Chimica ( Argomenti iniziali + Esercizi stechiometria)

CHIMICA

Composizione: vogliamo sapere le componenti di una miscela o gli elementi che ci sono dentro

Se composto puro - c'è una formula chimica.

• formula bruta
• formula formale

Formula di struttura e composizione molecolare

cioè come sono disposti gli atomi nello spazio.

Composizione delle miscele o miscuglioL'ARIA è un miscuglio

Alchimia → sono reazioni fisiche (ne cambiano le strutture fisiche)

es. da ferro a oro.

quando nella trasformazione è coinvolto l'atomo è una REAZIONE FISICA

La trasformazione chimica genera sostanze che non sono assomiglianti ai reagenti.

Quando un fenomeno chimico è descritto da una legge esatta se legge numerabile fa CHIMICA diventa SCIENZA.

CHIMICA

Composizione: vogliamo sapere le componenti di una miscela o gli elementi che ci sono dentro.

Se composto puro - c'è una formula chimica.

• formula bruta
• formula formale

Formula di struttura e composizione molecolare

cioè come sono disposti gli atomi nello spazio.

L'ARIA è un miscuglio.

Alchimia - sono reazioni fisiche (ne cambiano le struttura fisica)

quando nelle trasformazione è coinvolto l'atomo è una REAZIONE FISICA

La trasformazione chimica genera sostanze che non sono assomiglianti ai reagenti.

Quando un fenomeno chimico è descritto da una legge basata su leggi matematiche la CHIMICA diventa SCIENZA.

Quando la Chimica diventa Scienza perde il nome di "Alchimia"

Numero di Avogadro serve a capire quante particelle sto trattando.

• 1) Peso atomico
• 2) Moli
• 3) Numero particelle

g/mol → moli → n° particelle

M_moli = massa (g) Peso atomico (g/mol)

M_molecole = M_moli × N_A

Lavoisier e la legge di conservazione della massa

Lavoisier introduce la misura.

Le trasformazioni e alcuni esempi sono:

• Decomposizione
• Reagire con l'aria

Lavoisier pesava ciò che metteva e pesava i risultati quindi pesava i reagenti e i prodotti.

Con Lavoisier la Chimica diventa severa, cioè basata sulla matematica.

la somma delle masse dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti

(legge dell'innvarianza delle masse)

l'equazione chimica diventa algebrica

es.

COEFFICIENTI STECHEOMETRICI

₄Al + ₃O₂ = ₂Al₂O₃

₄a + ₃b₂ = ₂a₂b₃

CALCOLI STECHEOMETRICI

es.

₂g di idrogeno + ₁₆g di ossigeno = ₁₈g di acqua

es.

Mercurio + Ossigeno = Ossido di mercurio

la massa di ossigeno che reagisce

_2,53g + massa ossigeno = _2,73g

= _2,73g - _2,53g = _0,20g

₄Al + ₃O₂ = ₂Al₂O₃

SI LEGGE:

"4 moli di atomi di Alluminio necessitano di ₃ moli di molecole di ossigeno per formare ₂ moli di molecole di 'ossido'"

(solo così la formula è bilanciata)

Legge delle proporzioni definite di Proust

Un composto puro, qualunque sia l'origine o il metodo di preparazione, contiene sempre quantità definite e costanti degli elementi proporzionali alla loro massa.

RICORDA

Gli atomi entrano e fan parte di reazioni chimiche come entità intere.

Quanto di ogni elemento è contenuto in un composto...

1^o Su 100g di ANIDRIDE CARBONICA

contiene:

• CARBONIO: 27,3%
• OSSIGENO: 72,7%

_m moli _CARBONIO = 27,3/12 g/mol = 2,275 moli ≈ 1

_m moli _OSSIGENO = 72,7/16 g/mol = 4,543 moli ≈ 2

Ora, dividendo entrambi i risultati per lo stesso numero (è suggerito dividere per il minore fra tutti) abbiamo la possibilità di raggiungere un valore unitario in modo da poter infine definire la FORMULA DEL COMPOSTO.

Ossido di Carbonio (o Monossido di Carbonio)

Carbonio: 42,9%

Ossigeno: 57,1%

Moli CARBONIO = ^42,9/_{12 g/moli} = 3,57 moli

Moli OSSIGENO = ^57,1/_{16 g/moli} = 3,56 moli

RISULTATO → CO

RIASSUMENDO:

• la legge di Proust mi dà:
• il concetto che gli atomi sono indivisibili (entrano interi nelle reazioni chimiche)
• le formule dei composti

Materia

• sostanze
• elementi
• composti
• miscela (miscela) di più sostanze

SISTEMA OMOGENEO: ^78% _Azoto ^21% _Ossigeno

Composizione eterogenea

composizione omogenea

qualunque quantità si prende la percentuale di composto è la stessa in proporzione

SISTEMA ETEROGENEO:

Soluzione

CaCO₃

1g di composto

Ca? C? O?

1 atomo di calcio

ricorda:

il peso molecolare

è la somma dei singoli

pesi atomici.

CaCO₃ : Ca = 1g : X

100 g/mol : 40 g/mol = 1g : X

X = 40 g/mol * 1g / 100 g/mol = 0,4g = 40%

calcio

CaCO₃ : C = 1g : Y

100 g/mol : 12 g/mol = 1g : Y

Y = 12 g/mol * 1g / 100 g/mol = 0,12g = 12%

carbonio

CaCO₃ : 3O = 1g : Z

100 g/mol : (3 x 16 g/mol) = 1g : Z

Z = 16 g/mol * 1g / 100 g/mol = 0,48g = 48%

ossigeno

CALCOLI STECHIOMETRICI

(BILANCIATA)

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

dimostrazione che è bilanciata:

4 x 27 g/mol + 3 x 2 x 16 g/mol

108 g/mol + 96 g/mol = 204 g/mol

(Infatti 108 + 96 = 204)

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

es.

Gr. 9g di alluminio e x grammi

9 grammi + x = y

4Al : 3O₂ = 9g : x

x = 30₂ x 9 / 4Al = 9g

4Al : 2Al₂O₃ = 9g : y

y = 2Al₂O₃ x 9 / 4Al

oppure al posto dell'eguaglianza (proporzione) si può usare il metodo molare

la cui dimostrazione deriva dallo sviluppo delle proporzioni iniziali:

4Al : 3O₂ = 9g : x

^x/_3O2 = ^9g/_4Al → ^x/_3O2 = ^9g/_4Al = ^y/_2Al2O3

4Al : 2Al₂O₃ = 9g : y

^y/_2Al2O3 = ^9g/_4Al

^x/_3O2 = ^9g/_4Al = ^y/_2Al2O3

sono le moli di Ossigeno, Alluminio e ossido di alluminio.

metodo molare

In un'equazione chimica bilanciata le moli delle sostanze corrispondenti sono uguali fra di loro se divisi per i propri coefficienti stechiometrici.

x = ^{3x32g/molx9mol}/_9x27g/mol8 g

y = ^204:9/108 2:17:81

es.

Quanto acido borico si può ottenere da 200g di borace

Na₂B₄O₇ x 10 H₂O = 4 H₃BO₃

200 g

acqua di cristallizzazione:

x = _{200 g ⋅ 4 H3BO3}/^{Na₂B₄O₇ x 10 H₂O}

è l'unita unica

borace 46 43.2 11.1 180 381.72

decahidratato

Cioè 10 molecole di acqua viene!

la x erano 14 molecole di acqua si sarebbe chiamato tetraidrato

200 g x 4 x 61,81 g/mol / 381,2 g/mol = 129,71 g

es.

Un composto ha dato all'analisi elementare i seguenti risultati:

• Na = 32,79%
• Al = 13,02%
• F = 54,19%
• Na_xAl_yF_z

M_moli Na = 32.79% / 23

M_moli AR = 13.02% / 27

M_moli F = 54.19% / 19

es. Un idrocarburo ha dato all'analisi elementare il seguente risultato:

C = 92.31%

H = 7.69%

M_moli C = 92.31 / 12 = 7.69 / 7.69

M_moli H = 7.69 / 1 = 7.69 / 7.69

allora serve

anche il PESO

MOLECOLARE

quindi serve anche questo per poter assegnare il nome al composto.

Peso molecolare (PM) = 78 g/mol

78 g/mol / 13 g/mol = 6 → 6(CH)

es.

Abbiamo un idrocarburo che ha dato i seguenti risultati.

C = 93,75%

H = 6,25%

m_mol = ^93,75⁄₁₂ = 7,84/6,25 = 1,25 × 4 = 5

m_mol = ^6,25⁄₁ = 6,25/6,25 = 1 × 4 = 4

C₅H₄

2(C₅H₄)

C₁₀H₈

128 g / C₅H₄ = 128 g / 64 g/mol = 2

es.

Quanto nitrato di sodio e quanto acido solforico al 96% sono necessari per preparare un Kg al 65% di acido nitrico.

Na₂NO₃ + H₂SO₄ = HNO₃ + Na HSO₄

1Kg 65%

96%

1000 g × 0,65 = 650 g

^{650 g}⁄_HNO3 = ^X⁄_NaNO3

X = ⁶⁵⁰⁄_{63 g/mol} × 85 g/mol = 877 g

650g

HNO₃

z

H₂SO₄

yz 650g - 98g/mol = 63g/mol

Visto che solo il 96% è puro = 1011g

allora → 1011 ⋅ ¹⁰⁰⁄₉₆ = 1,053g

es. 0,800g di una miscela di NaCl e KBr

vengono disciolti in acqua e trattati

con nitrato d'argento (AgNO₃)

Se ottengo 1,510g di cloruro d'argento

es. Una miscela di NaCl e KBr di 0,800

vengono trattati con AgNO₃, formando AgCl

e AgBr che pesano 1,510 g. Calcolone la

composizione della miscela.

(_X)

NaCl + AgNO₃ = AgCl + NaNO₃

(_Z)

(_Y)

KBr + AgNO₃ = AgBr + KNO₃

(_W)

x + y = 0,800g

^X⁄_NaCl

→ ^Z⁄_AgCl

Z = ^X⁄_NaCl⋅AgCl

y

→ ^W⁄_AgBr

W = ^y⁄_KBr⋅AgBr

x + y = 0,800g

^Z+^W=1,510

←

x + y = 0,800g

^x⁄_NaCl⋅AgCl+^y⁄_KBr

La teoria atomica di Dalton

Tutta la materia è composta da atomi indivisibili.

Alla fine Ottocento inizio Novecento esperimentri che provano che il modello atomico è diverso.

La materia è formata da particelle

L'esperimento di Thomson

Le particelle vengono deviate dal campo magnetico, dopo che ne aveva stabilito una d.d.p tra il catodo (-) e l'anodo (+). Permettendo il passaggio di un pennello di particelle negative (elettroni).

• Catodo (negativo) (piastra del condensatore)
• Anodo (positivo) (piastra del condensatore)
• Collimatore (e il buco nell'anodo per far passare solo un pennello di elettroni)
• Schermo fluorescente (schermo in cui si infrange il pennello di elettroni)

e/m = EDe/B_L² → angolo di deviazione

→ eliminate da catodo e anodo

si ottiene un risultato carica su massa = 1.76 * 10⁸ C/kg