Bagatti, Corradi, Desco, Ropa. Chimica. seconda edizione

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Celia Grillo
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1 Bagatti, Corradi, Desco, Ropa Chimica seconda edizione

2 Bagatti, Corradi, Desco, Ropa, Chimica seconda edizione Capitolo 9. L unità di misura dei chimici: la mole SEGUI LA MAPPA La concentrazione delle soluzioni identificare La solubilità Le proprietà colligative percentuale parti per milione (V m ) Molarità Molalità 1

La concentrazione delle soluzioni identificare La quantità di sostanza (n) o quantità chimica è una grandezza fondamentale del Sistema Internazionale. La sua unità di misura è la mole (mol).

3 La concentrazione delle soluzioni identificare La quantità di sostanza (n) o quantità chimica è una grandezza fondamentale del Sistema Internazionale. La sua unità di misura è la mole (mol). Una quantità di sostanza pari a una mole è costituita da un numero di particelle (atomi o molecole) uguale al numero di atomi che costituiscono 12 g di carbonio-12, l isotopo scelto come campione di riferimento per le masse atomiche. m = 12 g atomi Lezione 1 La mole 2

4 identificare indica il numero di particelle (atomi o molecole) che costituiscono una mole di una qualsiasi sostanza. N A = 6, particelle/mol Una mole di qualunque sostanza ha una massa in grammi numericamente uguale alla massa molecolare della sostanza stessa. Per contare le molecole è sufficiente avere a disposizione una bilancia! Lezione 1 La mole 3

5 identificare (M) è la massa di una mole e la sua unità di misura è g/mol. è numericamente uguale alla massa molecolare (MM) della sostanza considerata o alla massa atomica (MA), se la formula presenta un solo simbolo. acqua (H 2 O) MM = 18,02 u M = 18,02 g/mol 6, molecole saccarosio (C 12 H 22 O 11 ) MM = 342,30 u M = 342,30 g/mol 6, molecole zolfo (S) MA = 32,07 u M = 32,07 g/mol 6, atomi È importante ricordare che la seguente relazione vale solo per le sostanze: Lezione 1 La mole 4

6 identificare (V m ) è definito soltanto per le sostanze allo stato gassoso e la sua unita di misura è L/mol. percentuale parti per milione (V Molarità Molalità (V m ) Nelle condizioni standard (STP cioè p = 1 bar e T = 273 K) il volume di una mole di qualsiasi sostanza gassosa è: V m = 22,7 L/mol Per le sostanze allo stato gassoso vale pertanto la seguente relazione: 22,7 L Esempio di calcolo Qual è il volume di 1,5 mol di O 2 in condizioni standard (STP)? Risposta V = 1,5 mol 22,7 L/mol = 34 L Lezione 1 La mole 5

7 identificare mette in relazione tutte le grandezze che caratterizzano lo stato fisico di un gas, indipendentemente dalla sua natura chimica. Esempio di calcolo Qual è il volume di 1,5 mol di O 2 alla temperatura di 100 C e alla pressione di 2,00 bar? Risposta Prima di utilizzare l equazione generale, occorre esprimere i dati nelle unità di misura indicate: T (K) = = 373 K 1 bar = 100 kpa e quindi p = 200 kpa kpa L 1,5 mol 8, K mol K V = = 23 L 200 kpa Lezione 1 La mole 6

identificare La concentrazione (C) di una soluzione è una grandezza che esprime il rapporto tra la quantità di soluto e la quantità di soluzione (o di solvente).

8 identificare La concentrazione (C) di una soluzione è una grandezza che esprime il rapporto tra la quantità di soluto e la quantità di soluzione (o di solvente). Il tè nella caraffa e quello della tazzina sono ugualmente dolci. Questo significa che la concentrazione dello zucchero è la stessa. Non si può dire lo stesso anche per la quantità di zucchero. Un modo comune per esprimere la concentrazione di una soluzione è il seguente. La concentrazione massa su volume esprime la massa di soluto in una unità di volume di soluzione: C m/v = m soluto V soluzione Lezione 2 La concentrazione delle soluzioni 7

identificare La solubilità di una sostanza in un determinato solvente corrisponde alla massima concentrazione che può avere una soluzione della sostanza stessa.

9 identificare La solubilità di una sostanza in un determinato solvente corrisponde alla massima concentrazione che può avere una soluzione della sostanza stessa. La solubilità La solubilità è un valore caratteristico della coppia soluto-solvente e cambia al variare della temperatura. Come mostra il grafico, la solubilità delle sostanze solide generalmente aumenta all aumentare della temperatura. Viceversa la solubilità delle sostanze gassose all aumentare della temperatura diminuisce. Lezione 2 La concentrazione delle soluzioni 8

identificare La concentrazione percentuale esprime le parti di soluto presenti in 100 parti di soluzione e risulta definita dalla seguente relazione: (V

percentuale in volume (C %V/V ) In 100 g di soluzione sono presenti 96 g di acido solforico.

10 identificare La concentrazione percentuale esprime le parti di soluto presenti in 100 parti di soluzione e risulta definita dalla seguente relazione: (V percentuale parti per milione Molarità Molalità C % = parti soluto parti soluzione 100 percentuale parti per milione percentuale in massa (C %m/m ) percentuale in volume (C %V/V ) In 100 g di soluzione sono presenti 96 g di acido solforico. In 100 ml di soluzione (birra) sono contenuti 0,5 ml di alcol etilico. La concentrazione parti per milione risulta definita dalla seguente relazione: Lezione 2 La concentrazione delle soluzioni C ppm = parti soluto parti soluzione 9

11 identificare La concentrazione o molarità esprime il rapporto tra la quantità chimica di soluto (espressa in moli) e il volume della soluzione (espresso in litri): C M (mol/l) = n soluto (mol) V soluzione (L) Molarità Molalità Esempio di calcolo Quante moli di HCl devono essere messe nel matraccio per preparare una soluzione 0,50 mol/l? Risposta n = 0,50 mol/l 0,100 L = 0,050 mol La concentrazione molale o molalità esprime il rapporto tra la quantità chimica di soluto (espressa in moli) e la massa del solvente (espressa in kilogrammi): Lezione 2 La concentrazione delle soluzioni C m (mol/kg) = n soluto (mol) m solvente (kg) e acquosa con concentrazione 10

La concentrazione delle soluzioni identificare (V identificare La solubilità percentuale parti per milione Le proprietà colligative Molarità Molalità I numeri scritti davanti alle formule di un

12 La concentrazione delle soluzioni identificare (V identificare La solubilità percentuale parti per milione Le proprietà colligative Molarità Molalità I numeri scritti davanti alle formule di un equazione chimica prendono il nome di coefficienti : equazione può essere letta quindi anche nel seguente mo due moli di azoturo di sodio si decompongono n per dare due moli di sodio 2 NaN 3 (s) 2 Na(s) + 3 N 2 (g) e tre moli di azoto In generale, sulla base dei coefficienti è possibile calcolare le moli di una sostanza che partecipa alla reazione, conoscendo la quantità chimica di un altra sostanza, anch essa coinvolta nella reazione. Per esempio per calcolare le moli di N 2 che si ottengono dalla reazione di n moli di NaN 3 si può impostare la seguente proporzione: 3 N 2 : 2 NaN 3 = x N 2 : n NaN 3 x = 3/2 n Lezione 3 11

13 La concentrazione delle soluzioni identificare Lo schema visualizza un esempio di calcolo stechiometrico. percentuale parti per milione (V Molarità Molalità Supponiamo di dover calcolare il volume di soluzione di HCl (C M = 2,5 mol/l) necessario per far reagire completamente 10 g di CaCO 3. 2 HCl(aq) + CaCO 3 (s) CaCl 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) V =? m = 10 g MM CaCO3 = 100,09 u Si calcola infine il volume di soluzione necessario per la reazione con la relazione V = n/c M 0,20 mol V = _ = 0,080 L = 80 ml 2,5 mol/l Inizialmente si calcola la quantità chimica di carbonato di calcio con la relazione n = m/m 10 g n = = 0,10 mol 100,09 g/mol Dai coefficienti si deduce che le moli di HCl necessarie per la reazione sono il doppio di quelle di CaCO 3 : n HCl = 0,20 mol Lezione 3 12

14 identificare Prende il nome di reagente il reagente che si trova in quantità minore rispetto a quella prevista dal rapporto stechiometrico. Nella tabella sono riportati dati relativi alla trasformazione chimica tra zinco e acido cloridrico. inizio equazione fine I dati permettono di sottolineare che: in base ai coefficienti, con 0,150 mol di zinco reagiscono esattamente 0,300 mol di acido cloridrico; esaurito lo zinco la reazione si interrompe: lo zinco è il reagente. Il reagente in questa equazione è il formaggio! Lezione 3 13

identificare Le proprietà colligative Le proprietà colligative delle soluzioni dipendono esclusivamente dal rapporto numerico tra le particelle di soluto e quelle di solvente.

ebollizione solvente la pressione osmotica membrana semipermeabile A 1,0 M 0,1 M ~0,55 M ~0,55 M B L osmosi è il passaggio spontaneo del solvente dalla soluzione più diluita a quella

15 identificare Le proprietà colligative Le proprietà colligative delle soluzioni dipendono esclusivamente dal rapporto numerico tra le particelle di soluto e quelle di solvente. Sono proprietà colligative: l abbassamento crioscopico Δt c = t solidificazione solvente t solidificazione soluzione l innalzamento ebullioscopico Δt e = t ebollizione soluzione t ebollizione solvente la pressione osmotica membrana semipermeabile A 1,0 M 0,1 M ~0,55 M ~0,55 M B L osmosi è il passaggio spontaneo del solvente dalla soluzione più diluita a quella più concentrata. Per osmosi Figura le 3 due soluzioni raggiungono la stessa concentrazione (B): la pressione osmotica è la pressione dovuta al dislivello del liquido. Lezione 4 Le proprietà colligative 14

16 Bagatti, Corradi, Desco, Ropa, Chimica seconda edizione Capitolo 9. L unità di misura dei chimici: la mole 15

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