IL CONCETTO DI MOLE IN CHIMICA Le sostanze ... - ISIS Facchinetti
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<strong>IL</strong> <strong>CONCETTO</strong> <strong>DI</strong> <strong>MOLE</strong> <strong>IN</strong> <strong>CHIMICA</strong><br />
<strong>Le</strong> <strong>sostanze</strong> chimiche sono costituite da molecole, a loro volta formate dall’unione di atomi.<br />
Ad esempio, la molecola dell’acqua (di formula molecolare H2O) è formata da due atomi di<br />
Idrogeno e un atomo di Ossigeno.<br />
Allo stesso modo, la molecola dell’acido nitrico (HNO3) è formata da un atomo di Idrogeno, un<br />
atomo di Azoto e tre atomi di Ossigeno.<br />
Queste particelle sono di grandezza estremamente piccola (ovviamente invisibili all’occhio umano)<br />
e hanno anche una massa estremamente piccola; le loro dimensioni sono dell’ordine degli Angstrom<br />
(circa la miliardesima parte del metro) e i loro pesi sono espressi in unità di massa atomica (u. m. a.)<br />
e sono dell’ordine di 10 -23 – 10 -20 grammi.<br />
Di conseguenza una quantità visibile di una sostanza chimica è sempre costituita da un numero<br />
enormemente grande di queste particelle infinitamente piccole (molecole o atomi) e sarebbe<br />
estremamente difficoltoso operare ed effettuare calcoli su queste particelle così numerose e piccole.<br />
Perciò i chimici hanno avvertito l’esigenza di operare su quantità di <strong>sostanze</strong> molto più grandi e<br />
misurabili, introducendo la <strong>MOLE</strong>, che può essere considerata un MULTIPLO molto grande della<br />
molecola (<strong>MOLE</strong> di molecole) o dell’atomo (<strong>MOLE</strong> di atomi).<br />
La <strong>MOLE</strong> di un insieme di molecole di una sostanza è:<br />
- Una quantità di molecole della sostanza uguale a 6,022 * 10 23 (Numero di Avogadro)<br />
- Una quantità di molecole della sostanza in grammi pari al Peso Molecolare della sostanza<br />
Ad esempio, una mole di H2O è una quantità di acqua pari a 18 grammi (infatti il Peso Molecolare<br />
dell’acqua è 18 u. m. a.) ma è anche una quantità di H2O che contiene 6,022 * 10 23 molecole di<br />
H2O.<br />
Analogamente una mole di HNO3 è una quantità di acido nitrico pari a 63 grammi (infatti il Peso<br />
Molecolare dell’acido nitrico è 63 u. m. a. ) ma è anche una quantità di acido nitrico che contiene<br />
6,022 * 10 23 molecole di HNO3<br />
<strong>Le</strong> due definizioni praticamente coincidono: infatti dai calcoli dei chimici risulta che se si ha una<br />
quantità di acqua o di acido nitrico pari rispettivamente a 18 grammi e a 63 grammi si ha anche un<br />
numero di particelle pari al Numero di Avogadro.<br />
Queste definizioni e considerazioni sono valide per qualunque sostanza chimica.
Si può così iniziare a comprendere l’utilità del concetto di mole: infatti mentre la molecola è<br />
un’entità non visibile e difficilmente misurabile e quantificabile, la mole è invece una quantità<br />
agevole da manipolare e calcolare.<br />
Mentre sarebbe molto difficoltoso in un laboratorio pesare o visualizzare un certo numero di<br />
molecole, è molto semplice pesare e visualizzare una mole di sostanza: per esempio una mole di<br />
H2O, trattandosi di ben 18 grammi di acqua o una mole di HNO3, trattandosi di ben 63 grammi di<br />
acido nitrico sono facilmente pesabili, manipolabili e visualizzabili.<br />
Se poi si considera che i quantitativi di <strong>sostanze</strong> chimiche utilizzati in un laboratorio o in<br />
un’industria devono essere soggetti a operazioni di calcolo riguardanti la preparazione di soluzioni<br />
o riguardanti le quantità di <strong>sostanze</strong> reagenti o prodotte in una reazione o i calcoli delle rese delle<br />
reazioni appare evidente l’utilità di poter operare su entità molto più grandi come le moli anziché su<br />
entità estremamente piccole come le molecole.<br />
La mole di molecole è chiamata anche GRAMMO<strong>MOLE</strong>COLA.<br />
Il concetto di <strong>MOLE</strong>, che fino ad ora abbiamo visto applicato alle molecole, è stato applicato anche<br />
ad altri tipi di particelle.<br />
Una <strong>MOLE</strong> di atomi ( chiamata anche GRAMMOATOMO ) è:<br />
- Una quantità di atomi di un elemento pari a 6,022 * 10 23 atomi ( Numero di Avogadro )<br />
- Una quantità di atomi di un elemento in grammi uguale al suo Peso Atomico.<br />
Pertanto una mole di atomi di Idrogeno (cioè un GRAMMOATOMO di Idrogeno) contiene 6,022 *<br />
10 23 atomi di Idrogeno ed è anche una quantità di Idrogeno pari a 1 grammo (infatti il Peso Atomico<br />
dell’Idrogeno è 1 u . m. a. ).<br />
Analogamente una mole di atomi di Ossigeno (cioè 1 GRAMMOATOMO di Ossigeno) contiene<br />
6,022 * 10 23 atomi di Ossigeno e corrisponde a circa 16 grammi di Ossigeno.<br />
<strong>Le</strong> due definizioni sono anche in questo caso entrambe valide e verificate.<br />
Esistono altri tipi di <strong>MOLE</strong> e precisamente:<br />
- Una mole di ioni (GRAMMOIONE): corrisponde a 6,022 * 10 23 ioni di una data specie<br />
ionica ed è un quantitativo di ioni corrispondente al Peso dello ione<br />
- Una mole di elettroni (GRAMMOELETTRONE) corrisponde a 6,022 * 10 23 elettroni.<br />
- Una mole di equivalenti (GRAMMOEQUIVALENTE) contiene 6,022 * 10 23 equivalenti di<br />
una specie chimica ed è una quantità in grammi di quella specie pari al suo Peso Equivalente
Poiché una mole di particelle è semplicemente un MULTIPLO di quelle particelle, possiamo<br />
evidenziare le seguenti corrispondenze.<br />
1 <strong>MOLE</strong>COLA di H2O 1 <strong>MOLE</strong> (GRAMMO<strong>MOLE</strong>COLA) di H2O<br />
2 atomi di H + 1 atomo di O 2 * 6,022 * 10 23 atomi di H + 6,022 * 10 23 atomi di O<br />
( 2 grammoatomi di H + 1 grammoatomo di O )<br />
2 u . m. a . + 16 u. m. a. = 18 u . m . a . 2 grammi di H + 16 grammi di O = 18 grammi<br />
1 <strong>MOLE</strong>COLA di H2SO4 1 <strong>MOLE</strong> (GRAMMO<strong>MOLE</strong>COLA) di H2SO4<br />
2 atomi di H+1 atomo di S+4 atomi di O 2*6,022 * 10 23 atomi di H + 6,022*10 23 atomi di S<br />
+ 4*6,022 * 10 23 atomi di O<br />
( 2 grammoatomi di H + 1 grammoatomo di S<br />
+ 4 grammoatomi di O )<br />
2 + 32 + 64 = 98 u.m.a. 2 grammi di H+ 32 grammi di S<br />
+ 64 grammi di O = 98 grammi<br />
Se invece di 1 mole, si ha un quantitativo superiore o inferiore, è semplice calcolare la quantità in<br />
grammi corrispondente.<br />
Se 1 mole di H2O pesa 18 grammi, 2 moli pesano 36 grammi ( 2 * 18 ), 10 moli pesano 180 grammi<br />
( 10 * 18 ), 20 moli pesano 360 grammi ( 20 * 18 ), 0,5 moli pesano 9 grammi ( 0,5 * 18 ), 0,1 moli<br />
pesano 1,8 grammi ( 0,1 * 18 ).<br />
Allo stesso modo, se 1 mole di CO2 pesa 44 grammi ( 12 + 32 ), 2 moli pesano 88 grammi (2 * 44),<br />
10 moli pesano 440 grammi (10 * 44), 100 moli pesano 4400 grammi ( 100 * 44), 0,1 moli pesano<br />
4,4 grammi (0,1 * 44), 0,01 moli pesano 0,44 grammi (0,01 * 44).<br />
Il peso di una mole si chiama Peso Molare e la sua unità di misura è grammi / mole.