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Mole e Quantità Chimica

La mole: unità di quantità di sostanza

Vuoi sapere che cos'è la mole?

Vuoi conoscere come si calcola la mole e cosa rappresenta?

Se si continua con la lettura dell'articolo perchè non solo ti diremo che cos'è la mole ma - attraverso semplici esempi numerici - ti mostreremo come è possibile calcolare il numero di moli di una sostanza.

Da un punto di vista pratico, l'utilizzo delle masse atomiche e molecolari espresse in unità di massa atomica non è agevole, in quanto tale unità corrisponde a un valore estremamente piccolo (1,66 ·10-27 Kg).

E' necessario pertanto trovare un collegamento tra il mondo microscopico e quello macroscopico.

A tal fine è conveniente prendere in considerazione un insieme sufficientemente elevato di unità tale da potere essere apprezzato e quindi misurato.

Se mettiamo a confronto un atomo di rame, Cu (massa atomica 64u), e un atomo di ossigeno, O (massa atomica 16u), notiamo che l'atomo di rame è 4 volte più pesante dell'atomo di ossigeno.

Se ora consideriamo 2 atomi di rame e due atomi di ossigeno, notiamo che il rapporto delle loro masse è sempre di 4 : 1.

Se ora consideriamo invece dieci atomi di rame e dieci atomi di ossigeno, il rapporto delle loro masse sarà sempre di 4 : 1

In generale se consideriamo n atomi di rame e n atomi di ossigeno, il rapporto tra le loro masse è sempre 4 : 1.

Se prendiamo 64 g di rame, cioè una massa uguale alla massa atomica del rame espressa in grammi, e 16 g di ossigeno, cioè una massa uguale alla massa atomica dell'ossigeno espressa in grammi, allora entrambe le quantità contengono lo stesso numero n di atomi poichè le rispettive masse sono sempre nel rapporto di 4 : 1.

Le n particelle con massa complessiva pari alla massa atomica espressa in grammi costituiscono una ben precisa quantità chiamata mole, che è l'unità di misura della quantità di sostanza, una delle sette grandezze fondamentali del Sistema Internazionale.

Lo stesso ragionamento resterà valido se anzichè a degli atomi ci si riferisce a delle molecole.

Tale numero n è stato determinato sperimentalmente ed è risultato essere 6,022 · 1023. Esso viene indicato con No ed è chiamato numero di Avogadro, dal nome dello scienziato che per primo ne ha colto il significato.

Pertanto:

la mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di Avogadro di particelle elementari, atomi o molecole

Quindi: per prelevare una mole di qualsiasi sostanza, basterà pesarne una quantità in grammi numericamente uguale alla massa atomica o alla massa molecolare. In tal modo saremo sempre certi che con tale quantità preleveremo sempre un numero di Avogadro di atomi o di molecole.

Definizione di mole

Poichè l'unità di massa atomica scelta è il Dalton, unità di massa atomica, che corrisponde alla dodicesima parte dell'atomo di 12C, occorre dare per la mole una definizione più rigorosa, che è quella adottata nella comunità scientifica:

la mole è la quantità di sostanza che contiene tante entità elementari, atomi o molecole, quanti sono gli atomi presenti in 12 g di carbonio 12C.

La mole per il chimico è quindi l'unità di misura fondamentale; essa, infatti, permette di determinare il numero delle particelle contenute in una determinata quantità di sostanza.

La massa in grammi di una mole prende il nome di massa molare, misurata in g/mol, e il suo simbolo è M.

Calcoli con le moli

Conoscendo la massa in grammi m di una sostanza è possibile determinare il numero delle moli utilizzando la seguente formula:

massa molare

nella quale:

n = numero moli (mol)

m = massa in grammi (g)

M = massa molare (g/mol)

Conoscendo il numero delle moli (n) è possibile determinare il valore della massa m del campione attraverso la seguente formula:

formula massa molare

E' possibile determinare il valore della massa molare della sostanza conoscendo il numero di moli e la massa in grammi:

formulainversa massa molare

Seguendo i ragionamenti fatti in precedenza è possibile comprendere che ci sono due vie diverse per determinare il numero di moli di una sostanza: o attraverso la massa in grammi della sostanza o attraverso il numero di particelle presenti.

Vediamo, attraverso semplici esempi numerici, i due casi citati.

Calcolo del numero di moli attraverso la massa in grammi

A quante moli corrispondono 27 grammi di acqua?

Svolgimento dell'esercizio

Come detto in precedenza conoscendo la massa in grammi m di una sostanza è possibile determinare il numero delle moli utilizzando la seguente formula:

n = m / M

nella quale:

  • n = numero moli (mol)
  • m = massa in grammi (g)
  • M = massa molare (g/mol)

La massa molare dell'acqua vale 18 g/mol.

Quindi:

n = m / M = 27 / 18 = 1,5 mol

Pertanto 27 grammi di acqua corrispondono a 1,5 mol.

Calcolo del numero di moli attraverso il numero di particelle

A quante moli corrispondono 12,044 · 1023 molecole di acqua?

Svolgimento dell'esercizio

Come detto in precedenza una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di Avogadro (6,022 · 1023) di particelle elementari, atomi o molecole.

Per risolvere l'esercizio è pertanto necessario impostare una proporzione:

1 : 6,022 · 1023 = X : 12,044 · 1023

Da cui:

X = (12,044 · 1023) / (6,022 · 1023) = 2 mol

Pertanto 12,044 · 1023 molecole di acqua corrispondono a 2 mol.

Per ulteriori info: da molecole a moli.

Altri esercizi sulla mole

Se ti interessano esercizi svolti su questi argomenti vai al seguente link: esercizi con le moli.

Quiz sulla mole

Se ti interessano li trovi qui: quiz sulla mole.

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Tool che permette il calcolo online del numero di moli

Tool che permette il calcolo online della massa molecolare di un composto

Tool che permette il calcolo online della massa molare di un composto

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