Tutor_Chimica_24_ottobre_E0EJo

• Elementi e composti
• Pesi atomici e pesi molecolari
• Mole e massa molare
•Rapporti ponderali
nei composti chimici
3a lezione – 24 ottobre 2016
• Esercizi su elementi e composti
3a lezione – 24 ottobre 2016
Esercizio 1.
Scrivere le specie chimiche che si ottengono nei seguenti modi:
1) Togliendo un elettrone a K o a Cl2) Togliendo due elettroni ad Au+ o a S23) Aggiungendo un elettrone a Cl o a Cu+
4) Combinando un protone (H+) con Cl- o con NH3
Infine dire se le specie risultanti sono cationi, anioni, atomi o molecole neutre.
RISPOSTA
1) K -> K- (anione) + e- Cl- -> Cl (atomo neutro) + e2) Au+ -> Au3+ (catione) + 2 eS2- -> S (atomo neutro) + 2 e3) Cl + e- -> Cl- (anione)
Cu+ + e- -> Cu (atomo neutro)
4) Cl- + H+ -> HCl (molecola neutra)
NH3 + H+ -> NH4+ (catione)
Esercizio 2.
Scrivere le specie chimiche che si ottengono nei seguenti modi:
1) Togliendo un elettrone a Cu+, F-, Fe2+
2) Togliendo due elettroni a Ca, O2- e a Tl+
3) Aggiungendo un elettrone a Br, Cr3+, S4) Aggiungendo due elettroni a Au3+, Fe2+
Infine dire se le specie risultanti sono cationi, anioni o atomi.
RISPOSTA
1) Cu+ -> Cu2+ (catione) + e-; F- -> F (atomo neutro) + e-; Fe2+ -> Fe3+ (catione) +
e2) Ca -> Ca2+ (catione) + 2 e-; O2- -> O (atomo neutro) + 2 e-; Tl+ -> Tl3+ (catione)
+ e3) Br + e- -> Br- (anione); Cr3+ + e- -> Cr2+ (catione); S- + e- -> S2- (anione)
4) Au3+ + 2 e- -> Au+ (catione); Fe2+ + 2 e- -> Fe (atomo)
Esercizio 3.
Il magnesio, Mg, il cui numero atomico, Z, è 12, ha tre isotopi stabili con
numero di massa, A, rispettivamente 24, 25 e 26. Scrivere i simboli dei tre
isotopi ed indicare il numero di protoni, di neutroni e di elettroni che
costituiscono ciascun isotopo.
RISPOSTA
isotopo
neutroni
protoni
elettroni
24
12𝑀𝑔
25
12𝑀𝑔
26
12𝑀𝑔
12
12
12
13
12
12
14
12
12
• Esercizi su pesi atomici
e pesi molecolari
3a lezione – 24 ottobre 2016
Esercizio 4.
Il peso atomico relativo dell’alluminio è 26,982.
Trovare:
a) la massa in chilogrammi di un singolo atomo di alluminio;
b) quanti atomi di alluminio sono contenuti in 1,000 mg di questo elemento.
RISPOSTA
a) mAl = PAAl x u = 26,982 x 1,66054 x 10-27 kg = 4,4805 x 10-26 kg
b) 4,4805 x 10-26 kg = 4,4805 x 10-20 mg
n° atomi = 1,000 mg : (4,4805 x 10-20 mg) = 2,232 x 1019 atomi
Esercizio 5.
Utilizzare i pesi atomici (approssimati alla terza cifra decimale) riportati nella tavola
periodica degli elementi per calcolare il peso molecolare delle seguenti sostanze
chimiche, riportando il risultato approssimato alla terza cifra decimale.
Acido solforico, H2SO4
Acido nitrico, HNO3
Idrossido di sodio, NaOH
PMH2SO4 = PAH x 2 + PAS + PAO x 4 = 1,008 x 2 + 32,066 + 15,999 x 4 =
98,078
PMHNO3 = PAH + PAN + PAO x 3 = 1,008 + 14,007 + 15,999 x 3 = 63,012
PMNaOH = PANa + PAO + PAH = 22,990 + 15,999 + 1,008 = 39,997
•Rapporti ponderali
nei composti chimici
3a lezione – 24 ottobre 2016
A) Rapporti ponderali nei composti chimici:
La composizione percentuale ponderale
dei composti chimici
dalla loro formula
3a lezione – 24 ottobre 2016
La composizione percentuale ponderale o composizione percentuale in massa di un
componente A in un composto (% di A) rappresenta il rapporto percentuale tra la
massa di quel componente e la massa totale del composto:
% di A =
𝒎𝑨
𝒎𝒕𝒐𝒕
x 100
Se abbiamo un composto chimico di formula AaBbCc e vogliamo calcolare la % di A in
una mole di AaBbCc usiamo la formula:
% di A =
𝒎𝑨
𝒎𝑨 𝑩 𝑪
𝒂 𝒃 𝒄
x 100 =
𝒂 × 𝑷𝑨𝑨
𝑷𝑴𝑨 𝑩 𝑪
x 100
𝒂 𝒃 𝒄
La composizione percentuale ponderale è una grandezza adimensionale
% di A = 𝒎
1) mA = mAaBbCc ×
𝒎𝑨
𝑨𝒂𝑩𝒃𝑪𝒄
% 𝒅𝒊 𝑨
𝟏𝟎𝟎
𝒂 × 𝑷𝑨𝑨
x 100 = 𝑷𝑴
x 100
𝑨 𝑩 𝑪
𝒂 𝒃 𝒄
2) mA = mAaBbCc ×
𝒂 × 𝑷𝑨𝑨
𝑷𝑴𝑨 𝑩 𝑪
𝒂 𝒃 𝒄
Esercizio 6.
Determinare la composizione percentuale ponderale di CuSO4 · 5 H2O (solfato di rame
pentaidrato).
RISPOSTA
PMtot= PACu + PAS + PAO x 9 + PAH x 10 = 63,546 + 32,066 + 15,999 x 9 + 1,008 x 10 =
249,68
% di Cu = (63,546 : 249,68) x 100 = 25,45%
% di S = (32,066 : 249,68) x 100 = 12,84%
% di O = (143,991 : 249,68) x 100 = 57,67%
% di H = (10,08 : 249,68) x 100 = 4,04%
Esercizio 7.
Determinare la composizione percentuale ponderale di Pb(C2H5)4 (piombo tetraetile).
PMtot = PAPb + PAC x 8 + PAH x 20 = 207,2 + 12,011 x 8 + 1,008 x 20 = 323,4
% Pb = (207,2 : 323,4) x 100 = 64,07%
% C = (96,088 : 323,4) x 100 = 29,71%
% H = (20,16 : 323,4) x 100 = 6,23%
B) Rapporti ponderali nei composti chimici:
La formula chimica
dalla composizione
percentuale ponderale
3a lezione – 24 ottobre 2016
Sappiamo che una sostanza è composta dagli elementi A, B, C
ed è nota anche la % di A, la % di B, la % di C.
Dobbiamo dedurre la formula chimica AaBbCc, quindi ricavare i numeri dei pedici a, b, c.
Come procediamo?
1) Si dividono i grammi di ogni elemento contenuti in 100 g di sostanza (% di A, % di
B, % di C) per la rispettiva massa atomica in modo da ottenere il numero di moli di
atomi di ciascun elemento:
ad esempio, per l’elemento A:
nA =
% 𝒅𝒊 𝑨 (𝒈)
𝒈
𝑴𝑨𝑨 (𝒎𝒐𝒍)
2) Se i valori di nA, nB, nC sono costituiti da numeri interi o vicini a numeri interi li si
divide per il valore più piccolo che compare. In questo modo si ottiene una serie di
numeri che corrispondono ai più piccoli numeri interi di atomi che ci danno la formula
empirica del composto.
3) Se i valori di nA, nB, nC non sono numeri interi è necessario operare per trasformarli
in numeri interi. Si dividono i singoli numeri per il più piccolo di essi. Se la nuova
sequenza di numeri ottenuta è formata da numeri interi abbiamo la formula empirica.
Altrimenti si moltiplicano tutti per il più piccolo numero intero che dia come risultato
una serie di numeri interi.
Esercizio 8.
L’analisi percentuale ponderale della piridina ha dato i seguenti risultati: C, 75,87%; H,
6,35%; N, 17,75%. Dedurre la formula empirica della piridina.
nC = % C : PAC = 75,87 : 12,011 = 6,32
nH = % H : PAH = 6,35 : 1,008 = 6,30
nN = % N : PAN = 17,75 : 14,01 = 1,27
Non abbiamo ottenuto numeri interi; li dividiamo tutti per il più piccolo di essi.
C = 6,32 : 1,27 = 4,98 = 5; H = 6,30 : 1,27 = 4,96 = 5; N = 1,27 : 1,27 = 1
Otteniamo numeri interi, perciò possiamo scrivere la formula empirica della molecola:
C5H5N
Esercizio 9.
L’analisi percentuale ponderale eseguita su un composto ignoto ha dato i seguenti
risultati: Na, 43,44%; C, 11,28%; O, 44,26%. Dedurre la formula empirica del composto.
nNa = % Na : PANa = 43,44 : 22,99 = 1,89
nC = % C : PAC = 11,289 : 12,01 = 0,94
nO = % O : PAO = 44,26 : 15,999 = 2,77
Non tutti i numeri ottenuti sono interi, quindi li dividiamo per il più piccolo di essi.
Na = 1,89 : 0,94 = 2,01 = 2
C = 0,94 : 0,94 = 1
O = 2,77 : 0,94 = 2,95 = 3
Abbiamo ottenuto numeri interi, ora possiamo scrivere la formula della molecola:
Na2CO3 (carbonato di sodio)
Esercizio 10.
Un campione di una sostanza ignota contiene il 34,56% di Na, il 23,32% di P
ed il resto è ossigeno. Dedurre la formula empirica della sostanza.
nNa = % Na : PANa = 34,56 : 22,99 = 1,50
nP = % P : PAP = 23,32 : 30,97 = 0,75
nO = % O : PAO = 42,12 : 15,999 = 2,63
Dividiamo tutti i numeri per il più piccolo di essi
Na = 1,50 : 0,75 = 2
P = 0,75 : 0,75 = 1
O = 2,63 : 0,75 = 3,51
Moltiplichiamo per il piccolo numero che fa diventare interi tutti i numeri,
cioè moltiplichiamo per 2:
Na = 2 x 2 = 4
P=1x2=2
O = 3,51 x 2 = 7
Otteniamo numeri interi, la formula empirica della molecola è: Na4P2O7