Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica. Lezione 3. Atomi ed elementi Unità di massa atomica Mole

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1 Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica Lezione 3 Atomi ed elementi Unità di massa atomica Mole Dott.ssa Lorenza Marvelli Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica UniFe AA

2 Evoluzione del modello atomico Democrito filosofo greco a.c.

3 Atomo la più piccola particella di un elemento che non subisce alterazioni nelle trasformazioni chimiche, ma che può subire trasformazioni fisiche (eccitazione, disintegrazione, fissione, ) È costituito da - un nucleo particelle cariche positivamente, protoni - particelle elettricamente neutre, neutroni - elettroni particelle cariche negativamente Ogni atomo risulta elettricamente neutro il numero dei protoni = al numero degli elettroni Come si rappresenta un atomo di un elemento? Come distinguo atomi di elementi diversi?

4 Atomi Come si distinguono atomi di elementi diversi? Numero atomico = numero dei protoni (Z) = al numero degli elettroni massa atomica (numero decimale) valore medio ponderato che tiene conto dell eventuale presenza di isotopi di un elemento e della loro abbondanza relativa. Isotopi di uno stesso elemento differiscono per il numero di neutroni

5 Atomi Rappresentazione completa di un elemento A X Z Il termine nuclide indica una singola specie nucleare caratterizzata da un numero atomico Z, da un numero di massa A (numero di neutroni + protoni) e da un particolare stato energetico. I nuclidi sono pertanto costituiti di protoni, neutroni, e del loro conseguente contenuto energetico. Le principali proprietà chimiche degli isotopi di un elemento non sono differenti, ma le loro velocità di reazione possono variare considerevolmente

6 Massa di atomi, molecole, Come si misura la massa di «oggetti» così piccole? 1kg Scegliendo un elemento di riferimento 12 C 6 A= 12 = (6p+6n) Si è definita una nuova unità di misura: u = massa assoluta di un atomo di 12 C 12 = unità unificata di massa atomica (IUPAC) = uma (unità di massa atomica) = Dalton (in biologia) = 1,66059 x kg

7 Massa di atomi, molecole, Come si misura la massa di «oggetti» così piccole? elemento di riferimento 12 6 C A= 12 = (6p+6n) u = massa assoluta di un atomo di 12 C 12 la massa dell atomo del nuclide 12 C è 12u = unità unificata di massa atomica (IUPAC) = uma (unità di massa atomica) = 1,66059 x kg Es. Qual è la massa dell atomo del nuclide 16 O (8p, 8n) se sperimentalmente la massa del nuclide 16 O è pari a 1,33291 volte quella del 12 C massa 16 O = (1,33291 x 12u)= massa relativa ed è un numero adimensionale

8 intensità Massa di atomi, molecole, Come si misura sperimentalmente? Spettrometro di massa sperimentalmente è più facile e preciso confrontare masse di atomi e molecole, piuttosto che misurarne la loro massa assoluta. massa relativa al 12 C

9 Massa di atomi, molecole, Come si misura sperimentalmente? Esempio: analisi di un campione di cloro naturale Informazioni sperimentali 1. Il campione di cloro naturale contiene 2 isotopi, 35 Cl (75,78%) e 37 Cl (24,22%) 2. La massa atomica del cloro presente in natura è: M Cl = (35 x 75,78) + (37 x 24,22) = In presenza di più isotopi di un elemento la massa atomica è un valore medio ponderato che tiene conto di tutti gli isotopi e della loro abbondanza relativa.

10 atomi, molecole, Possiamo vedere e contare gli atomi? Microscopio a scansione a effetto tunnel STM 1 m = 10-6 m 1 nm = 10-9 m 1 pm = m

11 atomi, molecole, Possiamo contare gli atomi? sono piccoli e sono TANTI! Come vengono venduti i chiodi? A numero o a peso? una bustina può contenere circa 350 chiodi 2,71g, peso di 1 chiodo La bustina conterrà circa 350 chiodi Peso di una bustina = (2,71 g/chiodo x 350 chiodi) = 948 g Se il peso di una bustina è 948 g

12 atomi, molecole, mole, mol Possiamo contare gli atomi? sono piccoli e sono TANTI! - Riferimento 12 C - Quanta sostanza prendo? 12g di 12 C - Quanti atomi di 12 C ci sono in questa massa? massa di 1 atomo 12 C 0,012 kg 12 u 1 mole di atomi di 12 C è la quantità di sostanza che contiene x10 23 atomi di 12 C = = 0,012 kg 12(1,66059 x kg) 0,012 kg 1,9925 x kg = x10 23 atomi di 12 C

13 Massa molare mole, mol 1 mole di particelle elementari è la quantità di sostanza che contiene x10 23 particelle elementari 1 mol di atomi di 12 C contiene x10 23 atomi di 12 C e ha una massa di 12g (massa molare) E per altre «particelle elementari»? Fe 1 mol di atomi di Fe contiene x10 23 atomi di Fe e ha una massa di..? (massa molare)

14 Massa molare mole e massa molare Fe 1 atomo di Fe u massa di 1 atomo di Fe 2 atomi di Fe 2 x u massa di 2 atomi di Fe 3 atomi di Fe 3 x u massa di 3 atomi di Fe x atomi di Fe 6.022x10 23 x u = = 6.022x10 23 x ( x 1,66059 x10-24 g) = g massa di 1mol di atomi di Fe (massa molare) La massa di 1 mole di particelle elementari espressa in grammi, è numericamente uguale alla massa delle particelle elementari espressa in u massa atomica = u massa molare = g/mol

15 Massa molare mole e massa molare La massa di 1 mole di particelle elementari espressa in grammi, è numericamente uguale alla massa delle particelle elementari espressa in u massa atomica = u massa molare = g/mol 1 mol di atomi di S contiene x10 23 atomi di S e ha una massa di..? (MM) 1 mol di atomi di Mg contiene x10 23 atomi di Mg e ha una massa di..? 1 mol di atomi di Sn contiene x10 23 atomi di Sn e ha una massa di..?

16 Massa molare mole e massa molare La massa di 1 mole di particelle elementari espressa in grammi, è numericamente uguale alla massa delle particelle elementari espressa in u massa atomica = u massa molare = g/mol 1 mol di molecole di H 2 O contiene x10 23 molecole di H 2 O e ha una massa di..? (MM) 1 mol di atomi di aspirina contiene x10 23 molecole di aspirina e ha una massa di..? (MM) 1 mol di atomi di farina contiene x10 23 molecole di farina e ha una massa di..? (MM)

17 Massa molare mole e massa molare mole, mol non avremo sempre a che fare con «1 mole di.» n = massa(g) massa molare (g/mol)

18 Riassumendo 1 mol di contiene sempre x10 23 la cui massa è pari a g, (massa molare, g/mol) n = massa(g) massa molare (g/mol)

19 Alcuni esercizi 1) Calcolare quante moli sono contenute in 30.0 g di acqua. 2) Calcolare a quante moli corrispondono g di H 2 SO 4 3) Calcolare a quante moli corrispondono 10.0 g di ossigeno (atomico o molecolare?) 4) Calcolare quanto pesano 2.30 moli di sodio 5) Calcolare quanto pesano moli di NaCl 6) Calcolare quanti atomi di piombo sono contenuti in 2.70 g del metallo 7) 1.25 moli di CO 2 a quanti grammi corrispondono? - quante moli di C contengono? A quanti g corrispondono? - quante moli di atomi di ossigeno contengono? A quanti g corrispondono? 8. Calcolare a quante moli corrispondono 1.2 x molecole di CO 9. in 50.0 g di H 2 SO 4 quanti atomi di idrogeno sono contenuti? - e quanti atomi di zolfo?