Obiettivi di apprendimento
- Per imparare come si esprimono le masse delle moli di atomi e molecole.
Ora che abbiamo introdotto la mole e ci siamo esercitati ad usarla come fattore di conversione, facciamo la domanda ovvia: perché la mole è quel particolare numero di cose? Perché è “6,022 volte 10^{23}” e non “1 volta 10^{23}” o addirittura “1 volta 10^{20}”?
Il numero in una mole, il numero di Avogadro, è legato alle dimensioni relative delle unità di massa atomica e delle unità di massa grammo. Mentre un atomo di idrogeno ha una massa di circa 1 u, 1 mole di atomi di H ha una massa di circa 1 grammo. E mentre un atomo di sodio ha una massa approssimativa di 23 u, 1 mole di atomi di Na ha una massa approssimativa di 23 grammi.
Una mole di una sostanza ha la stessa massa in grammi che un atomo o molecola ha in unità di massa atomica. I numeri nella tavola periodica che abbiamo identificato come le masse atomiche degli atomi non solo ci dicono la massa di un atomo in u ma ci dicono anche la massa di 1 mol di atomi in grammi.
Una mole di una sostanza ha la stessa massa in grammi che un atomo o una molecola ha in unità di massa atomica.
Esempio \(\PageIndex{1}\): Conversione da Mole a Massa con Elementi
Qual è la massa di ogni quantità?
- 1 mol di atomi di Al
- 2 mol di atomi di U
Soluzione
- Una mole di atomi di Al ha una massa in grammi che è numericamente equivalente alla massa atomica di alluminio. La tavola periodica mostra che la massa atomica (arrotondata a due punti decimali) di Al è 26,98, quindi 1 mole di atomi di Al ha una massa di 26,98 g.
- Secondo la tavola periodica, 1 mole di U ha una massa di 238,0 g, quindi la massa di 2 moli è il doppio, ovvero 476,0 g.
Esercizio \(\PageIndex{1}\): Conversione di Moli in Massa con Elementi
Qual è la massa di ogni quantità?
- 1 mol di atomi di Au
- 5 mol di atomi di Br
Risposta a:
197,0 g
Risposta b:
5 mol di atomi di Br x 79,90 g/mol = 399,5 g
Il concetto di mole può essere esteso anche alle masse delle unità di formula e delle molecole. La massa di 1 mol di molecole (o unità di formula) in grammi è numericamente equivalente alla massa di una molecola (o unità di formula) in unità di massa atomica. Per esempio, una singola molecola di O2 ha una massa di 32,00 u, e 1 mole di molecole di O2 ha una massa di 32,00 g. Come per le masse basate su unità di massa atomica, per ottenere la massa di 1 mole di una sostanza, si sommano semplicemente le masse dei singoli atomi nella formula di quella sostanza. La massa di 1 mole di una sostanza viene chiamata massa molare, sia che la sostanza sia un elemento, un composto ionico o un composto covalente.
Esempio \(\PageIndex{2}): Conversione da Mole a Massa con Composti
Qual è la massa di 1 mole di ogni sostanza?
- NaCl
- bilirubina (C33H36N4O6), il principale pigmento presente nella bile (una secrezione del fegato)
Soluzione
- Sommando le masse molari degli atomi nell’unità formula NaCl si ottiene
| 1 massa molare Na: | 22.99 g |
| 1 massa molare Cl: | 35,45 g |
| Totale: | 58,44 g |
La massa di 1 mol di NaCl è 58,44 g.
- Moltiplicando la massa molare di ogni atomo per il numero di atomi di quel tipo nella formula della bilirubina e sommando i risultati, si ottiene
| 33 C massa molare: | 33 × 12.01 g | 396,33 g |
| 36 Massa molare H: | 36 × 1,01 = | 36.36 g |
| 4 Massa molare N: | 4 × 14.01 = | 56.04 g |
| 6 Massa molare O: | 6 × 16.00 = | 96.00 g |
| Totale: | 584.73 g |
La massa di 1 mol di bilirubina è 584.73 g.
Esercizio \(\PageIndex{2}): Conversione Moli-Massa con Composti
Qual è la massa di 1 mol di ogni sostanza?
- solfato di bario (BaSO4), usato per fare i raggi X del tratto gastrointestinale
- adenosina (C10H13N5O4), un componente dei nuclei cellulari cruciale per la divisione cellulare
Risposta a:
233,36 g
Risposta b:
267,28 g
Fate attenzione quando contate gli atomi. Nelle formule con ioni poliatomici tra parentesi, il pedice fuori dalle parentesi è applicato ad ogni atomo dentro le parentesi. Per esempio, la massa molare di Ba(OH)2 richiede la somma di 1 massa di Ba, 2 masse di O, e 2 masse di H:
| 1 massa molare di Ba: | 1 × 137.3 g = | 137.3 g |
| 2 O massa molare: | 2 × 16.00 g = | 32.00 g |
| 2 Massa molare H: | 2 × 1,01 g = | 2,02 g |
| Totale: | 171.32 g |
Perché la massa molare è definita come la massa per 1 mol di una sostanza, possiamo riferirci alla massa molare come grammi per mole (g/mol). Il segno di divisione (/) implica “per”, e “1” è implicito nel denominatore. Così, la massa molare della bilirubina può essere espressa come 584,73 g/mol, che si legge come “cinquecentoottantaquattro virgola settantatre grammi per mole.”
Esercizi di ripasso dei concetti
- Come vengono determinate le masse molari degli elementi?
- Come si determinano le masse molari dei composti?
Risposte
- Le masse molari degli elementi sono lo stesso valore numerico delle masse di un singolo atomo in unità di massa atomica ma in unità di grammi.
- Le masse molari dei composti sono calcolate sommando le masse molari dei loro atomi.
Presa in considerazione
- La massa delle moli di atomi e molecole è espressa in unità di grammi.
Esercizi
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Qual è la massa molare di Si? Qual è la massa molare di U?
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Qual è la massa molare di Mn? Qual è la massa molare di Mg?
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Qual è la massa molare di FeCl2? Qual è la massa molare di FeCl3?
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Qual è la massa molare di C6H6? Qual è la massa molare di C6H5CH3?
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Qual è la massa molare di (NH4)2S? Qual è la massa molare di Ca(OH)2?
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Qual è la massa molare di (NH4)3PO4? Qual è la massa molare di Sr(HCO3)2?
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L’aspirina (C9H8O4) è un analgesico e antipiretico. Qual è la massa molare dell’aspirina?
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Ibuprofene (C13H18O2) è un analgesico (antidolorifico). Qual è la massa molare dell’ibuprofene?
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La morfina (C17H19NO3) è un analgesico narcotico. Qual è la massa di 1 mol di morfina?
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L’eroina (C21H23NO5) è una droga narcotica che è un derivato della morfina. Qual è la massa di 1 mol di eroina?
Risposte
1. 28,09 g/mol; 238,0 g/mol
2. 54,94 g/mol; 24,31 g/mol
3. 126,75 g/mol; 162.20 g/mol
5. 68,16 g/mol; 74,10 g/mol
7. 180,17 g/mol
9. 285.37 g
10. 369.45 g