La chimica è una scienza sperimentale in cui l’avanzamento della conoscenza
si basa su fatti sperimentali riproducibili e interpretabili: come procedere?
macroscopico (osservo e lavoro) microscopico (penso)
simbolico (rappresento)
Osservo un
fenomeno
Formulo una
teoria
Il metodo scientifico
SI
(condizioni controllate
e riproducibili)
Misuro una o
più grandezze
Registro i dati
Formulo una
nuova ipotesi
Formulo
un’ipotesi
NO
I risultati
confermano
l’ipotesi
Verifico con altri
esperimenti
«nessuna quantità di esperimenti potrà dimostrare che ho ragione;
un unico esperimento potrà dimostrare che ho sbagliato»
Dato sperimentale: la misura
Valore
MISURARE una GRANDEZZA
significa
confrontare quella grandezza con un'altra di
riferimento, ad essa omogenea, detta
unità di misura.
Dimensione
Unità di Misura SI (1960)
Fondamentali
Sensibilità
(cifre significative)
Derivate
Accuratezza
(valor medio/valor vero)
e
Precisione
(riproducibilità)
(dipendono dal metodo e dall’operatore)
Errore
sistematico (incide su accuratezza)
casuale
(incide su precisione)
Cifre
significative
Elaborazione
dei dati
Esperimenti sulla fermentazione
del vino
Legge della conservazione
delle masse (Lavoisier)
50 g Cu + 25 g S = 75 g CuS
50 g Cu + 25 g S = 75 g CuS
50 g Cu + 50 g S = 75 g CuS + 25 g S
Legge delle proporzioni
definite (Proust)
Legge delle proporzioni
multiple (Dalton):
Prima teoria atomica
(Dalton)
1. materia costituita da particelle
indivisibili dette atomi
NO
NO2
N2O
N2O3
N2O5
N(cost)
14 g
14 g
14 g
14 g
14 g
2.
Ma… le masse atomiche? E le formule chimiche?
3.
O
16 g
32 g
8g
24 g
40 g
4.
16/8=2
32/8=4
8/8=1
24/8=3
40/8=5
5.
Da studi sui gas!
Legge di combinazione dei volumi
P, T
Avogadro
(1776-1856)
Gay-Lussac
(1778-1850)
Ipotesi di Avogadro: volumi uguali di gas
nelle stesse condizioni di P e T contengono
lo stesso numero di particelle
Ipotesi di Cannizzaro: molecola biatomica dell’idrogeno
(H2 ) con massa molecolare 2!
Da Vx/ VH2 => rapporti in massa (per ipotesi Avogadro) =>
massa molecolare gas
Masse atomiche riferite alla massa 2 dell’idrogeno!
amu (atomic mass unity) o Da (Dalton)
1 amu = 12ma parte della massa di un atomo di 12C
OGGI:
Cannizzaro
(1826-1910)
1 atomo di 12C pesa 1,992x10-26 kg => 1 amu pesa 1,660x10-27 kg
In amu si esprime:
la massa degli atomi come Massa Atomica relativa
la massa delle molecole come Massa Molecolare relativa
la massa dei composti ionici come Massa Formale relativa
la massa delle particelle subatomiche
Dato un elemento
Isotopi
Determinazione delle masse atomiche
e molecolari: la spettrometria di massa
Abbondanza
isotopica
Massa Atomica
media
6C
ha 15 isotopi, ma solo 3 sono naturali:
12C (98,93%)
13C (1,07%)
14C radioattivo (emivita 5700 anni)
1
2H 3H radioattivo (emivita 12,32 anni)
1H ha 3 isotopi naturali: H
macroscopico (osservo e lavoro)
microscopico (penso)
simbolico (rappresento)
1 atomo di 12C pesa 1,992x10-26 kg
0,012 kg di 12C / 1,992x10-26 kg/atomo = 6,02x1023 atomi
12 g di 12C contengono 6,02x1023 atomi = numero di Avogadro
la mole:
è il tramite tra il microscopico
e il macroscopico!
m (g) : M (g mol-1) = n (mol)
CoCl2 2 H2O
grafite (C)
K2Cr2O7
KMnO4
CoCl2 6 H2O
Massa atomica/molecolare/
formale (amu)
Massa molare (g mol-1)
NaCl
Antimonio (Sb)
CuSO4 5 H2O
rame (Cu)
342 g saccarosio
46 g etanolo
63.546 amu
180 g glucosio
18 g acqua
32.066 amu
24.305 amu
118.71 amu
278 g FeSO4 7H2O
58 g NaCl
28.086 amu
100 g CaCO3
78 g Na2O2
mole
Reazione chimica
Equazione chimica
STECHIOMETRIA:
Studio sistematico QUANTITATIVO
delle trasformazioni chimiche
Legge della conservazione delle masse
Eq. non bilanciata
Bilanciamento delle
masse
Coefficienti
stechiometrici
Eq. bilanciata!
Cosa succede se i reagenti non sono presenti nei corretti rapporti
stechiometrici?
2 H2 + O2 = 2 H2O
2:1:2
Reagente limitante!
2
5
1
Prodotto
1
1
Reagenti
Qual è il reagente
limitante?