Classe terza, secondaria di secondo gradoPercorso edumaterial
Che cosa imparerai
- Identifica la specie e l'entità contata.
- Scrivi massa e massa molare con unità.
- Calcola n=m/M.
Prima di iniziare
- Massa
- Unità di misura
- Atomi e molecole
Idea chiave
La mole conta entità chimiche come una dozzina conta oggetti, ma su scala enorme. La massa molare M collega la massa m alla quantità n; il numero di entità richiede la costante di Avogadro.
Regola
n=m/M e N=n·Nₐ, con Nₐ≈6,022×10²³ mol⁻¹. Specifica sempre se le entità contate sono atomi, molecole o ioni.
Come procedere
- Identifica la specie e l'entità contata.
- Scrivi massa e massa molare con unità.
- Calcola n=m/M.
- Se richiesto, moltiplica n per Nₐ e arrotonda coerentemente.
Esempio risolto
Quante moli sono 36 g di acqua se M(H₂O)=18 g/mol?
- n=m/M.
- n=36 g/(18 g/mol)=2 mol.
- 2 mol·18 g/mol=36 g.
2 mol di molecole H₂O
Una quantità di sostanza
La mole è l'unità SI della quantità di sostanza. Una mole contiene esattamente 6,02214076×10²³ entità elementari, numero definito dalla costante di Avogadro. L'entità deve essere nominata: atomi, molecole, ioni, unità di formula o elettroni non sono intercambiabili. Una mole di molecole di acqua contiene una mole di molecole H₂O, ma due moli di atomi di idrogeno e una mole di atomi di ossigeno. Il numero totale di atomi è quindi tre volte il numero di molecole in quel campione ideale. Dire soltanto «una mole di acqua ha una mole di particelle» lascia ambiguo che cosa si conta. La mole è una quantità di entità, non una massa fissa: moli di sostanze diverse possono pesare quantità diverse, perché differiscono le masse molari.
Massa molare e unità
La relazione n=m/M collega massa m, quantità n e massa molare M. Se m è in grammi e M in g/mol, n risulta in mol; se la massa è in kg occorre usare M in kg/mol o convertire. La massa molare di una sostanza composta si ottiene sommando le masse atomiche relative secondo la formula: per CO₂, un carbonio e due ossigeni, non un carbonio e un ossigeno. Il dato M può essere fornito, ricavato dalla tavola oppure arrotondato secondo la precisione richiesta. Il numero di entità è N=nNₐ. Questa formula non distingue da sola se le entità sono molecole o ioni; è la definizione del campione che lo fa. Nelle sostanze ioniche è più corretto parlare di unità di formula anziché di molecole isolate nel cristallo.
Percorso e plausibilità
In un problema scegli prima l'entità richiesta, poi passa dalla massa alle moli, e solo alla fine dal numero di moli al numero di entità. Un risultato in particelle deve essere un numero puro enorme per quantità macroscopiche ordinarie; un risultato in mol conserva l'unità mol. Se la domanda chiede atomi contenuti in molecole, usa la formula chimica dopo aver calcolato quante molecole sono presenti. Il controllo inverso consiste nel tornare da N a n e poi a m; una confusione di fattori nella formula si rivela spesso qui. Non arrotondare troppo presto Nₐ e non attribuire precisione alla risposta oltre quella dei dati di massa e massa molare. La relazione descrive un campione ideale di composizione nota; impurità o miscele richiedono ulteriori informazioni. Una conversione ben presentata scrive anche l'unità che si cancella, per esempio g diviso g/mol uguale mol. Questo piccolo passaggio rende visibile il ruolo di M e aiuta a distinguere la quantità di sostanza dal numero puro di entità.
Problema di trasferimento
Un campione contiene 0,25 mol di NH₃. Si chiede quanti mol di atomi di idrogeno sono presenti, senza convertire l'intero campione in grammi.
- Identifica l'entità iniziale: 0,25 mol di molecole NH₃.
- Ogni molecola porta tre atomi H, quindi n(H atomi)=3·0,25=0,75 mol.
- La risposta di 0,75 mol riguarda atomi di idrogeno, non molecole di H₂; la distinzione cambia il significato pur mantenendo la stessa unità.
Se si volesse il numero di atomi, si moltiplicherebbe 0,75 mol per Nₐ.
Un altro errore da evitare
Usare 6,02×10²³ come massa in grammi scambia una costante di conteggio con una massa.
Un altro errore da evitare
Dimenticare di nominare l'entità contata può produrre una risposta numericamente plausibile ma scientificamente ambigua.
Errore da evitare
Confondere il numero di moli di molecole H₂O con quello di atomi: una mole di H₂O contiene tre moli di atomi complessivi.
Prova subito
18 g di H₂O con M=18 g/mol: quante moli?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 1 mol
18/18=1.
4 g di He con M=4 g/mol: quante moli di atomi?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 1 mol
4/4=1.
2 mol con M=10 g/mol: massa?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 20 g
m=nM=2·10.
Una mole di H₂O conta molecole o singoli atomi?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Molecole H₂O
Va specificata l'entità della specie.
1 mol di CO₂ contiene quante moli di atomi O?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 2 mol
Ogni molecola contiene due atomi di ossigeno.
Allineamento curricolare e fonti
- Sviluppare il linguaggio quantitativo della chimica, inclusa la mole. (SECONDO BIENNIO; assegnazione alla classe editoriale). · DM 211/2010 · Allegato F · Liceo scientifico ordinario · parte 1
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Esercitarsi su questo: La mole come ponte tra massa e particelle