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La mole e i calcoli stechiometrici, Dispense di Scienze e tecnologie applicate

Moli e calcoli stechiometrici

Tipologia: Dispense

2020/2021

In vendita dal 19/06/2021

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rebecca-zaneboni 🇮🇹

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LA MOLE E I CALCOLI STECHIOMETRICI
- La quantità di sostanza è una grandezza fondamentale del SI e la sua unità di misura
è la mole. Una mole di una qualsiasi sostanza è costituita da un numero di particelle
che è sempre costante e ha una massa in grammi numericamente uguale al peso
atomico o al peso molecolare della sostanza stessa. Ogni mole di qualsiasi sostanza
gassosa, essendo costituita dallo stesso numero di particelle, occupa, nelle stesse
condizioni di temperatura e di pressione, lo stesso volume.
- La relazione tra una precisa massa di sostanza e il corrispondente di particelle è così
importante che a essa corrisponde una grandezza fondamentale del SI→quantità di
sostanza (n), la mole è la sua unità di misura.
- Per individuare il numero preciso di particelle costituenti una mole, il Sistema
Internazionale ha fatto ricorso al carbonio-12, l’isotopo scelto come campione di
riferimento per i pesi atomici.
- MOLE= quantità di sostanza costituita da un numero di particelle (atomi o molecole)
uguale al numero di atomi che costituiscono 12 g di carbonio-12.
- Il numero di particelle che formano una mole di qualsiasi sostanza è stato
determinato sperimentalmente.
- Questo numero è soggetto ad essere eventualmente modificato in seguito a nuovi
esperimenti più accurati.
- Questo numero di particelle si chiama numero di Avogadro (N): N=6,022x10 (alla 23
esima).
- Una mole di una qualunque sostanza è costituita dallo stesso numero di atomi o di
molecole e ha una massa in grammi numericamente uguale al peso atomico o al
peso della sostanza
La massa molare:
-La massa molare è la massa di mole di una determinata sostanza.
- Supponiamo di dover trasformare una massa (m) in una quantità di sostanza (n) e
viceversa: calcola le moli che corrispondono a 100 g di acqua distillata.
1. Calcolare il valore del peso molecolare dell’acqua distillata (PM H2O= 2PA
H+PA O= 18,02 u) → si ricava che la massa di una mole d’acqua vale
18,02 g.
2. Calcolare le moli corrispondenti a 100 g attraverso la seguente proporzione
→ 18,02 g : 1 mol=100 g : X → X= (100 g x 1 mol) : 18,02 g= 5,55 mol
- Questo tipo di risoluzione può essere generalizzato nella seguente relazione in cui
compare la massa molare (M), cioè la massa di una mole:
mol= massa : peso molare
massa= mol x peso molare
peso molare= g : mol
- Supponiamo di utilizzare carbonella costituita dal 92% da carbonio per calcolare le
moli di carbonio presenti in un pezzetto di carbonella di 65 g:
1. Calcolare la massa del carbonio nel pezzetto di carbonella:
m= 65 g x (92/100)= 60 g
2. Sapendo che il peso atomico del carbonio è 12,01 u, possiamo applicare la
seguente relazione:
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LA MOLE E I CALCOLI STECHIOMETRICI

  • La quantità di sostanza è una grandezza fondamentale del SI e la sua unità di misura è la mole. Una mole di una qualsiasi sostanza è costituita da un numero di particelle che è sempre costante e ha una massa in grammi numericamente uguale al peso atomico o al peso molecolare della sostanza stessa. Ogni mole di qualsiasi sostanza gassosa, essendo costituita dallo stesso numero di particelle, occupa, nelle stesse condizioni di temperatura e di pressione, lo stesso volume.
  • La relazione tra una precisa massa di sostanza e il corrispondente di particelle è così importante che a essa corrisponde una grandezza fondamentale del SI→quantità di sostanza (n), la mole è la sua unità di misura.
  • Per individuare il numero preciso di particelle costituenti una mole, il Sistema Internazionale ha fatto ricorso al carbonio-12, l’isotopo scelto come campione di riferimento per i pesi atomici.
  • MOLE= quantità di sostanza costituita da un numero di particelle (atomi o molecole) uguale al numero di atomi che costituiscono 12 g di carbonio-12.
  • Il numero di particelle che formano una mole di qualsiasi sostanza è stato determinato sperimentalmente.
  • Questo numero è soggetto ad essere eventualmente modificato in seguito a nuovi esperimenti più accurati.
  • Questo numero di particelle si chiama numero di Avogadro (N): N=6,022x10 (alla 23 esima).
  • Una mole di una qualunque sostanza è costituita dallo stesso numero di atomi o di molecole e ha una massa in grammi numericamente uguale al peso atomico o al peso della sostanza La massa molare:
  • La massa molare è la massa di mole di una determinata sostanza.
  • Supponiamo di dover trasformare una massa (m) in una quantità di sostanza (n) e viceversa: calcola le moli che corrispondono a 100 g di acqua distillata.
  1. Calcolare il valore del peso molecolare dell’acqua distillata (PM H2O= 2PA H+PA O= 18,02 u) → si ricava che la massa di una mole d’acqua vale 18,02 g.
  2. Calcolare le moli corrispondenti a 100 g attraverso la seguente proporzione → 18,02 g : 1 mol=100 g : X → X= (100 g x 1 mol) : 18,02 g= 5,55 mol
  • Questo tipo di risoluzione può essere generalizzato nella seguente relazione in cui compare la massa molare (M), cioè la massa di una mole: mol= massa : peso molare massa= mol x peso molare peso molare= g : mol
  • Supponiamo di utilizzare carbonella costituita dal 92% da carbonio per calcolare le moli di carbonio presenti in un pezzetto di carbonella di 65 g:
  1. Calcolare la massa del carbonio nel pezzetto di carbonella: m= 65 g x (92/100)= 60 g
  2. Sapendo che il peso atomico del carbonio è 12,01 u, possiamo applicare la seguente relazione:

mol= massa : massa molare= 60 g : 12,01 g/mol= 5 mol ↳65 g di carbonella contengono 5 mol di carbonio Il volume molare:

  • Il volume molare è il volume che è occupato da una mole di una determinata sostanza.
  • Per le sostanze allo stato gassoso esiste anche una espressione matematica che mette in relazione il volume (V) con la quantità di sostanza (n).
  • Fissate la temperatura e la pressione, il volume di un gas dipende dal numero delle sue molecole→una mole di una qualsiasi sostanza gassosa occupa lo stesso volume.
  • In condizioni standard, STP (pressione= 101,3 kPa e temperatura= 273 K , cioè ) il volume molare (Vm) è sempre lo stesso e vale 22,4 L/mol.
  • La relazione che lega il volume di una sostanza gassosa con la quantità chimica è: mol= Volume a condizioni standard : Volume molare a condizioni standard volume a condiz. standard= mol x volume molare a condizioni standard volume molare a condiz. standard= volume a condiz. standard : mol
  • Se le condizioni non sono quelle standard, è necessario riportare il valore del volume del gas a condizioni normali. L’equazione generale del gas ideale:
  • Nel momento in cui il gas non è a condizioni standard, il volume di una quantità chimica di gas contenente n moli si ricava con la seguente relazione: V= mol x (R x Temp / press) (R è una costante che vale 8,31 kPa x L/mol x K )
  • Questa relazione è spesso riportata nella forma seguente: press x volume a STP=mol x R X Temp
  • Questa relazione è chiamata equazione generale del gas ideale: essa mette in relazione tutte le grandezze che caratterizzano lo stato fisico di un gas e vale per tutte le sostanze gassose.
  • Questa affermazione è valida soltanto se il gas si comporta come un gas ideale, cioè quando si trova a pressioni non troppo elevate e a temperature non troppo basse.
  • Questa relazione può essere impiegata per calcolare il numero di moli di sostanze contenute in un determinato volume di gas: press= (mol x R x Temp) : volume volume= mol x (R x temp / press) mol= (press x volume) : (R x temp) CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI
  • Tra i diversi modi di esprimere la concentrazione delle soluzioni i più comuni sono i seguenti:
  1. massa su volume
  2. percentuale in massa
  3. percentuale in volume
  4. parti per milione

C3H5 (OH)3 + 3 HNO3 → C3H5 (ONO2)3 + 3 H2O

prima della reazione → 11,5 mol 34,5 mol 0 mol 0 mol dopo la reazione → 0 mol 0 mol 11,5 mol 34,5 mol

  • I reagenti si consumano completamente i quanto le loro quantità chimiche sono in rapporto 1:3 così come indicano i coefficienti stechiometrici; i prodotti si ottengono anch’essi in quantità proporzionale ai coefficienti stechiometrici.
  • Se facciamo reagire una quantità minore di glicerina: C3H5 (OH)3 + 3 HNO3 → C3H5 (ONO2)3 + 3 H2O prima della reazione → 10 mol 34,5 mol 0 mol 0 mol dopo la reazione → 0 mol 4,5 mol 10 mol 30 mol
  • Con 10 moli di glicerina reagiscono esattamente 30 moli di acido nitrico.
  • Esaurita la glicerina la reazione si interrompe: la glicerina è il reagente in difetto
  • L’acido nitrico invece è il reagente in eccesso, poiché quando la reazione termina ne restano ancora 4,5 mol.
  • Se le quantità chimiche dei reagenti non sono in rapporti uguali a quelli dei coefficienti stechiometrici, la quantità dei prodotti che si formano dipende dalla quantità del reagente in difetto, che per questo motivo viene indicato come reagente limitante.