uma e grammi/mol

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Rosa

2018-03-03 05:53

Buongiorno volevo sapere se ci sia una differenza tra umae grammi su mole. Mi sembra che a livello pratico non ci sia differenza ma concettualmente ce ne sono?

Grazie

NaClO

2018-03-03 08:53

L’unita di massa atomica (abbreviato uma) è la dodicesima parte della massa atomica del carbonio 12. Il peso atomico è la massa dell’atomo. Si misura in uma. Quindi, l’uma è l’unità di misura, il peso atomico è il risultato della misura. I grammi su mole sono sono collegati all’uma per il fatto che equivalgono al peso atomico ed il peso atomico si misura in uma.

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LuiCap

2018-03-03 12:43

Una grandezza fisica, chimica, elettrica, biochimica, ecc... è caratterizzata da:

- una definizione: ad esempio, quantità di materia

- un nome: proseguendo l'esempio, massa

- un simbolo: m

Ogni grandezza fisica, chimica, elettrica, ecc... possiede una unità di misura che, a sua volta, è caratterizzata da:

- una definizione: quantità prestabilita della grandezza adottata per convenzione e utilizzata come termine di riferimento per la misura di grandezze della stessa tipologia

- un nome: nel Sistema Internazionale delle unità di misura (SI) il nome dell'unità di misura della massa è il chilogrammo. La massa campione è un cilindro di diametro di 39 mm, di altezza di 39 mm ed è realizzato in una lega di platino (90%) e iridio (10%); è conservata presso il National Institute of Standards and Technology, USA. A tale massa campione è stato attribuito convenzionalmente il valore numerico unitario, cioè 1 chilogrammo

- un simbolo: kg

Detto ciò, quando nel linguaggio comune diciamo "il signor Rossi pesa 70 chilogrammi"[/i scientificamente dovremmo dire "il corpo del signor Rossi ha una massa di 70 chilogrammi".

Questo significa che il corpo del signor Rossi è formato da "materiali" diversi, solidi, liquidi e gassosi, quindi la quantità di materia che egli possiede ha una massa che è 70 volte maggiore della massa campione di 1 chilogrammo, ovvero:

massa del signor Rossi = 70 · 1 chilogrammo = 70 chilogrammi

m = 70 · 1 kg = 70 kg

In definitiva, la massa di un corpo è sempre una misura relativa ad una misura campione adottata come riferimento.

Questi concetti devono essere ben chiari prima di passare alla massa degli atomi che affronterò al più presto.

Intanto lascio questa domanda:

Qual è la massa di un atomo di idrogeno avente 1 protone, 1 elettrone e 1 neutrone???

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Rosa

2018-03-03 19:27

La massa di 1 atomo di H non coincide con il peso atomico 1.008uma se lo devo scrivere in kg devo moltiplicare per 1.66*10^-27kg?


Ringrazio sia Lei sia l'altro utente

LuiCap

2018-03-03 19:54

Esatto.

Perciò 1,66·10^-27 kg cosa rappresenta???

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Rosa

2018-03-03 20:38

1.66*10^-27 sarebbe 1/12 della massa in kg del C-12, 1.66×10^-27=1/12×(1.99×10^-26 kg, la massa di C-12)?

LuiCap

2018-03-03 21:06

Quindi:

1,66·10^-27 kg = 1 u

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LuiCap

2018-03-04 16:52

Come ho già spiegato nella precedente risposta, qualsiasi grandezza e qualsiasi unità di misura sono caratterizzate da una definizione, un nome un simbolo.

Grandezza:

- definizione: massa atomica relativa: è il rapporto tra la massa assoluta di un "tot" numero di atomi o molecole di una sostanza e la massa assoluta dello stesso "tot" numero di atomi o molecole di un campione preso come riferimento. Dal 1961 il Sistema Internazionale delle unità di misura ha adottato come campione di riferimento per le masse degli atomi l’isotopo più diffuso in natura del carbonio, il carbonio-12, la cui massa assoluta è di 1,99·10^-26 kg.

Questa è una massa assoluta, cioè se immaginiamo di mettere sul piatto di una bilancia 1 atomo di C-12, sull'altro piatto dobbiamo mettere un corpo avente una massa di 1,99·10^-26 kg, che è una massa infinitamente più piccola della massa di riferimento di 1 kg adottata dal SI. In altre parole 1 atomo di C-12 pesa 1,99·10^-26 volte in meno della massa campione di 1 kg.

- nome: Peso Atomico nel caso di sostanze formate da atomi o Peso Molecolare nel caso di sostanze formate da molecole; il sostantivo "peso" è rimasto anche se deve essere chiaro che si tratta di massa.

- simbolo: PA o PM.

Unità di misura della grandezza

- definizione: nel SI il valore numerico della massa di riferimento è 1/12 della massa assoluta di un atomo di C-12, cioè 1,99·10^-26 kg/12 = 1,66·10^-27 kg = 1,66·10^-24 g

- nome: a tale massa è attribuito il nome di unità di massa atomica, cioè 1,66·10^-24 g = 1 unità di massa atomica.

- simbolo: u

Riassumendo:

Il Peso Atomico e il Peso Molecolare di una sostanza sono delle masse relative la cui unità di misura può essere il chilogrammo (e i suoi sottomultipli) oppure l'unità di massa atomica. In quest'ultimo sistema di riferimento, il Peso Atomico del carbonio-12 é:

1,99·10^-23 g / 1,66·10^-24 g/u = 12 u

L’unità di massa atomica è un’unità di misura incredibilmente piccola, adatta proprio ad esprimere valori di massa di particelle così piccole quali appunto gli atomi. Per rendersi conto dell’ordine di grandezza di questa unità, basta calcolare a quante unità di massa atomica corrisponde 1 g di sostanza:

1,66·10^-24 g : 1 u = 1 g : x

x = 6,02·10^23 u

Il problema è che una bilancia che misura delle masse in g così piccole non esiste.

Per risolvere il problema è necessario stabilire una relazione tra la massa delle sostanze e il numero di particelle (atomi o molecole) che le costituiscono.

Prendiamo in considerazione, ad esempio, carbonio e magnesio e confrontiamo le masse relative dei loro atomi, arrotondando i loro pesi atomici all’unità:

u g_mol_1.jpg
u g_mol_1.jpg

Con un semplice ragionamento logico abbiamo ottenuto un risultato sorprendente: riusciamo a pesare quantità di carbonio e di magnesio che sono diverse ma che contengono lo stesso numero di atomi!!!

Questo risultato si può estendere a tutte le sostanze, elementi e composti: masse in grammi di sostanze diverse che corrispondono numericamente ai valori dei rispettivi pesi atomici o pesi molecolari sono costituite dallo stesso numero di particelle (atomi o molecole).

Ad esempio, in 55,85 g di ferro (PA = 55,85 u) ci sono tanti atomi quante sono le molecole contenute in 18,02 g di acqua (PM = 18,02).

Questa relazione tra una precisa massa di sostanza e il corrispondente numero di molecole è così importante che ad essa corrisponde la seguente grandezza fondamentale del SI:

Grandezza

- definizione: chimical amount (quantità chimica), in italiano quantità di sostanza: numero di particelle contenute in una determinata massa di sostanza

- nome: mole

- simbolo: n

Unità di misura della grandezza

- definizione: quantità di sostanza costituita da un numero di particelle (atomi o molecole) uguale al numero di atomi che costituiscono 12 g di carbonio-12; questo numero di particelle si chiama numero di Avogadro e si indica con il simbolo N; il suo valore numerico è stato determinato con grande accuratezza anche se, per comodità di calcolo, viene di solito arrotondato a quattro cifre significative:

N = 6,022·10^23 particelle/mol

- nome: mole

- simbolo: mol

Riassumendo:

Una mole di una qualunque sostanza è costituita dallo stesso numero di atomi o di molecole uguali al numero di Avogadro e ha una massa in grammi numericamente uguale al Peso Atomico o al Peso Molecolare della sostanza.

In conclusione, possiamo dire che per contare le invisibili particelle della materia è sufficiente avere a disposizione una bilancia, in quanto la mole è l’indispensabile “interprete” tra il numero di particelle e la massa della sostanza costituita da queste particelle.

u g_mol_2.jpg
u g_mol_2.jpg

Per l’acido borico H3BO3 abbiamo:

Massa atomica relativa (MAR) = Peso Molecolare (PM) = 61,83 u

1 mol di H3BO3 contiene 6,022·10^23 molecole di H3BO3

1 mol di H3BO3 ha una massa di 61,83 g

Massa Molare (MM) = 61,83 g/mol


Per chi non ha voglia di leggere tutto il papiro, una risposta rapida è questa:

Ad esempio, per il Ferro:

PA = 55,85 u significa che la massa di un tot di atomi di ferro è 55,85 volte maggiore di 1/12 della massa di un tot di atomi di carbonio-12

MM = 55,85 g/mol significa 1 mole di ferro, che è uguale a 6,022·10^23 atomi di ferro, ha una massa di 55,85 g

Questo significa che se pesiamo sulla bilancia 100 g di ferro, il numero delle moli sono:

n = m/MM

n = 100 g/55,85 g/mol = 1,79 mol

e non

n = m/PA

n = 100 g/55,85 u = 1,79 g/u

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Rosa

2018-03-04 17:25

Leggerò tutto, lo stamperò e non so come ringraziarLa. A proposito di H3BO3 acido borico, feci un esercizio di nomenclatura e sbagliai la formula pensando che fosse HBO2(scusi l'orrore) ma come facevo a prevedere che la formula volesse 3 H e 3O dato il nome "acido borico (III)"?


Grazie infinite per l'impegno e la passione che profonde per le varie spiegazioni.

LuiCap

2018-03-05 13:35

Risulta evidente dalla mia ultima risposta che, introducendo la grandezza quantità di sostanza la cui unità di misura è la mole, ne deriva un'altra importante grandezza che i chimici utilizzano per i loro calcoli, la Massa Molare.

Grandezza

- definizione: massa di una mole di sostanza

- nome: Massa Molare

- simbolo: MM

Unità di misura della grandezza

- definizione: massa in grammi di una mole di sostanza

- nome: grammo su mole

- simbolo: g/mol

La Massa Molare di una sostanza coincide numericamente con il Peso Atomico o con il Peso Molecolare della sostanza espresso in unità di massa atomica.

Ovviamente non si tratta di una coincidenza fortuita, perché sia la definizione di mole che quella di unità di massa atomica si basano sulla massa assoluta del carbonio-12: una mole è pari al numero di atomi contenuti in 12 g di carbonio-12 e un'unità di massa atomica è tale che la massa atomica di carbonio-12 vale proprio 12 u.

Calcoliamo quale è la massa di una mole di unità di massa atomica di carbonio-12:

1 mol · 6,022·10^23 mol^-1 · 1,66·10^-24 g = 1,00 g

Di conseguenza, visto che una mole di unità di massa atomica pesa un grammo, una mole di un qualsiasi multiplo dell'unità di massa atomica corrisponde a una massa in grammi che coincide numericamente con il multiplo stesso.

Dunque la mole fa da "interprete" tra il mondo microscopico e quello macroscopico: ci permette di convertire misure direttamente accessibili nel nostro mondo "macro" (come la massa) in grandezze del mondo "micro" impossibili da misurare direttamente (numero di particelle).

Possiamo quindi considerare la Massa Molare come il fattore di conversione per passare da uno all'altro dei due mondi.

massa (in grammi) = quantità di sostanza (in moli) · Massa Molare (in grammo su mole)

m (g) = n (mol) · MM (g/mol)

quantità di sostanza (in moli) = massa (in grammi) / Massa Molare (in grammo su mole)

n (mol) = m (g) / MM (g/mol)

Non mi stancherò mai di dire che in qualsiasi tipo di calcolo bisogna scrivere sempre i valori numerici delle grandezza coinvolte seguiti dalle rispettive unità di misura.

Ho sempre considerato errore una scrittura di questo tipo:

n (mol) = m (g) / PM (u)

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Rosa

2018-03-05 15:02

Scusi Prof.ssa ma secondo Lei il dubbio di nomenclatura su H3BO3 sarebbe meglio postarlo nella sezione esercizi? La ringrazio ancora infinitamente

LuiCap

2018-03-05 16:31

È un dubbio, quindi va nella sezione "Teoria e dubbi (chimica)".

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