Fondamenti di Chimica T-A T A (A-K) Formula minima Moli

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1 Università degli Studi di Bologna Anno Accademico 2009/2010 Facoltà di Ingegneria orso di Laurea in Ingegneria Gestionale Fondamenti di himica T-A T A (A-K) Formula minima Moli Dott. Enzo Papandrea Dipartimento di himica Fisica ed Inorganica Viale Risorgimento, Bologna enzo[at]safire.fci.unibo.it Orario Ricevimento: Martedì dalle alle presso il DFI (Facoltà di himica Industriale) Formule chimiche Una formula chimica rappresenta in modo conciso la composizione qualitativa e quantitativa di un composto. Formula minima (o empirica o bruta) La formula minima indica da quali elementi è costituito un composto e in quale rapporto numerico minimo intero gli atomi di ciascuna specie sono contenuti in esso. La formula minima si ottiene dall analisi chimica elementare del composto. Formula molecolare La formula molecolare indica anche il numero esatto di atomi di ciascuna specie presenti nella molecola di un composto. La formula molecolare si ottiene dalla formula minima, conoscendo il peso molecolare del composto (es. Benzene: F. Minima, M: g/mol F. molecolare: g/mol / ( )g/mol = 6 quindi 6 6 ). Formula di struttura La formula di struttura indica anche il modo in cui gli atomi costituenti il composto sono fra loro legati e disposti nello spazio. La formula di struttura è quella che fornisce il maggior numero di informazioni.

2 omposto F. minima F. molecolare F. di struttura Acetilene 2 2 ( g/mol) Benzene 6 6 ( g/mol) Alcol etilico 2 6 O 2 6 O ( g/mol) O Etere dimetilico 2 6 O 2 6 O ( g/mol) O La formula molecolare può coincidere con la formula minima oppure può essere un suo multiplo intero. omposti diversi possono avere la stessa formula molecolare (ISOMERI). MOLE E MASSA MOLARE Una mole è definita come la quantità di una data sostanza che contiene tante molecole, o unità formula, pari al numero di atomi presenti in 12 g di carbonio-12. Il numero di atomi in un campione di 12 g di carbonio-12 è chiamato numero di Avogadro N A =6,022 x 10 Si sceglie il valore di N A in modo che N A molecole abbiano una massa in grammi numericamente uguale alla massa molecolare. N A particelle (atomi, molecole,, etc.) = 1 mole

3 ESERIZI alcoli di moli 1) grammi moli A quante moli corrispondono 10,0 g di 2 5 O? PM( 2 5 O) =12,0 x 2 +16,0 + 6 x 1,01= 46,1 u.m.a. Massa molare = 46,1 g/mol 10,0g n = = 46,1g/mol 0,217mol numero di moli(n) = massa(g) massamolare(g/mol) 2) Moli grammi Quanto pesano 0,0654 moli di ZnI 2? PM(ZnI 2 )= 65, ,90 x 2= 319,2 u.m.a. Massa molare di ZnI 2 = 319,2 g/mol Peso = 0,0654 mol x 319,2 g/mol= 20,9 g Massa di un atomo Quanto pesa un atomo di cloro? Massa molare di l= 35,5 g/mol 1 mole contiene N A =6,022x10 molecole/mol massa atomo l = 35,5g/mol = 5, , atomi/mol - g/atomo Numero di molecole per una data massa Quante molecole ci sono in 3,46 g di l? PM(l)= 1,0 + 35,5=36,5 3,46g n l = = 36,5g/mol 0,0948mol Numero di molecole = 0,0948 mol x 6,02 10 molecole/mol = = 5, molecole

4 Percentuali in peso dalla formula alcolare le percentuali in peso di, ed O in 2 O massadi Anel totale massa % A = 100 massa totale PM( 2 O)=12,0 + 2 x 1, ,0 = 30,0 1 mole 30,0 g Per un atomo A in una data molecola: PA()= 12,0 PA()= 1,01 PA(O)= 16,0 12,0 g massa % = 100= 40,0% 30,0g 2 1,01 g 16,0 g massa % = 100= 6,73% massa % O = 100= 53,3% 30,0g 30,0 g N.B. % O = 100% -40,0% -6,73%= 53,3% Determinazione della formula minima Un composto di azoto ed ossigeno contiene 0,483 g di N e 1,104 g di O. Quale è la formula minima del composto? N O 0,483g 14,0g/mol 1,104g 16,0g/mol = = 0,0345mol 0,0690mol N 0,0345 O 0,0690? Per ottenere i numeri interi più piccoli delle moli degli elementi si divide ciascun numero di moli per il più piccolo tra quelli ottenuti prima 0,0345 N = 1,00 0,0345 La formula empirica è NO 2 0,0690 O = 2,00 0,0345 Si noti che non è possibile conoscere la formula molecolare che potrebbe essere: NO 2 N 2 O 4 N 3 O 6..

5 Un composto è costituito come segue: 17,5 % Na 39,7% r 42,8% O Quale è la sua formula minima? Si fa riferimento a 100 g di composto che conterranno 17,5 g di Na, 39,7 g di r e 42,8 g di O Na 17,5g,0g/mol 39,7g 42,8g = mol r = 0,763mol O = 2,68mol 52,0g/mol 16,0g/mol più piccolo Na = 1,00 2 = 2,00 0,763 r = 1,00 2 = 2,00 Na 2 r 2 O 7 2,68 O = 3,52 2 = 7,04 Il 2-desossiribosio, uno zucchero costituente il DNA, è costituito solo da carbonio, idrogeno e ossigeno. Un chimico vuole determinare la sua formula empirica per combustione ed ottiene una percentuale in massa di carbonio pari al 44,77% di e pari al 7,52% di. Quale è la formula empirica del 2-desossiribosio? Si fa riferimento a 100 g di composto che conterranno 44,77 g di, 7,52 g di e (100-44,77 44,77-7,52)=47,717,52)=47,71 g di O 44,77g 12,01g/mol 7,52g 47,71g = 3,727mol = 7,46mol O = mol 1,01g/mol 16,0g/mol più piccolo 3,727 = 1,25 4 = 5,00 7,46 = 2,50 4 = 10, O 4 O = 1, 00 4 = 4,00

6 Quanti atomi di cloro sono contenuti in 100 g di All 3? A - 6,02 10 B - 1, ,52 10 D - 3, PM(All 3 )= 26, ,45 3= 133,33 Moli (All 3 )= 100g 133,33g/mol = 0,7500mol Molecole(All3 ) = 0,750mol 6, molecole/m = 4, Atomi(l) = Molecole(All 24 3) 3 = 4, = 1, molecole Determin. della formula minima e della formula Esercizio (1) molecolare dalle composizioni % in massa L analisi elementare di un composto costituito solo da idrogeno e carbonio ha fornito i seguenti risultati [%peso]: W = % W = % M = 28.0 g/mol Strategia per la risoluzione: -Base di calcolo conveniente ad es. 100 g -In 100 g sono presenti g di carbonio e g di idrogeno -alcoliamo le moli: n = 85.63/ M = g / g/mol = 7.13 mol n = 14.36/M = g / g/mol = mol -Il rapporto : risulta quindi essere 7.13: Dividendo per il numero più piccolo 1:2. Otteniamo così F. minima = 2 -F. molecolare: 28 g / (M 2 = M + 2M = g/mol) = 2 quindi (moltiplicando * 2) si ha 2 4 (etilene)

7 Esercizio (2) L amminoacido cisteina contiene 29,55% di, 5.90% di, 11,30 % di N, 26,72% di O e 26,44% di S (percentuali in massa degli elementi). Determinare la formula minima della cisteina. Strategia per la risoluzione: In 100 g di composto, è facile vedere che sono contenuti: 29,55 g di, 5.90 g di, 11,30 g di N, 26,72 g di O e 26,44 g di S. Le quantità relative espresse in moli, degli elementi presenti nella cisteina sono: 29,55g 12,01115g/mol = 2,460 mol di 26,72 g = 1,670 mol di O 15,9994g/mol 11,30 g = 0,807mol di N 14,0067g/mol 26,44 g 32,066g/mol = 0,825 mol di S 5,90 g = 5,85 mol di 1,00797g/mol Dividendo i valori ottenuti per il più piccolo (0,807) si hanno i rapporti in moli espressi, tutti o almeno in parte, da numeri approssimabili, senza apprezzabile errore, a numeri interi: 2,460 0,807 = 3,05 0,807 0,807 = 1 N 5,85 0,825 1,670 = 1,022 S 0,807 = 7,25 0,807 0,807 = 2,07 O La formula della cisteina è perciò : 3 7 NO 2 S