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Il numero di Avogadro, o costante di Avogadro (NA ) , rappresenta il numero di atomi di carbonio in esattamente 12 grammi di un campione completamente puro dell’isotopo di carbonio-12 . Allo stesso tempo, rappresenta il numero di unità contenute in 1 mol di qualsiasi sostanza e ha un valore di 6.022 .10 23 mol -1 .
Insomma, capire il numero di Avogadro e saperlo usare per fare calcoli in chimica è il modo più diretto per comprendere il concetto di mole, centrale in questa branca della scienza. Ecco perché, in questo articolo, mostreremo, passo dopo passo, come risolvere due tipici problemi di chimica che prevedono l’uso del numero di Avogadro.
Inizieremo con un problema semplice per spiegare le basi necessarie, per poi passare a un problema più complesso che prevede diversi calcoli separati.
problema 1
dichiarazione
Determina il numero di molecole d’acqua in una goccia di questo liquido, sapendo che pesa 0,500 g. Dati: PA H = 1 amu, PA O = 16 amu.
Soluzione
Come sempre quando risolviamo qualsiasi problema, dobbiamo iniziare analizzando la dichiarazione ed estraendo i dati rilevanti. In questo caso abbiamo solo come informazione il fatto che si tratti di acqua, la massa della goccia ei pesi atomici di idrogeno e ossigeno.
m d’acqua = 0,500 g
La formula molecolare dell’acqua è H 2 O, quindi il suo peso molecolare è:
L’ignoto è il numero di molecole d’acqua, che è rappresentato dalla lettera maiuscola N. In questo modo differisce dal numero di moli che è rappresentato dalla n minuscola . Vale a dire:
N acqua = ?
Per risolvere questo problema, così come la maggior parte dei problemi che coinvolgono la costante di Avogadro, viene utilizzata la relazione tra il numero di particelle e il numero di moli, che è la seguente:
In questo caso particolare, siamo interessati a trovare N, quindi dobbiamo riorganizzare questa equazione. Inoltre, è sempre opportuno identificare sia i numeri di moli che stiamo calcolando, sia i numeri di particelle con la particolare sostanza, atomo o ione in questione, per evitare confusione nel calcolo delle moli o dei numeri di particelle di più sostanze nella stessa problema (cosa che faremo nel prossimo problema).
Quindi, la formula che useremo per trovare il numero di particelle d’acqua sarà:
Come puoi vedere, per calcolare l’incognita che vogliamo abbiamo bisogno del numero di moli d’acqua. Fortunatamente, questi possono essere calcolati dalla massa d’acqua utilizzando la seguente equazione:
Siccome abbiamo il peso molecolare dell’acqua (PM) che è numericamente uguale alla sua massa molare (ma con unità diverse), allora abbiamo già tutto quello che serve per risolvere il problema. Possiamo prima calcolare le moli e poi sostituirle nella formula per il numero di particelle, oppure possiamo sostituire l’espressione per le moli nell’equazione precedente ed eseguire un singolo calcolo.
In questo caso, faremo il secondo:
Quindi, in una goccia d’acqua di 0,500 g ci sono 1.673,10· 22 molecole d’acqua. Si noti che il numero di molecole, N, è un numero puro. Cioè, non ha unità. Dobbiamo posizionare le unità alla fine in modo appropriato a ciò che stiamo calcolando, in questo caso, molecole d’acqua.
problema 2
dichiarazione
Determinare il numero di ioni solfato e il numero di atomi di ossigeno totali presenti in un campione di 10 mg di solfato di alluminio idrato la cui formula è Al 2 (SO 4 ) 3 .18H 2 O. La massa molare del sale è 666,42 g.mol -1 .
Soluzione
Ancora una volta vogliamo determinare un numero di particelle, ma in questo caso non è l’intero composto (come nel caso dell’acqua) ma alcune parti della sostanza. Dobbiamo iniziare trasformando la massa in grammi poiché abbiamo la massa molare in grammi per mole :
Con questi dati possiamo calcolare il numero di molecole o unità di formula del sale che sono presenti nel campione nello stesso modo come abbiamo fatto nel problema precedente. Ma non è questo che vogliamo determinare.
Tuttavia, dalla formula molecolare possiamo stabilire le semplici relazioni stechiometriche che ci permetteranno di calcolare ciò di cui abbiamo bisogno:
Ora, possiamo vedere dalla formula che ci sono 3 ioni solfato per ogni unità formula di sale. Quindi possiamo convertire unità di sale in ioni solfato semplicemente moltiplicando per questo rapporto stechiometrico:
Per il numero di atomi di ossigeno bisogna sommare tutti gli ossigeni presenti negli ioni solfato e quelli presenti nelle molecole d’acqua:
Con questa relazione, calcoliamo il numero di ossigeni nel campione dal numero di unità della formula come abbiamo fatto con gli ioni solfato:
Riferimenti
Numero di Avogadro. (2021, 25 giugno). Estratto da https://chem.libretexts.org/@go/page/53765
Il numero di Avogadro e la talpa. (2021, 3 gennaio). Estratto da https://bio.libretexts.org/@go/page/8788
Marrone, T. (2021). Chimica: The Central Science (11a ed.). Londra, Inghilterra: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS e Herranz, ZR (2020). Chimica (10a ed.). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
La Mole e la Costante di Avogadro. (2020, 15 agosto). Estratto da https://chem.libretexts.org/@go/page/1338
