La chimica è una scienza sperimentale in cui l’avanzamento della conoscenza

si basa su fatti sperimentali riproducibili e interpretabili: come procedere?

Il metodo scientificoOsservo un

fenomeno (condizioni controllate

e riproducibili)

Misuro una o più grandezze

Registro i dati

Formulo un’ipotesi

Verifico con altri esperimenti

I risultati confermano

l’ipotesi

Formulo una

nuova ipotesi

Formulo una

teoria

SI

NO

«nessuna quantità di esperimenti potrà dimostrare che ho ragione; un unico esperimento potrà dimostrare che ho sbagliato»

macroscopico (osservo e lavoro) microscopico (penso) simbolico (rappresento)

Dato sperimentale: la misura

MISURARE una GRANDEZZA

significa

confrontare quella grandezza con un'altra di riferimento, ad essa omogenea, detta

unità di misura.

Valore Dimensione

Sensibilità(cifre significative)

Accuratezza(valor medio/valor vero)

Precisione(riproducibilità)

Unità di Misura SI (1960)

Fondamentali

Derivate

dipende dallo strumento di

misura

e

(dipendono dal metodo e dall’operatore)Errore sistematico (incide su accuratezza)

casuale (incide su precisione)

Cifre significative

Elaborazione

dei dati

Legge della conservazione delle masse (Lavoisier)

Un po’ di storia…

Esperimenti sulla fermentazione

del vino

50 g Cu + 25 g S = 75 g CuS

Legge delle proporzioni

definite (Proust)

50 g Cu + 25 g S = 75 g CuS

50 g Cu + 50 g S = 75 g CuS + 25 g S

Legge delle proporzioni

multiple (Dalton):

N(cost) O

NO 14 g 16 g16/8=2

NO2 14 g 32 g32/8=4

N2O 14 g 8 g8/8=1

N2O3 14 g 24 g24/8=3

N2O5 14 g 40 g40/8=5

Prima teoria atomica (Dalton)

1. materia costituita da particelle

indivisibili dette atomi2. 3. 4. 5.

Ma… le masse atomiche? E le formule chimiche?

Da studi sui gas!Legge di combinazione dei volumi

Gay-Lussac

(1778-1850)

P, T

Ipotesi di Avogadro: volumi uguali di gas nelle stesse condizioni di P e T contengono

lo stesso numero di particelle

Avogadro

(1776-1856)

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!

Cannizzaro

(1826-1910)

OGGI: amu (atomic mass unity) o Da (Dalton)

1 amu = 12ma parte della massa di un atomo di 12C1 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

Massa Atomica

media

Dato un elemento

Determinazione delle masse atomiche

e molecolari: la spettrometria di massa

Isotopi

6C ha 15 isotopi, ma solo 3 sono naturali: 12C (98,93%) 13C (1,07%) 14C radioattivo (emivita 5700 anni)

1H ha 3 isotopi naturali: 1H 2H 3H radioattivo (emivita 12,32 anni)

Abbondanza isotopica

Posso pesare gli atomi

e le molecole!

m (g) : M (g mol-1) = n (mol)

1 atomo di 12C pesa 1,992x10-26 kg

0,012 kg di 12C / 1,992x10-26 kg/atomo = 6,02x1023 atomi

la mole:

è il tramite tra il microscopico

e il macroscopico!

macroscopico (osservo e lavoro) microscopico (penso)

simbolico (rappresento)

12 g di 12C contengono 6,02x1023 atomi = numero di Avogadro

!!!

grafite (C)

rame (Cu)

Antimonio (Sb)

KMnO4

CuSO4 5 H2O

NaCl

K2Cr2O7

CoCl2 2 H2O

CoCl2 6 H2O

63.546 amu

28.086 amu

118.71 amu24.305 amu32.066 amu

342 g saccarosio

180 g glucosio

46 g etanolo

18 g acqua

Massa atomica/molecolare/formale (amu)

Massa molare (g mol-1)

78 g Na2O2

278 g FeSO4 7H2O

100 g CaCO3

58 g NaCl

moleSTECHIOMETRIA:

Studio sistematico QUANTITATIVO

delle trasformazioni chimiche

Reazione chimica

Equazione chimica

Coefficienti

stechiometrici

Legge della conservazione delle masse

Bilanciamento delle masse

Eq. non bilanciata

Eq. bilanciata!

Cosa succede se i reagenti non sono presenti nei corretti rapporti stechiometrici?

2 H2 + O2 = 2 H2O

2:1:2

Reagente limitante!

Reagenti

Prodotto

2

11

5 1Qual è il reagente

limitante?