2. stechiometria Flashcards
Unità di misura di:
- massa
- volume
- temperatura
- quantità di sostanza
Massa: kg, chilogrammo
Volume: L o mL, litro o millilitro (1 mL = 1 cm3; 1 L = 1 dm3)
Temperatura: K, kelvin
Quantità di sostanza: mol, mole
Conversione tra grado Celsius e grado Kelvin
0 °C = 273.15 K
Dove è concentrata la massa di un atomo?
Quasi tutta all’interno del nucleo.
I protoni e i neutroni sono molto più pesanti degli elettroni, che si trovano intorno al nucleo a costituire la nube elettronica.
Numero atomico
Indicato con Z, è il numero di protoni di un atomo di un elemento.
Numero di massa
Indicato con A, è la somma dei protoni e dei neutroni di un atomo di un elemento.
Fornisce la massa approssimata dell’atomo.
Isotopi
Atomi con stesso numero atomico (Z) ma diverso numero di massa (A).
Ovvero, varia il numero di neutroni.
Le proprietà chimiche degli isotopi rimangono invariate.
Come varia l’elemento se si cambia
- numero di neutroni
- numero di protoni
- numero di elettroni
?
Se varia il numero di neutroni, si ha un altro isotopo.
Se varia il numero di protoni, si ha un altro elemento.
Se varia il numero di elettroni, si ha uno ione.
Abbondanza percentuale
abbondanza percentuale = (numero di atomi dell’isotopo/numero totale degli atomi di tutti gli isotopi dell’elemento)*100
Massa atomica
Massa di un atomo in unità di massa atomica (u).
1 u = 1/12 della massa di un atomo di 12C
1 u = 1.66*10^-24 g
La massa atomica è la media pesata delle masse atomiche degli isotopi naturali che costituiscono l’elemento.
Le masse isotopiche, a eccezione del carbonio-12, non hanno valori interi.
Unità di massa atomica
È definita come 1/12 della massa di un atomo di 12C.
Unità di misura: u, uma, amu o dalton.
Come si misurano le masse atomiche?
Mediante lo spettrometro di massa, uno strumento che, separando gli ioni di massa e carica diverse, permette di determinare la massa di ogni ione di un campione allo stato gassoso.
È quindi importante nella determinazione dell’abbondanza isotopica.
Fasi
- vaporizzazione
- ionizzazione
- accelerazione: le particelle positive risultanti dalla ionizzazione vengono accelerate da piastre cariche negativamente nella camera analizzatrice
- deflessione, avviene la separazione degli ioni in base a massa e carica: la camera anlizzatrice è dotata di magneti che creano un campo magnetico che fa curvare il fascio di ioni, con un raggio che dipende dalla massa e dalla carica delle particelle
→ ioni leggeri sono deviati di più
→ ioni pesati sono deviati di meno
- rilevazione, degli ioni che superano la camera analizzatrice (quelli che non vengono deviati troppo, ovvero quelli né troppo leggeri né troppo pesanti)
- analisi: un software registra i dati nello spettro di massa, un grafico che rappresenta l’abbondanza di ogni ione in funzione del suo rapporto massa/carica.
A che cosa serve lo spettrometro di massa?
È uno strumento che separa gli ioni di massa e carica diversa in un campione allo stato gassoso.
È fondamentale nella determinazione della massa atomica e dell’abbondanza isotopica.
Atomo
Particella più piccola rappresentativa di un elemento.
Etimologicamente, ἀ- privativo + τέμνω ‘tagliare’. Perciò, ‘indivisibile’.
Perché si dice che l’atomo è la parte più piccola della materia nonostante sia divisibile?
Perché è la parte più piccola della materia che conservi le caratteristiche dell’elemento.
Molecola
Combinazione chimica di due o più atomi.
È la più piccola unità di un composto o elemento in grado di conservarne le caratteristiche chimiche.
Ioni
Atomi o raggruppamenti di atomi carichi elettricamente.
Massa molecolare
O peso molecolare.
È la somma delle masse atomiche in una molecola.
Massa formula
Si usa per i composti ionici, i quali non esistono in forma di molecole individuali (perciò sono scritti in formula minima).
La massa formula (g/mol) indica la massa in grammi di una unità di sostanza.
(massa molare per i composti ionici)
Numero di Avogadro
Una mole contiene 6.022*10^23 unità elementari (atomi, molecole, ioni).
Massa molare
Massa molare (M), unità di misura: g/mol
Massa in grammi di una mole di sostanza.
È numericamente uguale alla massa atomica (u), se si tratta di un atomo, o alla massa molecolare (u), se si tratta di un composto.
Ovvero, per calcolare la massa molare di un composto, basta sommare le masse atomiche di ciascun elemento che lo compone.
Formula minima
Indica i rapporti minimi tra gli atomi che compongono la molecola.
Dà 2 informazioni:
- elementi da cui è composta la molecola
- rapporto tra gli atomi degli elementi costitutivi
Formula molecolare
Indica l’esatto numero di ogni atomo nella molecola.
Dà 2 informazioni:
- elementi da cui è composta la molecola
- numero degli atomi degli elementi costitutivi
Mole
Unità di misura SI per misurare una quantità di sostanza.
Una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle elementari pari al numero di atomi contenuti in 12 grammi dell’isotopo carbonio-12.
1 mol = 6.022*10^23 particelle
Conversione di massa in quantità di sostanza?
moli (mol) = massa (g) / massa atomica o molecolare (u)
Conversione di quantità di sostanza in massa?
massa (g) = moli (mol) * massa atomica o molecolare (u)
Composizione percentuale
Indica la composizione del composto, ovvero la massa di ciascun elemento in proporzione alla massa totale.
Formula
% = moli * (massa molare elemento / massa molare composto) * 100
Come si ricava la formula minima di un composto a partire dalla sua composizione percentuale?
Dato: % in massa degli elementi
- assumere 100 g di campione
- convertire le % in grammi
- convertire la massa di ogni elemento in moli
- calcolare il rapporto in moli: dividere il numero di moli di ogni elemento per il numero di moli più piccolo → se i termini non sono tutti interi, si moltiplicano finché non lo sono
Come si ricava la formula molecolare di un composto a partire dalla sua composizione percentuale?
È necessario conoscere anche la massa molare.
- assumere 100 g di campione
- convertire le % in masse (g)
- convertire le masse in moli
- calcolare il rapporto in moli: dividere il numero di moli di ogni elemento per il numero di moli più piccolo → se i termini non sono tutti interi, si moltiplicano finché non lo sono
- dividere la massa molare data per la massa molecolare teorica (quella ottenuta dalla formula minima)
Legge di conservazione della massa
La massa è sempre conservata nelle reazioni chimiche.
In una reazione chimica, la massa non si crea né si distrugge, ma si trasforma.
Stechiometria
La relazione trale quantità di prodotti e reagenti in una reazione chimica.
Coefficienti stechiometrici
I coefficienti stechiometrici indicano il numero di atomi o molecole, in scala atomica o molecolare, e il numero di moli, in scala macroscopica.
Come si bilancia una reazione chimica?
- scrivere le formule corrette dei reagenti a sinistra e dei prodotti a destra
- iniziare bilanciando gli elementi presenti in un solo reagente e un solo prodotto
- bilanciare gli altri elementi
- controllare che il numero degli atomi degli elementi sia uguale tra i reagenti e i prodotti
Data la massa di un reagente, come si calcola la massa dell’altro reagente?
- scrivere l’equazione chimica bilanciata
- convertire la massa nota in moli
- tramite una proporzione con i coefficienti stechiometrici, trovare le moli dell’altro reagente
- convertire le moli in grammi
Data la massa di un reagente, come si calcola la massa del prodotto?
- scrivere l’equazione chimica bilanciata
- convertire la massa nota in moli
- tramite una proporzione con i coefficienti stechiometrici, trovare le moli del prodotto
- convertire le moli in grammi
Oppure, se si conoscono le masse di entrambi i reagenti, basta sommare le due masse.
Rapporto stechiometrico
Si dice che i reagenti sono presenti in rapporto stechiometrico quando vengono entrambi consumati completamente.
Reagente limitante
Reagente di una reazione chimica presente in quantità tale da essere consumato prima degli altri reagenti.
Ovvero, è il reagente che determina, o limita, la quantità di prodotto che si ottiene.
Come si individua il reagente limitante? Qual è la massima massa di prodotto ottenibile dalla reazione? E quanto avanza del reagente in eccesso al termine della reazione?
Trovare il reagente limitante e calcolare la massima massa ottenibile
1. calcolare la quantità in moli di ogni reagente
2. calcolare la massa di prodotto in base alle quantità di ciascun reagente (la massa di prodotto attesa dalle moli di un reagente e quella attesa dalle moli dell’altro reagente)
3. individuare il reagente limitante e la massima massa ottenibile
Calcolare la massa di reagente in eccesso
1. tramite una proporzione, calcolare le moli richieste (le moli del reagente in eccesso che reagiscono con quelle del reagente limitante a formare il prodotto)
2. sottrarre alla quantità di reagente in eccesso la quantità di reagente richiesta
3. convertire le moli in grammi
Resa teorica
Massa di prodotto che si può ottenere da una reazione chimica.
Si ottiene dal calcolo stechiometrico.
È diversa dalla resa effettiva ottenibile in laboratorio.
Resa sperimentale
Massa di prodotto effettivamente ottenuto in laboratorio.
Minore della resa teorica, poiché una certa quantità di materiale si perde nel processo.
Resa percentuale
Rapporto percentuale tra resa sperimentale e resa teorica.
resa % = (resa sperimentale / resa teorica) * 100
In genere, è circa 80%.
Purezza del campione
Calcolare quale sarebbe la massa del campione se fosse puro e confrontarla con la massa effettiva del campione.
Purezza = (massa campione puro / massa totale)*100
