Lezione 4 - Mole e Soluzioni (PDF)

Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 3 Classificazione dei composti inorganici...

Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 3 Classificazione dei composti inorganici Composti Binari Contengono atomi di due diversi elementi. Privi di idrogeno Contenenti idrogeno Contenenti ossigeno e ossigeno Idruri Idracidi Ossidi Anidridi Sali binari Non ionici Idrogeno + Idrogeno + Ossigeno + Ossigeno + Metallo + Non metalli metallo non metallo metallo non metallo non metallo diversi NaH, AlH3 HCl, H2S Fe2O3, CaO CO2, SO3 NaCl, FeBr2 PF5, BF3 4 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 3 Classificazione dei composti inorganici Composti Ternari Contengono atomi di due diversi elementi Molecolari Ionici Ossiacidi Idrossidi Sali ternari Idrogeno + Metallo + Cationi e/o anioni ossianioni gruppi idrossido poliatomici H2SO4, HClO3, HNO3 Ca(OH)2, NaOH NaCO3, K2SO4 5 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Mole Unità di misura usata per misurare la quantità di sostanza La mole si esprime con il simbolo mol, ed è relativa alla grandezza «numero di moli» o «quantità di sostanza» (n) 1 mole = quantità di sostanza che contiene un numero di particele elementari (atomi, molecole, ioni) pari al numero di Avogadro Numero di Avogadro (NA) = 6.02214129 ‧ 1023 mol-1 16 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Mole Una dozzina … Una mole … 12 unità 6.02214129 ‧ 1023 unità 12 uova (una dozzina) occupano un 602 214 129 000 000 000 000 000 uova cartone grande occupano lo spazio di 31 miliardi di oceani 17 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Mole Una dozzina … Una mole … 12 unità 6.02214129 ‧ 1023 unità 12 molecole di acqua (una dozzina) occupano un 602 214 129 000 000 000 000 000 molecole di volume di circa 3.6 · 10-22 cm3 acqua occupano un volume di circa 18 mL 1/250 000 000 il volume di un globulo rosso Un piccolo bicchiere da shot 18 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Mole L’utilizzo della mole è utile quando si lavora con atomi e molecole, in quanto quantità molari di questi sono relative a grandezze su scala «umana» 1 mole di ferro 6.022 ‧ 1023 atomi di ferro 1 mole di carbonio 6.022 ‧ 1023 atomi di carbonio 1 mole di ossigeno (O2) 6.022 ‧ 1023 molecole di ossigeno 1 mole di acqua 6.022 ‧ 1023 molecole di acqua 1 mole di ioni potassio 6.022 ‧ 1023 ioni potassio K+ 19 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Mole Come convertire da una quantità espressa in moli ad un numero di particelle (e viceversa)? 𝒏𝒖𝒎𝒑𝒂𝒓𝒕𝒊𝒄𝒆𝒍𝒍𝒆 𝒏𝒖𝒎𝒑𝒂𝒓𝒕𝒊𝒄𝒆𝒍𝒍𝒆 = 𝒏 ∙ 𝑵𝑨 𝒏= 𝑵𝑨 Numero di Numero di moli Avogadro Numero di Avogadro (NA) = 6.02214129 ‧ 1023 mol-1 20 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Mole Determinare il numero di atomi in 0.357 mol d’oro. 𝒏𝒖𝒎𝒑𝒂𝒓𝒕𝒊𝒄𝒆𝒍𝒍𝒆 = 𝒏 ∙ 𝑵𝑨 𝒏𝒖𝒎𝒂𝒕𝒐𝒎𝒊 = 𝟎. 𝟑𝟓𝟕 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝟔. 𝟎𝟐𝟐 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟐. 𝟏𝟓 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟑 A quante moli corrispondono 1 miliardo (1.00‧109) di molecole di endorfina? 𝒏𝒖𝒎𝒑𝒂𝒓𝒕𝒊𝒄𝒆𝒍𝒍𝒆 𝒏= 𝑵𝑨 𝟏. 𝟎𝟎 ∙ 𝟏𝟎𝟗 −𝟏𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝒏= = 𝟏. 𝟔𝟔 ∙ 𝟏𝟎 𝟔. 𝟎𝟐𝟐 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒎𝒐𝒍−𝟏 21 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Massa Molare Quanta è la massa di una mole di una sostanza? La Massa Molare (espressa in g/mol) La massa molare equivale al peso atomico (PA) per gli atomi e peso molecolare (PM) per i composti Rame (Cu) Metano (CH4) M o PA = 63.54 g/mol M o PM = 16.04 g/mol 1 mol di rame pesa 63.54 g 1 mol di metano pesa 16.04 g 22 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Tavola periodica degli elementi Metalli alcalini Metalli alcalino-terrosi Metalli di transizione Metalli Semi basici metalli Non Alogeni metalli Gas Nobili Lantanidi Attinidi 23 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Massa Molare Come ottenere da una certa quantità di sostanza la relativa massa? 𝒎 𝒎 In cui M (massa molare) coincide con il peso 𝒏= 𝒎=𝒏∙𝑴 𝑴= 𝑴 𝒏 atomico (PA) o con il peso molecolare (PM) Il peso molecolare è dato dalla somma del peso 𝑷𝑴 = ෍ 𝑷𝑨𝒏 𝒏 atomico di tutti gli atomi presenti La massa molare, il numero di moli e la massa sono tre grandezze che possono essere reciprocamente determinate: se due sono note, la terza è ricavabile 24 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Massa Molare Calcolare la massa in grammi di 653 mol di neon. 𝒎=𝒏∙𝑴 𝑴𝑵𝒆 = 𝑷𝑨𝑵𝒆 = 𝟐𝟎. 𝟏𝟖𝟑 𝒈/𝒎𝒐𝒍 𝒎 = 𝟔𝟓𝟑 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝟐𝟎. 𝟏𝟖𝟑 𝒈/𝒎𝒐𝒍 = 𝟏. 𝟑𝟐 ∙ 𝟏𝟎𝟒 𝒈 Calcolare il numero di moli in 5.0 g di americio. 𝒎 𝒏= 𝑴𝑨𝒎 = 𝑷𝑨𝑨𝒎 = 𝟐𝟒𝟑. 𝟎𝟔𝟏 𝒈/𝒎𝒐𝒍 𝑴 𝟓. 𝟎 𝒈 Rilevatori di fumo a base di 𝒏= = 𝟎. 𝟎𝟐𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝟐𝟒𝟑. 𝟎𝟔𝟏 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 Americio-241 25 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Massa Molare Quante molecole di ossido ferrico sono presenti in 7.259 g di tale sostanza? X 𝒎 𝒏= 𝒏𝒖𝒎𝒑𝒂𝒓𝒕𝒊𝒄𝒆𝒍𝒍𝒆 = 𝒏 ∙ 𝑵𝑨 𝑴 𝑷𝑴𝑭𝒆𝟐 𝑶𝟑 = 𝟐 ∙ 𝑷𝑨𝑭𝒆 + 𝟑 ∙ 𝑷𝑨𝑶 = = 𝟐 ∙ 𝟓𝟓. 𝟖𝟒𝟕 𝒈/𝒎𝒐𝒍 + 𝟑 ∙ 𝟏𝟓. 𝟗𝟗𝟗𝟒 𝒈/𝒎𝒐𝒍 = 𝟏𝟓𝟗. 𝟔𝟗𝟐 𝒈/𝒎𝒐𝒍 𝟕. 𝟐𝟓𝟗 𝒈 𝒎 𝒏= = 𝟒. 𝟓𝟒𝟔 ∙ 𝟏𝟎 −𝟐 𝒎𝒐𝒍 𝒏𝒖𝒎𝒑𝒂𝒓𝒕𝒊𝒄𝒆𝒍𝒍𝒆 = 𝒏 ∙ 𝑵𝑨 = ∙ 𝑵𝑨 𝟏𝟓𝟗. 𝟔𝟗𝟐 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝑴 𝒏𝒖𝒎𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒐𝒍𝒆 = 𝒏𝒖𝒎𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒐𝒍𝒆 = 𝟕. 𝟐𝟓𝟗 𝒈 𝟒. 𝟓𝟒𝟔 ∙ 𝟏𝟎−𝟐 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝟔. 𝟎𝟐𝟐 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = −𝟏 ∙ 𝟔. 𝟎𝟐𝟐 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝟏𝟓𝟗. 𝟔𝟗𝟐 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍 = 𝟐. 𝟕𝟑𝟖 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟐 = 𝟐. 𝟕𝟑𝟕 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟐 26 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La Massa Molare … continua 𝒎 𝟏𝟓. 𝟎 𝒈 −𝟐 𝒏𝑩𝒂(𝑶𝑯)𝟐 = = = 𝟖. 𝟕𝟓 ∙ 𝟏𝟎 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑴 𝟏𝟕𝟏. 𝟑𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒎 𝟏𝟓. 𝟎 𝒈 𝟐𝟑 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟓. 𝟐𝟕 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟐 𝒏𝒖𝒎𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒐𝒍𝒆 𝑩𝒂(𝑶𝑯)𝟐 = ∙ 𝑵𝑨 = ∙ 𝟔. 𝟎𝟐𝟐 ∙ 𝟏𝟎 𝑷𝑴 𝟏𝟕𝟏. 𝟑𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏𝒖𝒎𝒂𝒕𝒐𝒎𝒊 𝑩𝒂 = 𝒏𝒖𝒎𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒐𝒍𝒆 𝑩𝒂(𝑶𝑯)𝟐 = 𝟓. 𝟐𝟕 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟐 𝒏𝒖𝒎𝒂𝒕𝒐𝒎𝒊 𝑶 = 𝒏𝒖𝒎𝒂𝒕𝒐𝒎𝒊 𝑯 = 𝟐 ∙ 𝒏𝒖𝒎𝒎𝒐𝒍𝒆𝒄𝒐𝒍𝒆 𝑩𝒂 𝑶𝑯 𝟐 = 𝟐 𝟓. 𝟐𝟕 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟐 = 𝟏. 𝟎𝟓 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒏𝑶 = 𝟐 ∙ 𝒏𝑩𝒂 𝑶𝑯 𝟐 = 𝟐 𝟖. 𝟕𝟓 ∙ 𝟏𝟎−𝟐 𝒎𝒐𝒍 = 𝟏. 𝟕𝟓 ∙ 𝟏𝟎−𝟏 𝒎𝒐𝒍 30 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La stechiometria delle reazioni Stechiometria Si occupa dell’interpretazione quantitativa delle reazioni chimiche Calcoli stechiometrici Sono finalizzati a quantificare le sostanze che reagiscono e che si producono nel corso di una reazione chimica Nei calcoli stechiometrici l’utilizzo di quantità espresse in moli è necessario in modo da avere rapporti precisi, in termini di numeri di atomi e di molecole 31 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La stechiometria delle reazioni Data la seguente reazione bilanciata, che massa di acqua si può formare a partire da 8.00 mol di idrogeno? 𝟐 𝑯𝟐 𝒈 + 𝑶𝟐 (𝒈) → 𝟐 𝑯𝟐 𝑶 𝒍 2 mol di H2 reagiscono con 1 mol di O2 per dare 2 mol di H2O. Rapporto tra le moli – 2 : 1 : 2 8 mol di H2 reagiscono con 4 mol di O2 per dare 8 mol di H2O. Rapporto tra le moli – 2 : 1 : 2 I rapporti tra le moli di reagenti e prodotti coinvolti in una reazione chimica devono coincidere coi rapporti tra i loro coefficienti stechiometrici 32 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La stechiometria delle reazioni..continua 𝒎𝑯𝟐 𝑶 = 𝒏𝑯𝟐 𝑶 ∙ 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 = 𝟐 ∙ 𝑷𝑨𝑯 + 𝑷𝑨𝑶 = 𝟐 ∙ 𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝟖 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 + 𝟏𝟓. 𝟗𝟗𝟗𝟒 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟏𝟖. 𝟎𝟏𝟓𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏𝑯𝟐 𝑶 = 𝒏𝑯𝟐 𝒎𝑯𝟐 𝑶 = 𝒏𝑯𝟐 ∙ 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 = 𝟖. 𝟎𝟎 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝟏𝟖. 𝟎𝟏𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = = 𝟏𝟒𝟒 𝒈 33 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La stechiometria delle reazioni Data la seguente reazione bilanciata, quale massa di acqua sarà necessaria per reagire completamente con 6.25 g di sodio? 𝟐 𝑵𝒂 𝒔 + 𝟐 𝑯𝟐 𝑶 𝒍 → 𝟐 𝑵𝒂𝑶𝑯 𝒂𝒒 + 𝑯𝟐 (𝒈) 𝒎𝑵𝒂 𝒎𝑯𝟐 𝑶 = 𝒏𝑯𝟐 𝑶 ∙ 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 𝒏𝑯𝟐 𝑶 = 𝒏𝑵𝒂 𝒏𝑵𝒂 = 𝑷𝑨𝑵𝒂 𝒎𝑵𝒂 𝟔. 𝟐𝟓 𝒈 −𝟏 = 𝟒. 𝟗𝟎 𝒈 𝒎𝑯𝟐 𝑶 = ∙ 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 = ∙ 𝟏𝟖. 𝟎𝟏𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑨𝑵𝒂 𝟐𝟐. 𝟗𝟖𝟗𝟖𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 34 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La stechiometria delle reazioni Atkins – Capitolo FL – n. L.1 pag. F103 X Stimate la quantità di Br2 (in moli) che può essere ottenuta da 0.30 mol di ClO2 nella reazione: 𝟔 𝑪𝒍𝑶𝟐 𝒈 + 𝟐 𝑩𝒓𝑭𝟑 𝒍 → 𝟔 𝑪𝒍𝑶𝟐 𝑭 𝒔 + 𝑩𝒓𝟐 𝒍 𝒏𝑪𝒍𝑶𝟐 𝟎. 𝟑𝟎 𝒎𝒐𝒍 𝒏𝑩𝒓𝟐 = = = 𝟎. 𝟎𝟓𝟎 𝒎𝒐𝒍 𝟔 𝟔 35 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La stechiometria delle reazioni Atkins – Capitolo FL – n. L.2 pag. F103 X Stimate la quantità di Cl2 (in moli) che può essere ottenuta da 0.75 mol di N2H2 nella reazione: 𝟑 𝑵𝟐 𝑯𝟐 𝒈 + 𝟒 𝑪𝒍𝑭𝟑 𝒈 → 𝟏𝟐 𝑯𝑭 𝒈 + 𝟑 𝑵𝟐 𝒈 + 𝟐 𝑪𝒍𝟐 𝒈 𝟐 ∙ 𝒏𝑵𝟐 𝑯𝟐 𝟐 ∙ (𝟎. 𝟕𝟓 𝒎𝒐𝒍) 𝒏𝑪𝒍𝟐 = = = 𝟎. 𝟓𝟎 𝒎𝒐𝒍 𝟑 𝟑 36 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Reagente limitante Il reagente limitante limita la quantità di prodotto che può essere ottenuto nella reazione Esempio… Data la seguente reazione bilanciata, quale massa di acqua si formerà a partire da 5.0 g di NaOH e 5.0 g di HCl? 𝑵𝒂𝑶𝑯 𝒂𝒒 + 𝑯𝑪𝒍 𝒂𝒒 → 𝑵𝒂𝑪𝒍 𝒂𝒒 + 𝑯𝟐 𝑶 𝒍 𝒎𝑵𝒂𝑶𝑯 𝟓. 𝟎 𝒈 Per ogni mole di NaOH 𝒏𝑵𝒂𝑶𝑯 = = = 𝟎. 𝟏𝟐 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑴𝑵𝒂𝑶𝑯 𝟑𝟗. 𝟗𝟗𝟕 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 reagisce 1 mol di HCl. HCl è in eccesso rispetto a NaOH. 𝒎𝑯𝑪𝒍 𝟓. 𝟎 𝒈 𝒏𝑯𝑪𝒍 = = −𝟏 = 𝟎. 𝟏𝟒 𝒎𝒐𝒍 NaOH è il reagente limitante. 𝑷𝑴𝑯𝑪𝒍 𝟑𝟔. 𝟒𝟔𝟏 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍 37 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Reagente limitante Esempio… Data la seguente reazione bilanciata, quale massa di acqua si formerà a partire da 5.0 g di NaOH e 5.0 g di HCl? 𝒏𝑵𝒂𝑶𝑯 = 𝟎. 𝟏𝟐 𝒎𝒐𝒍 Reagente limitante viene consumato completamente durante la reazione 𝒏𝑯𝑪𝒍 = 𝟎. 𝟏𝟒 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝒂𝑶𝑯 𝒂𝒒 + 𝑯𝑪𝒍 𝒂𝒒 → 𝑵𝒂𝑪𝒍 𝒂𝒒 + 𝑯𝟐 𝑶 𝒍 Inizio 0.12 mol 0.14 mol 0.0 mol 0.0 mol Durante - 0.12 mol - 0.12 mol + 0.12 mol + 0.12 mol Fine 0.0 mol 0.02 mol 0.12 mol 0.12 mol 𝒏𝑯𝟐𝑶 = 𝟎. 𝟏𝟐 𝒎𝒐𝒍 𝒎𝑯𝟐𝑶 = 𝒏𝑯𝟐𝑶 ∙ 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 = 𝟎. 𝟏𝟐 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝟏𝟖. 𝟎𝟏𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟐. 𝟐 𝒈 38 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Reagente limitante Atkins – Capitolo FM – n. M.5 pag. F114 La reazione seguente viene eseguita impiegando 12 mol di ClO2 e 5 mol di BrF3. Identificate il reagente in eccesso e determinate quante moli di ciascun prodotto si formeranno e quante moli di reagente in eccesso rimarranno inutilizzate. 𝟔 𝑪𝒍𝑶𝟐 𝒈 + 𝟐 𝑩𝒓𝑭𝟑 𝒍 → 𝟔 𝑪𝒍𝑶𝟐 𝑭 𝒔 + 𝑩𝒓𝟐 (𝒍) 𝟔 𝑪𝒍𝑶𝟐 𝒈 +𝟐 𝑩𝒓𝑭𝟑 𝒍 → 𝟔 𝑪𝒍𝑶𝟐 𝑭 𝒔 + 𝑩𝒓𝟐 (𝒍) Inizio 12 mol 5 mol 0 mol 0 mol Durante - 12 mol - (12‧2)/6= + 12 mol + 12/6 = - 4 mol + 2 mol Fine 0 mol 1 mol 12 mol 2 mol 39 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Reagente limitante Atkins – Capitolo FM – n. M.6 pag. F114 X La reazione seguente viene eseguita impiegando 12 mol di N2H4 e 12 mol di ClF3. Identificate il reagente in eccesso e determinate quante moli di ciascun prodotto si formeranno e quante moli di reagente in eccesso rimarranno inutilizzate. 𝟑 𝑵𝟐 𝑯𝟒 𝒈 + 𝟒 𝑪𝒍𝑭𝟑 𝒈 → 𝟏𝟐 𝑯𝑭 𝒈 + 𝟑 𝑵𝟐 𝒈 + 𝟐 𝑪𝒍𝟐 (𝒈) 𝟑 𝑵𝟐 𝑯𝟒 𝒈 +𝟒 𝑪𝒍𝑭𝟑 𝒈 → 𝟏𝟐 𝑯𝑭 𝒈 +𝟑 𝑵𝟐 𝒈 +𝟐 𝑪𝒍𝟐 (𝒈) Inizio 12 mol 12 mol 0 mol 0 mol 0 mol Durante - (12‧3)/4= - 12 mol + (12‧12)/4= + (12‧3)/4= + (12‧2)/4= - 9 mol + 36 mol + 9 mol + 6 mol Fine 3 mol 0 mol 36 mol 9 mol 6 mol 40 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Le soluzioni Miscele omogenee di due o più sostanza in un’unica fase Solvente Soluto Sostanza presente in quantità maggiore Sostanza presente in quantità minore Il soluto è disciolto nel solvente Gas disciolto in liquido Solido disciolto in liquido Liquido disciolto in liquido Solido disciolto in solido 42 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Le soluzioni Il processo tramite il quale il soluto viene disciolto nel solvente è detto dissoluzione. Solido disciolto in un liquido Soluto Solvente Soluzione 43 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Le soluzioni Il soluto viene circondato da molecole di solvente tramite un processo detto solvatazione (idratazione se il solvente è l’acqua) Soluti molecolari Soluti ionici Il composto non dissocia in soluzione, Il sale si dissocia negli ioni costituenti, molecole interagiscono che vengono solvatati separatamente 44 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Le soluzioni 𝑯𝟐 𝑶 𝑲𝑪𝒍 𝒔 𝑲+ 𝒂𝒒 + 𝑪𝒍− (𝒂𝒒) 𝑯𝟐 𝑶 𝑲𝟐 𝑺𝑶𝟒 𝒔 𝟐 𝑲+ 𝒂𝒒 + 𝑺𝑶𝟐− 𝟒 (𝒂𝒒) 𝑯𝟐 𝑶 𝑴𝒈(𝑵𝑶𝟑 )𝟐 𝒔 𝑴𝒈𝟐+ 𝒂𝒒 + 𝟐 𝑵𝑶− 𝟑 (𝒂𝒒) 45 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Le soluzioni Quantità massima di soluto che si può sciogliere in una data quantità di solvente Solubilità in acqua Soluzione nella quale il solido ha raggiunto la sua massima solubilità ed è presente anche come fase solida Saccarosio NaCl 2.15 kg/L 358 g/L CuSO4 316 g/L 46 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La concentrazione Misura delle quantità relative delle sostanze in soluzione: rapporto tra soluto e solvente Moli di soluto per litro di soluzione 𝒏𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝑪𝑴 = 𝑽𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 (𝑳) Diluito Concentrato Unità di misura: Unità di concentrazione: - Molarità 𝒎𝒐𝒍Τ𝑳 −𝟏 ≡ 𝑴 (𝒎𝒐𝒍𝒂𝒓𝒆) - Frazione molare 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝑳 - Massa percentuale Soluzione 1 M → contiene 1 mol di - Volume percentuale - Parti per milione soluto per ogni L di soluzione 47 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La concentrazione Qual è la concentrazione molare di una soluzione in cui 30.0 g di ioduro di potassio sono disciolti in 500.0 mL di acqua? 𝑷𝑴𝑲𝑰 = 𝑷𝑨𝑲 + 𝑷𝑨𝑰 = (𝟑𝟗. 𝟏𝟎𝟐 + 𝟏𝟐𝟔. 𝟗𝟎𝟒) 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟏𝟔𝟔. 𝟎𝟎𝟔 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏 𝒎Τ𝑷𝑴 𝟑𝟎. 𝟎 𝒈Τ𝟏𝟔𝟔. 𝟎𝟎𝟔 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝑪𝑴 = = = = 𝟎. 𝟑𝟔𝟏 𝑴 𝑽 𝑽 𝟎. 𝟓𝟎𝟎𝟎 𝑳 Qual è la massa di acido nitrico disciolta in 5.00 L di una soluzione 1.55 M? 𝑷𝑴𝑯𝑵𝑶𝟑 = 𝑷𝑨𝑯 + 𝑷𝑨𝑵 + 𝟑 ∙ 𝑷𝑨𝑶 𝒎 = 𝒏 ∙ 𝑷𝑴 = 𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝟕 + 𝟏𝟒. 𝟎𝟎𝟔𝟕 + 𝟑 ∙ 𝟏𝟓. 𝟗𝟗𝟗𝟒 𝒈∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟔𝟑. 𝟎𝟏𝟐𝟗 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏 = 𝑪𝑴 ∙ 𝑽 𝒎 = 𝑪𝑴 ∙ 𝑽 ∙ 𝑷𝑴 = 𝟏. 𝟓𝟓 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝑳−𝟏 𝟓. 𝟎𝟎 𝑳 𝟔𝟑. 𝟎𝟏𝟐𝟗 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟒𝟖𝟖 𝒈 48 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 La concentrazione Qual è la concentrazione molare degli ioni K+ e SO42- di una soluzione preparata disciogliendo 6.73 g di solfato di potassio in 250. 0 mL di acqua? 𝑯𝟐 𝑶 𝑲𝟐 𝑺𝑶𝟒 𝒔 𝟐 𝑲+ 𝒂𝒒 + 𝑺𝑶𝟐− 𝟒 (𝒂𝒒) 𝑷𝑴𝑲𝟐 𝑺𝑶𝟒 = 𝟐 ∙ 𝑷𝑨𝑲 + 𝑷𝑨𝑺 + 𝟒 ∙ 𝑷𝑨𝑶 = ( 𝟐 ∙ 𝟑𝟗. 𝟏𝟎𝟐 + 𝟑𝟐. 𝟎𝟔𝟒 + 𝟒 ∙ 𝟏𝟓. 𝟗𝟗𝟗𝟒) 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟏𝟕𝟒. 𝟐𝟔𝟔 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏 𝒎Τ𝑷𝑴 𝟔. 𝟕𝟑 𝒈Τ𝟏𝟕𝟒. 𝟐𝟔𝟔 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝑪𝑲𝟐 𝑺𝑶𝟒 = = = = 𝟎. 𝟏𝟓𝟒 𝑴 𝑽 𝑽 𝟎. 𝟐𝟓𝟎 𝑳 𝑪𝑺𝑶𝟐− = 𝑪𝑲𝟐𝑺𝑶𝟒 = 𝟎. 𝟏𝟓𝟒 𝑴 𝑪𝑲+ = 𝟐 ∙ 𝑪𝑲𝟐𝑺𝑶𝟒 = 𝟐 ∙ 𝟎. 𝟏𝟓𝟒 𝑴 = 𝟎. 𝟑𝟎𝟖 𝑴 𝟒 49 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Le frazioni molari Moli di soluto per moli totali di soluzione Se sono presenti più soluti 𝒏𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝒏𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝒏𝑨 𝝌= = 𝝌𝑨 = 𝒏𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒊 𝒏𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 + 𝒏𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒏𝑨 + 𝒏𝑩 + 𝒏𝑪 + ⋯ + 𝒏𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆 La somma delle frazioni molari di tutti i componenti di una soluzione è pari ad 1 Si sciolgono 21.5 g di cloruro di sodio in 250.0 mL di acqua. Qual è la frazione molare del sale? 𝑷𝑴𝑵𝒂𝑪𝒍 = 𝟓𝟖. 𝟒𝟒𝟑 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒎𝑯𝟐 𝑶 𝑽 ∙ 𝒅 (𝟐𝟓𝟎. 𝟎 𝒎𝑳)(𝟏. 𝟎𝟎𝟎 𝒈 ∙ 𝒎𝑳−𝟏 ) 𝒏𝑯𝟐 𝑶 = = = = 𝟏𝟑. 𝟖𝟖 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 = 𝟏𝟖. 𝟎𝟏𝟓𝟑 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍 −𝟏 𝑷𝑴 𝑷𝑴 𝟏𝟖. 𝟎𝟏𝟓𝟑 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒎𝑵𝒂𝑪𝒍 𝒏𝑵𝒂𝑪𝒍 𝟎. 𝟑𝟕𝟑 𝒎𝒐𝒍 𝒏𝑵𝒂𝑪𝒍 = = 𝟎. 𝟑𝟕𝟑 𝒎𝒐𝒍 𝝌𝑵𝒂𝑪𝒍 = 𝝌𝑵𝒂𝑪𝒍 = = = 𝟎. 𝟎𝟐𝟔𝟐 𝑷𝑴 𝒏𝑵𝒂𝑪𝒍 + 𝒏𝑯𝟐 𝑶 𝟎. 𝟑𝟕𝟑 𝒎𝒐𝒍 + 𝟏𝟑. 𝟖𝟖 𝒎𝒐𝒍 50 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Le frazioni molari Si sciolgono 8.00 g di canfora, C10H16O, in 425 mL di etanolo, C2H5OH. Qual è la frazione della canfora nella soluzione risultante? (d etanolo = 0.785 g‧mL-1) 𝑷𝑴𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔𝑶 = 𝟏𝟎 ∙ 𝑷𝑨𝑪 + 𝟏𝟔 ∙ 𝑷𝑨𝑯 + 𝑷𝑨𝑶 = 𝟏𝟓𝟐. 𝟐𝟑𝟖𝟒 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝑷𝑴𝑪𝟐𝑯𝟓𝑶𝑯 = 𝟐 ∙ 𝑷𝑨𝑪 + 𝟔 ∙ 𝑷𝑨𝑯 + 𝑷𝑨𝑶 = 𝟒𝟔. 𝟎𝟔𝟗𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒎𝑪𝟏𝟎 𝑯𝟏𝟔𝑶 𝟖. 𝟎𝟎 𝒈 𝒏𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝑶 = = = 𝟎. 𝟎𝟓𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑴 𝟏𝟓𝟐. 𝟐𝟑𝟖𝟒𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒎𝑪𝟐 𝑯𝟓 𝑶𝑯 𝑽 ∙ 𝒅 (𝟒𝟐𝟓 𝒎𝑳)(𝟎. 𝟕𝟖𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝑳−𝟏 ) 𝒏𝑪𝟐 𝑯𝟓𝑶𝑯 = = = −𝟏 = 𝟕. 𝟐𝟒 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑴 𝑷𝑴 𝟒𝟔. 𝟎𝟔𝟗𝟓𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍 𝒏𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝑶 𝟎. 𝟎𝟓𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝝌𝑪𝟏𝟎 𝑯𝟏𝟔𝑶 = 𝝌𝑪𝟏𝟎𝑯𝟏𝟔 𝑶 = = 𝟎. 𝟎𝟎𝟔𝟕𝟔 𝒏𝑪𝟏𝟎 𝑯𝟏𝟔𝑶 + 𝒏𝑪𝟐 𝑯𝟓𝑶𝑯 𝟎. 𝟎𝟓𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍 + 𝟕. 𝟐𝟒 𝒎𝒐𝒍 51 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Percentuale in peso (%p/p) Massa di soluto contenuta in 100 g di soluzione 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 % 𝒑Τ𝒑 = ∙ 𝟏𝟎𝟎 = ∙ 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 + 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒗𝒆𝒏𝒕𝒆 Calcolare la percentuale in peso di una soluzione ottenuta disciogliendo 2.00 g di Ca(NO3)2 in 750 g d’acqua. 𝟐. 𝟎𝟎 𝒈 % 𝒑Τ𝒑 = ∙ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟐𝟔𝟔 % 𝟐. 𝟎𝟎 𝒈 + 𝟕𝟓𝟎 𝒈 52 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Percentuale in peso (%p/p) Una soluzione acquosa di acido acetico al 6.02% in peso ha densità 1.01 g‧mL-1. Quale massa dell’acido sarà presente in 355 mL di tale soluzione? X 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 % 𝒑Τ𝒑 = ∙ 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 %𝒑/𝒑 ∙ 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 = 𝟏𝟎𝟎 %𝒑/𝒑 ∙ (𝒅 ∙ 𝑽) 𝟔. 𝟎𝟐 ∙ (𝟏. 𝟎𝟏 𝒈 ∙ 𝒎𝑳−𝟏 ) ∙ (𝟑𝟓𝟓 𝒎𝑳) 𝒎𝒂𝒄𝒊𝒅𝒐 𝒂𝒄𝒆𝒕𝒊𝒄𝒐 = = = 𝟐𝟏. 𝟔 𝒈 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 53 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Percentuale in peso (%p/p) Il cosiddetto acido muriatico concentrato è una soluzione al 33% in peso di acido cloridrico con densità pari a 1.161 g‧mL-1. Calcolarne la concentrazione molare. 𝑷𝑴𝑯𝑪𝒍 = 𝑷𝑨𝑯 + 𝑷𝑨𝑪𝒍 = 𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝟕 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 + 𝟑𝟓. 𝟒𝟓𝟑 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟑𝟔. 𝟒𝟔𝟏 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏𝑯𝑪𝒍 𝒏𝑯𝑪𝒍 𝑪𝑴𝑯𝑪𝒍 = = Considero 1 L di soluzione 𝑽𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 𝟏𝑳 %𝒑/𝒑 ∙ 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 %𝒑/𝒑 ∙ (𝒅 ∙ 𝑽) 𝟑𝟑 ∙ (𝟏. 𝟏𝟔𝟏 𝒈 ∙ 𝒎𝑳−𝟏 ) ∙ (𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒎𝑳) 𝒎𝑯𝑪𝒍 = = = = 𝟑𝟖𝟑 𝒈 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝑯𝑪𝒍 𝟑𝟖𝟑 𝒈Τ𝟑𝟔. 𝟒𝟔𝟏 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏𝑯𝑪𝒍 = 𝑪𝑴𝑯𝑪𝒍 = = 𝟏𝟎. 𝟓 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝑳−𝟏 𝑷𝑴 𝟏𝑳 54 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Percentuale peso su volume (%p/V) Massa di soluto contenuta in 100 mL di soluzione 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 (𝒈) %𝒑/𝒗 = ∙ 𝟏𝟎𝟎 𝑽𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 (𝒎𝑳) Calcolare la % p/v di una soluzione contenente 8.0 g di soluto in 3.500 L di soluzione. 𝟖. 𝟎 𝒈 % 𝒑Τ𝒗 = ∙ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟐𝟐 % 𝟑𝟓𝟎𝟎 𝒎𝑳 55 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Percentuale volume su volume (%V/V) Volume di soluto contenuta in 100 mL di soluzione 𝑽𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 (𝒎𝑳) %𝒗/𝒗 = ∙ 𝟏𝟎𝟎 𝑽𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 (𝒎𝑳) La concentrazione espressa in gradi (°) coincide con la percentuale volume su volume Se un vino ha gradazione alcolica 15° significa che ha concentrazione in volume di etanolo pari al 15%. Calcolare che volume di etanolo sarà presente in una bottiglia da 750 mL di tale vino. %𝒗/𝒗 ∙ 𝑽𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 𝟏𝟓 ∙ 𝟕𝟓𝟎 𝒎𝑳 𝑽𝒆𝒕𝒂𝒏𝒐𝒍𝒐 = = = 𝟏𝟏𝟐 𝒎𝑳 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 56 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Parti per milione (ppm) Massa di soluto contenuta in 1‧106 g di soluzione 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝒑𝒑𝒎 = ∙ 𝟏𝟎𝟔 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 Nell’acqua di alcuni acquedotti cittadini è possibile trovare ioni argento, con concentrazione media di 0.028 ppm. Quale massa d’acqua di rubinetto occorrono per recuperare 1.00 g di argento? 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒐 𝟔 𝟏. 𝟎𝟎 𝒈 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 = ∙ 𝟏𝟎 = ∙ 𝟏𝟎𝟔 = 𝟑. 𝟔 ∙ 𝟏𝟎𝟕 𝒈 𝒑𝒑𝒎 𝟎. 𝟎𝟐𝟖 57 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Concentrazioni Masterton - Capitolo 10 - n. 15 pag. 280 L’etichetta di una bottiglia di acido fosforico riporta «85.0 % H3PO4 in massa; densità = 1.689 g/cm3». Calcolate la molarità e la frazione molare dell’acido fosforico nella soluzione. 𝑷𝑴𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 = 𝟑 ∙ 𝑷𝑨𝑯 + 𝑷𝑨𝑷 + 𝟒 ∙ 𝑷𝑨𝑶 = 𝟑 ∙ 𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝟕 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 + 𝟑𝟎. 𝟗𝟕𝟑𝟖 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 + 𝟒 ∙ 𝟏𝟓. 𝟗𝟗𝟗𝟒 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟗𝟕. 𝟗𝟗𝟓𝟑 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 %𝒑/𝒑 ∙ 𝒎𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 %𝒑/𝒑 ∙ (𝒅 ∙ 𝑽) 𝒎𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 = = 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 𝟖𝟓. 𝟎 ∙ (𝟏. 𝟔𝟖𝟗 𝒈 ∙ 𝒎𝑳−𝟏 ) ∙ (𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒎𝑳) = = 𝟏. 𝟒𝟑 ∙ 𝟏𝟎𝟑 𝒈 𝟏𝟎𝟎 58 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Concentrazioni Masterton - Capitolo 10 - n. 15 pag. 280 Continua.. 𝒎𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 𝒏 𝒏𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 𝒏𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 𝒏𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 = 𝑪𝑴 = 𝑪𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 = = 𝑷𝑴 𝑽(𝑳) 𝑽𝒔𝒐𝒍𝒖𝒛𝒊𝒐𝒏𝒆 𝟏𝑳 𝟏. 𝟒𝟑 ∙ 𝟏𝟎𝟑 𝒈 𝟏𝟒. 𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝒏𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 = = 𝟏𝟒. 𝟓 𝐦𝐨𝐥 𝑪𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 = = 𝟏𝟒. 𝟓 𝑴 𝟗𝟕. 𝟗𝟗𝟓𝟑𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝟏𝑳 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 = 𝟐 ∙ 𝑷𝑨𝑯 + 𝑷𝑨𝑶 = 𝟐 ∙ 𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝟕 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 + 𝟏𝟓. 𝟗𝟗𝟗𝟒 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟏𝟖. 𝟎𝟏𝟓𝟑 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒎𝑯𝟐𝑶 𝒅∙𝑽 (𝟏. 𝟎𝟎 𝒈 ∙ 𝒎𝑳−𝟏 )(𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒎𝑳) 𝒏𝑯𝟐 𝑶 = = = = 𝟓𝟓. 𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 𝑷𝑴𝑯𝟐 𝑶 𝟏𝟖. 𝟎𝟏𝟓𝟑 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 𝒏𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 𝟏𝟒. 𝟓 𝒎𝒐𝒍 𝑿𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 = = = = 𝟎. 𝟐𝟎𝟕 𝒏𝒕𝒐𝒕 𝒏𝑯𝟑 𝑷𝑶𝟒 + 𝒏𝑯𝟐 𝑶 (𝟏𝟒. 𝟓 𝒎𝒐𝒍 + 𝟓𝟓. 𝟓 𝒎𝒐𝒍) 59 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Diluizioni Diminuzione della concentrazione di una soluzione per aggiunta di solvente puro o di una soluzione meno concentrata Diluizione per aggiunta di solvente Diluizione per mescolamento + = Dopo la diluizione è presente la stessa quantità di La soluzione finale avrà una quantità di soluto e un soluto in un volume maggiore di soluzione volume pari alla somma delle soluzioni 60 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Diluizioni Soluzione Soluzione Soluzione concentrata diluita CM1 = Concentrazione iniziale Aggiunta di CM2 = Concentrazione finale V1 = Volume iniziale solvente V2 = Volume finale n1 = numero di moli iniziale n2 = numero di moli finale Dopo la diluizione è presente lo stesso numero di moli in un volume maggiore di soluzione: 𝒏𝟏 = 𝒏𝟐 𝑪𝑴𝟏 ∙ 𝑽𝟏 = 𝑪𝑴𝟐 ∙ 𝑽𝟐 61 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Diluizioni Quale concentrazione finale si ottiene se si aggiungono 100 mL di solvente a 0.60 L di una soluzione 0.500 M di acido solforico? 𝑪𝑴𝟏 ∙ 𝑽𝟏 (𝟎. 𝟓𝟎𝟎 𝑴) ∙ (𝟎. 𝟔𝟎 𝑳) 𝑪𝑴𝟐 = = = 𝟎. 𝟒𝟑 𝑴 𝑽𝟐 𝟎. 𝟔𝟎 𝑳 + 𝟎. 𝟏𝟎𝟎 𝑳 Quanta acqua occorre aggiungere a 2.50 L di una soluzione 0.230 M di nitrato d’argento per diluirla fino ad una concentrazione pari a 0.100 M? 𝑪𝑴𝟏 ∙ 𝑽𝟏 (𝟎. 𝟐𝟑𝟎 𝑴) ∙ (𝟐. 𝟓𝟎 𝑳) 𝑽𝟐 = = = 𝟓. 𝟕𝟓 𝑳 𝑪𝑴𝟐 𝟎. 𝟏𝟎𝟎 𝑴 𝑽𝒅𝒂 𝒂𝒈𝒈𝒊𝒖𝒏𝒈𝒆𝒓𝒆 = 𝑽𝟐 − 𝑽𝟏 = 𝟓. 𝟕𝟓 𝑳 − 𝟐. 𝟓𝟎 𝑳 = 𝟑. 𝟐𝟓 𝑳 62 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Diluizioni Qual è la concentrazione molare del solfato di rame(II) nella soluzione ottenuta per diluizione a 10.0 mL di 4.00 mL di CuSO4 0.0250 M? 𝑪𝑴𝟏 ∙ 𝑽𝟏 (𝟎. 𝟎𝟐𝟓𝟎 𝑴) ∙ (𝟒. 𝟎𝟎 𝒎𝑳) 𝑪𝑴𝟐 = = = 𝟎. 𝟎𝟏 𝑴 𝑽𝟐 𝟏𝟎. 𝟎 𝒎𝑳 Dell’acqua viene fatta evaporare da 125 mL di una soluzione 0.198 M di K2SO4 fin quando il suo volume diventa 105 mL. Qual è la molarità di K2SO4 nella soluzione rimanente? 𝑪𝑴𝟏 ∙ 𝑽𝟏 (𝟎. 𝟏𝟗𝟖 𝑴)(𝟏𝟐𝟓 𝒎𝑳) 𝑪𝑴𝟐 = = = 𝟎. 𝟐𝟑𝟔 𝑴 𝑽𝟐 𝟏𝟎𝟓 𝒎𝑳 63 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Diluizioni Soluzione Soluzione Finale La soluzione finale avrà una quantità di soluto e un A B volume pari alla somma delle soluzioni di partenza + = 𝒏 𝑨 + 𝒏𝑩 𝑪𝑴 = VA VB VA + VB 𝑽𝑨 + 𝑽𝑩 nA nB nA + nB Calcolare la concentrazione di una soluzione acquosa di nitrato di magnesio ottenuta mescolando 500 mL di una soluzione 0.3 M e 200 mL di una soluzione 0.2 M. (𝑪𝑨 ∙ 𝑽𝑨 ) + (𝑪𝑩 ∙ 𝑽𝑩 ) (𝟎. 𝟑 𝑴 ∙ 𝟓𝟎𝟎 𝒎𝑳) + (𝟎. 𝟐 𝑴 ∙ 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝑳) 𝑪𝑴 = = = 𝟎. 𝟐𝟕 𝑴 𝑽𝑨 + 𝑽𝑩 𝟓𝟎𝟎 𝒎𝑳 + 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝑳 64 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Diluizioni Masterton - Capitolo 10 - n. 11 pag. 280 Descrivete come preparereste 1.00 L di una soluzione di idrossido di bario 0.750 M partendo da: (a) Idrossido di bario solido. (b) Una soluzione di idrossido di bario 6.00 M 𝑷𝑴𝑩𝒂(𝑶𝑯)𝟐 = 𝑷𝑨𝑩𝒂 + 𝟐 ∙ 𝑷𝑨𝑶 + 𝟐 ∙ 𝑷𝑨𝑯 𝒎 = 𝒏 ∙ 𝑷𝑴 = 𝟏𝟑𝟕. 𝟑𝟒 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 + 𝟐 ∙ 𝟏𝟓. 𝟗𝟗𝟗𝟒 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 + 𝟐 ∙ 𝟏. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝟕 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒏 = 𝑪𝑴 ∙ 𝑽 = 𝟏𝟕𝟏. 𝟑𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 𝒂 𝒎 = 𝒏 ∙ 𝑷𝑴 = 𝑪 ∙ 𝑽 ∙ 𝑷𝑴 = 𝟎. 𝟕𝟓𝟎 𝒎𝒐𝒍 ∙ 𝑳−𝟏 𝟏. 𝟎𝟎 𝑳 𝟏𝟕𝟏. 𝟑𝟓 𝒈 ∙ 𝒎𝒐𝒍−𝟏 = 𝟏𝟐𝟖 𝒈 𝑪𝟐 ∙ 𝑽𝟐 (𝟎. 𝟕𝟓𝟎 𝑴) ∙ (𝟏. 𝟎𝟎 𝑳) 𝑪𝑴𝟏 ∙ 𝑽𝟏 = 𝑪𝑴𝟐 ∙ 𝑽𝟐 (𝒃) 𝑽𝟏 = = = 𝟎. 𝟏𝟐𝟓 𝑳 Porto ad 1L 𝑪𝟏 𝟔. 𝟎𝟎 𝑴 65 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Preparazione di soluzioni a titolo noto per pesata 1) Pesare il soluto in un contenitore di piccole dimensioni (beaker, navicella per pesata) 2) Trasferire il solido pesato in un matraccio facendo uso di un imbuto, aiutandosi a recuperare eventuali residui rimasti nel contenitore in cui Acqua si è pesato e/o sull’imbuto con una distillata spruzzetta d’acqua Spatola Soluto 3) Continuare ad aggiungere acqua, Matraccio sempre tramite l’imbuto 4) Quando il matraccio è pieno circa Tacca per metà, tapparlo e agitare in modo da facilitare il processo di dissoluzione 5) Continuare ad aggiungere acqua a poco a poco fino alla tacca (portare a volume) 66 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Preparazione di soluzioni a titolo noto per pesata Si deve far modo che il menisco Gli occhi devono essere alla stessa sia tangente alla tacca altezza della tacca per evitare l’errore di parallasse Menisco 67 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Preparazione di soluzioni a titolo noto per pesata Per prelevare volumi noti di soluzione si usano le pipette Tarate (Più accurate) Graduate (meno accurate) Permettono di prelevare un Permettono di prelevare più unico volume volumi 68 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Preparazione di soluzioni a titolo noto per diluizione 1) Inserire il propipetta sull’apertura superiore della pipetta 2) Eliminare l’aria dalla camera superiore premendola contemporaneamente alla valvola A 3) Immergere l’estremità inferiore della 1 2 3 4 pipetta nella soluzione da prelevare e premere la valvola S finché non si è A prelevato il volume desiderato, quindi rilasciare la valvola S ed estrarre la pipetta dalla soluzione 4) Inserire l’estremità inferiore della pipetta nel collo del matraccio e svuotarla al suo S interno premendo la valvola E E 69 Giammarco Meloni - Università degli Studi di Cagliari, Laurea Triennale in Biologia (pari) - Laboratorio di Chimica - A.A. 2024-2025 Lezione 4 Preparazione di soluzioni a titolo noto per diluizione Tacca Pipetta tarata Acqua distillata Tacca Soluzione Soluzion madre e diluita 1 2 3, 4 1) Prelevare con una pipetta graduata o tarata la 3) Aggiungere acqua (con l’aiuto di un imbuto ) fino a quantità necessaria della soluzione di partenza quando il matraccio è pieno circa per metà, quindi più concentrata (soluzione madre) tapparlo e agitare per omogeneizzare la soluzione 2) Trasferire il la soluzione prelevata all’interno di un 4) Portare a volume aggiungendo acqua a poco a matraccio pulito del volume richiesto poco 70