Prima parte del corso di Chimica di base

C C

6 6

riportato sulla tavola periodica.

Essendo poi ordinati per numero atomico crescente sono ordinati anche per peso

atomico crescente, poiché aumentando il numero di protoni aumenta la massa, sia

all’aumentare dei gruppi che dei periodi.

Riassumendo: tutti gli atomi di un elemento hanno lo stesso numero di protoni

e di elettroni, che determina il comportamento chimico dell’elemento. Gli isotopi

di un elemento differiscono nel numero di neutroni, dunque nel numero di massa.

Un campione di un elemento viene considerato come se tutti i suoi atomi avessero

una massa media.

1.4 Equazioni chimiche

Come già accennato vale la legge di Lavoisier di conservazione della massa tra

reagenti e prodotti. Per rendere valida l’equazione e il bilancio in massa, quindi

per eguagliare il numero degli elementi o composti nei reagenti e dei singoli elementi

corrispondenti nei prodotti, si utilizzano opportuni coefficienti stechiometrici.

Da essi si può facilmente ricavare il ovvero il rapporto

rapporto stechiometrico

tra la quantità dei reagenti per ottenere i prodotti, alla base dei rapporti ponderali

e del calcolo delle quantità utilizzati in laboratorio.

11

1.4.1 La mole

Unità di misura della quantità chimica, o della quantità di sostanza è una misura

del numero di specifiche entità elementari. Una mole contiene 23

·

6, 02214 10

entità. Un’entità elementare può essere un atomo, una

numero di Avogadro

molecola, uno ione, un elettrone o altre particelle o specifici gruppi di particelle.

La massa di una mole corrisponde al peso atomico dell’elemento

considerato, in grammi.

Massa di una mole: una mole contiene NA atomi di

Esempio C

Peso atomico del carbonio dalla tavola periodica (12.3.10 a pagina 117): 12,01

u. NA peso atomico 23 23

· · ·

= 6, 02214 10 12, 01[u] = 72, 33 10 [u]

Un unità di massa atomica vale (1.3.1 nella pagina precedente) ·

1, 6605402

Il peso di una mole in grammi

−24

10 [g]. −24 24

· ·

1[u] : 1.66 10 [g] = 72, 33 10 [u] : x

−24 23

· ·

1, 66 10 [g] 72, 33·10 [u]/1[u] = 12, 01[g]

si consideri una massa di carbonio di 12,01 grammi, quanti atomi di

Esempio

carbonio sono contenuti in questa massa?

massa carbonio 12, 01[g]

= = NA

massa media elemento carbonio −24

·

12, 01[u] 1, 66054 10 [g/u]

Si consideri una massa di 18,02 [g] di acqua, quante molecole contiene?

Esempio 1

18, 02[g] = = NA

−24 −24

·

18, 02[u] 1, 66054 10 [g/u] 1, 66054 10

Si consideri la reazione

Esempio H + Cl =⇒ 2HCl

2 2

ha peso atomico che equivale a una mole quindi

·

H 2 1, 008[u] = 2[u] 2[g],

2 ha peso atomico che equivale a

Cl 70, 9[u] 70, 9[g],

2

il prodotto equivale a 2 moli ·

2HCl 2 36, 5[g].

Nel caso di reagenti non molecolari è possibile comunque utilizzare la relazione

come massa molare [g/mol].

Conversione da [g] a [mol] [g] = [mol]

massa molare[g/mol]

12

L’isotopo più abbondante di un elemento con possiede

Autovalutazione Z = 18

Scrivere in sequenza il numero di neutroni protoni ed elettroni. [221818]

A = 40. Quanto vale la massa molecolare relativa di ?

Autovalutazione P Cl

5

Il peso atomico si vale il peso atomico di vale il peso

P 30, 97[u], Cl 35, 45[u],

molecolare vale ×

30, 97 + 5 35, 45 = 208[u]

Una mole di contiene . . .

Autovalutazione N a SO

2 4

• 2 ioni sodio

• 2 moli di zolfo

• 1 mole di ossigeno

• 2 moli di sodio

• mezza mole di sodio

2 moli di sodio Nella decomposizione di due moli di acqua si formano. . .

Autovalutazione

• mezza mole di Ossigeno

• due moli di O

2

• 4 moli di O

2

• 2 moli di H

2

• mezza mole di idrogeno

2 moli di H

2 Quanti grammi di contengono lo stesso numero di molecole

Autovalutazione N

2

contenute in 4 grammi di ?

H

2

4 grammi corrispondono a Il peso atomico di vale

4 = 2[mol]. N 14, 00 [u].

2

2×1,008

2 moli di corrispondono a × ×

H 2 2 14 [g] = 56 [g]

2 13

1.5 Onde elettromagnetiche

Formate da un onda magnetica ed un onda elettrica ortogonali tra loro.

Grandezze fondamentali: lunghezza d’onda e frequenza velocità di

λ ν, c = λ ν

propagazione (velocità della luce). Figura 1.4

Nello spettro elettromagnetico lo spettro visibile è piuttosto ridotto, da 400 nm a

750 nm ovvero tra e . A frequenze più alte vi sono in ordine

−1 −1

14 14

7, 5 10 s 4, 0 10 s

gli ultravioletti, i raggi x, i raggi gamma con frequenze fino ad oltre A

20

10 Hz.

frequenze più ridotte gli infrarossi, le microonde, le radio-onde.

1.5.1 La quantizzazione della radiazione elettromagnetica

L’energia della radiazione elettromagnetica viene scambiata con la materia in quan-

tità discrete e costanti, in pacchetti, detti L’energia trasportata da ogni

quanti.

quanto è direttamente proporzionale alla frequenza della radiazione per mezzo

della costante di Planck −34

6, 626 10 [js].

· ·

E = h ν = h c/λ

Al crescere dell’intensità cresce il numero di quanti, al crescere dell’energia cresce

l’energia del singolo quanto. 14