le moli o
le molecole indicati
dai coefficienti di una
reazione chimica.
esci
Fine della presentazione
La mole
Per uscire premi Esc