La mole e la massa molare Un concetto strettamente correlato al peso relativo e fondamentale in chimica per i calcoli quantitativi è quello di mole. La mole è l unità di misura di una delle sette grandezze fondamentali, definita nel Sistema Internazionale (SI) come quantità di sostanza (oppure quantità chimica): simbolo mol. Alla quantità chimica di una sostanza pari una mole corrisponde una massa della sostanza pari al suo peso relativo, espresso in grammi anziché in u (più correttamente andrebbe espressa in kg, ma in chimica è più diffuso l uso del grammo). Esempio: calcoliamo quanto vale in grammi 1 mole di anidride carbonica CO 2. Il peso molecolare relativo M r della CO 2 è, 12+ 2x16= 44, dunque 1 mole di CO 2 è per definizione una quantità di anidride carbonica pari a 44g. Uno dei problemi pratici che più spesso ci si pone nei calcoli chimici quantitativi è trasformare una determinata quantità di una sostanza espressa in grammi (m), nella corrispondente quantità di sostanza (n) espressa in moli o viceversa. Per far ciò è ovviamente necessario conoscere la massa di una mole o massa molare (M). La massa molare M è la massa di 1 mole e si misura in g mol -1 (o meglio in kg mol -1 ). La massa molare di una sostanza rappresenta quindi un fattore di conversione che permette di trasformare la quantità di una sostanza espressa mediante la sua massa m, nella corrispondente quantità di sostanza n e viceversa. Infatti se di una sostanza consideriamo una massa m in grammi e vogliamo sapere la quantità chimica n in moli corrispondente dobbiamo dividere m per la massa di una mole, cioè per la massa molare M. Esempio: Quante moli di acqua sono presenti in 27 mg di H 2 O? La massa molecolare relativa della H 2 O è 18 e la sua massa molare è pertanto 18 g/mol. La quantità di sostanza di acqua in moli contenuto in 27 mg (2,7 10-2 g) sarà quindi pari a 2,7 10-2 g/18 g mol -1 =1,5 10-3 mol. Viceversa se vogliamo calcolare quanti grammi pesa una determinata quantità chimica di una sostanza, n, in moli, sarà sufficiente moltiplicare la quantità di sostanza n per la massa di una mole, cioè per la massa molare. Esempio: Calcoliamo quanto pesano 3,5 10-2 moli di anidride carbonica CO 2. Il peso relativo della CO 2 è 44 ed la sua massa molare 44 g/mol. Il peso di 3,5 10-2 mol sarà quindi pari a 3,5 10-2 mol 44 g mol -1 = 1,54 g. 1
La quantità di sostanza o quantità chimica n 1. Indica l'associazione corretta. La mole è: a) l'unità di misura della quantità di materia. b) l'unità di misura della massa molecolare. c) l'unità di misura dello spazio occupato. d) l'unità di misura per la quantità di sostanza intesa come numero di particelle. e) l'unità di misura della quantità di sostanza intesa come massa di particelle. 2. Indica le due risposte corrette. La massa molare M di una sostanza è: a) il rapporto tra la massa della sostanza e la quantità di sostanza cui corrisponde. b) la massa di una mole della sostanza. c) la massa della molecola della sostanza. d) una proprietà intensiva, caratteristica della sostanza e) una proprietà estensiva, caratteristica della sostanza. 3. Il numero di molecole contenute in una mole di saccarosio è uguale al: a) numero di atomi contenuti in una mole di glucosio b) numero di molecole presenti in 1 g di acqua c) numero di atomi presenti in 1 g di acqua d) numero di atomi presenti in 12 g di carbonio. e) nessuna delle risposte precedenti è vera. 4. Indica l'espressione corretta per la costante di Avogadro. a) 6,022. 10 23 g b) 6,022. 10 23 g/mol c) 6,022. 10 23 1/mol d) 6,022. 10 23 u/mol e) 6,022. 10 23 particelle 5. In relazione al concetto di mole, indica le affermazioni vere, tra le seguenti. a) Per ogni sostanza, la massa di una mole espressa in grammi è numericamente uguale alla massa molecolare espressa in u. b) La quantità chimica di una sostanza è una grandezza estensiva che ha come unità di misura l'unità di massa atomica (u). c) 6,022. 10 23 si chiama numero di Avogadro e corrisponde al numero di molecole contenute in 1 mol di una qualsiasi sostanza. d) Come campione di riferimento per la mole si può prendere 1,0 kg di carbonio. e) La quantità chimica degli elementi presenti in una sostanza è sempre maggiore o al massimo uguale alla quantità chimica della sostanza stessa. 6. Il valore della massa molare di Na 2 SO 4, con tre cifre significative è: a) 143 u b) 142 u/mol c) 143 g d) 142 g/mol 2
e) 143 mol 7. Considerando un campione costituito da una mole di metano (CH 4 ), qual è l affermazione sbagliata? a) Il campione è formato da 6,022. 10 23 molecole uguali. b) il campione contiene 5 atomi, 1 di carbonio e 4 di idrogeno. c) il campione ha una massa che vale 16 g. d) il campione contiene molecole con una massa di 16u. e) il campione contiene 1 mole di carbonio e 24. 10 23 atomi di idrogeno 8. Indica quale delle seguenti relazioni ti permette di calcolare la quantità di sostanza in mol presente in un campione, conoscendo la sua massa. a) N=n. N A b) m= d. V c) m =m molec. N d) m= n. M e) V= n. V mol 9. La quantità chimica di acqua, in mol, presenti in 1,0 kg d'acqua pura è: (approssima a tre cifre significative ed indica l'unità di misura). 10. Il sale da cucina contiene prevalentemente cloruro di sodio (NaCl). Calcola quante moli di NaCl ci sono in una confezione da 1000 g, sapendo che il 10,5 % è costituito da altre sostanze (rispondi approssimando a 3 cifre significative e indicando l'unità di misura corretta). 11. In un oggetto di argento purissimo, che pesa 30 g, vi sono: a) 1,7. 10 23 atomi b) 30. 10 23 /atomi c) 0,28 atomi d) 1,8. 10 25 /atomi 12. Ricordando che la densità dell'acqua è 1,0 g/ml, quale contenitore utilizzeresti per 5 mol di acqua? a) Un bicchiere da vino b) Un bottiglione c) Una tanica d) Una botte e) Una cisterna 13. Quante molecole sono contenute in 2,5 mol di acqua? a) 6,0. 10 23 b) 6,0. 10-23 c) 1,0. 10 24 d) 1,66. 10-24 e) 1,5. 10 24 14. A quante moli corrispondono 1,5. 10 25 molecole di alcol propilico? a) 6,02. 10 23 3
b) 25 c) 7,5 d) 4,0 e) non si può rispondere se non si conosce il peso molecolare dell'alcol. 15. La massa di 6,022. 10 23 molecole d'acqua vale: a) 6,022. 10 23 g b) 17,01 g c) 6,022. 10 23 g/mol d) 18,02u e) nessuno dei valori precedenti. 16. Quale tra le seguenti affermazioni che riguardano la mole è sbagliata? a) Una mole di una qualsiasi sostanza ha una massa in grammi pari al numero di Avogadro. b) Una mole di una qualsiasi sostanza contiene un numero di particelle pari al numero di Avogadro. c) Una mole di una qualsiasi sostanza ha una massa in grammi pari al peso atomico o molecolare. d) Una mole di una qualsiasi sostanza gassosa occupa a STP il volume di 22,4 dm 3. e) Una mole di una qualsiasi sostanza contiene tante molecole quanti sono gli atomi di 12 C in 0,012 kg di carbonio-12. 17. Indica quali affermazioni tra le seguenti sono vere! a) Una mole di acqua e una mole di ossigeno hanno la stessa massa. b) Una mole di acqua e una mole di ossigeno contengono lo stesso numero di molecole. c) In 1,0 grammo d'acqua ci sono più molecole che in 1,0 g di ossigeno. d) Una mole di acqua ha un volume uguale a quello di una mole di ossigeno. e) In una mole di acqua ci sono più atomi che in una mole di ossigeno. 18. Per calcolare la massa in grammi della molecola di una sostanza occorre: a) dividere il peso molecolare per il numero di Avogadro. b) dividere la massa molare per il peso molecolare c) dividere la massa molare per la costante di Avogadro. d) dividere il peso molecolare per la massa molare. 19. La massa in grammi di 25 mol di glucosio (C 6 H 12 O 6 ) e del carbonio che questo contiene sono: a) 25 g di glucosio e 6 g di carbonio b) 450 g di glucosio e 150 g di carbonio c) 4500 g di glucosio e 1800 g di carbonio d) 4500 g di glucosio e 1500 g di carbonio e) nessuna delle proposte precedenti è valida. 20. Il numero di atomi contenuti in una mole di zinco è uguale al: a) numero di atomi contenuti in una mole di acqua b) numero di molecole presenti in un grammo d'acqua c) numero di atomi di idrogeno in una mole d'acqua d) numero di molecole presenti in una mole d'acqua. 4
21. Se due sostanze A e B hanno la stessa quantità chimica allora: a) occupano lo stesso volume b) hanno la stessa massa c) hanno la stessa densità d) contengono lo stesso numero di molecole e) contengono lo stesso numero di atomi 22. Il cloro ha una massa molare di 70,9 g/mol, questo ti consente di dedurre che: a) la massa di una molecola di cloro ha una massa di 35,5u b) ci vogliono 70,90 atomi di cloro per avere una mole di cloro c) ci vogliono 35,45 atomi per fare un grammo di cloro d) ogni atomo di cloro ha una massa uguale a 35,45 g e) la massa di una molecola di cloro vale 70,90 u. ----------Risposte---------- 1. (d) 2. (a) (d) 3. (d) 4. (c) 5. (a) (c) (e) 6. (d) 7. (b) 8. (d) 9. 55,6 mol 10. 15,3 mol 11. (a) 12. (a) 13. (e) 14. (b) 15. (e) 16. (a) 17. (b) (c) (e) 18. (c) 19. (c) 20. (d) 21. (d) 22. (e) 5