Lezione sulle reazioni chimiche, linguaggio e stechiometria, Università La Sapienza

LE REAZIONI CHIMICHE

Prof. Matteo Bonomo
Dipartimento SBAI
RM017 - Stanza 207
matteo.bonomo@uniroma 1.it

IL LINGUAGGIO DELLA CHIMICA

Durante questa lezione introdurremo il

1. linguaggio simbolico della chimica, le formule chimiche, che descrivono la composizione atomica delle sostanze
2. la stechiometria, che tratta dei rapporti quantitativi tra le diverse sostanze nelle loro trasformazioni.

2/26/2025
PROF. MATTEO BONOMO - CORSO DI CHIMICA - LA SAPIENZA

IL LINGUAGGIO DELLA CHIMICA

Ogni sostanza esistente, naturale o sintetica, è individuata da:

• un nome comune
• un nome chimico
• un nome simbolico (= formula chimica)

Zucchero
Saccarosio
C12H22O11
Aspirina
Acido acetilsalicilico
C2H3O4
Sale da cucina
Cloruro di sodio,
NaCl

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IL LINGUAGGIO DELLA CHIMICA

Il caso più semplice è quello delle sostanze
elementari che, quando sono formate da
atomi
tutti
uguali, sono semplicemente
descritte dal simbolo dell'elemento.

Na
I
Zn
P
P
P
P4
Sa
O2

Quando la
sostanza
elementare
è
costituita da molecole, la sua composizione
è descritta dal simbolo dell'elemento
accompagnato da un numero in basso a
destra che indica il numero di atomi
presenti nella molecola della sostanza.

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IL LINGUAGGIO DELLA CHIMICA

Dalla combinazione di 2 o più elementi diversi hanno origine le sostanze
composte.
La composizione atomica della sostanza è descritta dalla combinazione dei simboli
chimici degli elementi, scritti uno dopo l'altro, ognuno accompagnato da un numero, in
basso a destra, che indica quanti atomi di quell'elemento sono presenti nella molecola
della sostanza.

CI
H
HCl
cloruro di idrogeno
H2O
2
acqua
H
H
I

In questi casi, le sostanze sono
costituite da entità riconoscibili
individuali (le molecole), le
formule
sono quindi
dette
molecolari
e
descrivono la
reale composizione atomica
della sostanza.

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IL LINGUAGGIO DELLA CHIMICA

Vi sono sostanze non costituite da molecole (sostanze ioniche o polimeriche),
virtualmente infinite. In questi casi la formula indica il rapporto (costante,
caratteristico di quella particolare sostanza) tra il numero di atomi dei vari
elementi che la compongono.

Na+ with CI neighbors
Na+
CI
NaCl
Sodium chloride crystal
CI with Na+ neighbors
SiO
2
NaCI o SiO, sono dette formule minime (o anche formule empiriche)

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IL LINGUAGGIO DELLA CHIMICA

Ad ogni sostanza corrisponde una formula chimica ma ad una stessa
composizione atomica (tipo e numero di atomi) possono corrispondere
sostanze con proprietà chimiche molto differenti.

etanolo
(alcol etilico)
C2H6O
dimetiletere
(solvente)

Le proprietà delle sostanze sono determinate non solo dalla composizione
atomica ma anche dalla sua struttura.
Le sostanze aventi la medesima composizione atomica, ma natura e proprietà
chimiche differenti si definiscono ISO-MERI.

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L'IDEA DI MASSA «RELATIVA»

Ogni volta che si esprime la massa di un oggetto in una certa unità di misura, la sua
massa viene misurata rispetto ad uno STANDARD.
Si può notare che la massa relativa varia se si cambia la massa di riferimento. Inoltre,
la MASSA RELATIVA è ADIMENSIONALE, perché facendo il rapporto tra grandezze
espresse nella stessa unità di misura (in questo caso, grammi), si ottiene un numero puro.

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L'IDEA DI MASSA «RELATIVA»

Ogni volta che si esprime la massa di un oggetto in una certa unità di misura, la sua
massa viene misurata rispetto ad uno STANDARD.

?
Si può notare che la massa relativa varia se si cambia la massa di riferimento. Inoltre,
la MASSA RELATIVA è ADIMENSIONALE, perché facendo il rapporto tra grandezze
espresse nella stessa unità di misura (in questo caso, grammi), si ottiene un numero puro.

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L'IDEA DI MASSA «RELATIVA»

Dalton compilò la prima tabella delle masse atomiche degli elementi conosciuti,
prendendo come riferimento l'atomo di idrogeno: la massa così espressa fu detta
massa atomica relativa.
Le masse atomiche proposte da Dalton risultarono errate nella maggior parte dei
casi perché Dalton partiva dal presupposto che la molecola d'acqua avesse
formula HO, cioè che l'ossigeno fosse otto volte più pesante dell'idrogeno.
Fu grazie alla distinzione fra atomi e molecole proposta da Stanislao
Cannizzaro (in base agli studi già compiuti nel 1811 da Amedeo
Avogadro) che si arrivò alla corretta determinazione della massa degli
atomi.
Cannizzaro utilizzò il principio di Avogadro per correggere le masse
atomiche relative e propose un metodo per misurarle che aveva origine
dalla densità dei gas.

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L'IDEA DI MASSA «RELATIVA»

Ogni volta che si esprime la massa di un oggetto in una certa unità di misura, la sua
massa viene misurata rispetto ad uno STANDARD.
La massa atomica di un elemento è la
assa relativa rispetto ad 1/12 dell'atomo di 12C.

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L'IDEA DI MASSA «RELATIVA»

L'unità di massa atomica (u, uma o dalton) è uguale a 1/12
della massa dell'atomo 12C.
1 u = 1/12 massa 12C = 1.66 x 10-27 Kg = 1.66 x 10-24 g
La massa atomica relativa (MA) di un elemento è la sua massa
espressa in unità u, quindi relativamente alla massa dell'atomo di
carbonio ed è riportata nella tavola periodica.
La maggior parte degli elementi si trovano in natura sottoforma di miscela di
diversi isotopi. Gli isotopi sono atomi sostanzialmente equivalenti nel
comportamento chimico, ma con massa diversa e differente comportamento fisico.

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L'IDEA DI MASSA «RELATIVA»

La massa atomica di un elemento è data dalla media pesata delle
masse atomiche dei singoli isotopi che lo costituiscono.
Esempio:
L'elemento rame (Cu) è diffuso in natura come miscela di due isotopi: uno con numero di massa A =
63 (63Cu) in percentuale del 69% avente massa atomica 62.91 u e l'altro con numero di massa A =
65 (65Cu) in percentuale del 31% avente massa atomica 64.93 u.
62.91 u × 69/100 + 64.93 u × 31/100 = 63.54 u
63.54 u è dunque il valore della massa atomica dell'elemento rame (vedi tabella seguente)

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L'IDEA DI MASSA «RELATIVA»

Tabella delle Masse Atomiche Relative

Numero
Atomico
Nome
Simbolo
Massa
atomica
relativa
Numero
Atomico
Nome
Simbolo
Massa
atomica
relativa
Numero
Atomico
Nome
Simbolo
Massa
atomica
relativa
39
Ittrio
Y
88,9058
78
Platino
Pt
Idrogeno
H
1,0079
41
Niobio
Nb
92,90638
80
Mercurio
Hg
200,59
2
Elio
He
4,00260
42
Molibdeno
Mo
95,94
81
Tallio
TI
204,3833
3
Litio
Li
6,941
43
Tecnezioa
Tc
(98)
82
Piombo
Pb
207,2
4
Berillio
Be
9,01218
44
Rutenio
Ru
101,07
83
Bismuto
Bi
208,98038
5
Boro
B
10,811
45
Rodio
Rh
102,9055
84
Polonioa
Po
6
Carbonio
C
12,0107
46
Palladio
Pd
106,42
85
Astatoa
At
(210)
7
Azoto
N
14,0067
47
Argento
Ag
107,8682
86
Radona
Rn
(222)
8
Ossigeno
0
15,9994
48
Cadmio
Cd
112,411
87
Francioa
Fr
(223)
9
Fluoro
F
18,9984
49
Indio
In
114,818
88
Radioa
Ra
(226)
10
Neon
Ne
20,1797
50
Stagno
Sn
118,710
89
Actinioa
Ac
(227)
11
Sodio
Na
22,98977
51
Antimonio
Sb
121,760
90
Torio
Th
232,0381
12
Magnesio
Mg
24,305
52
Tellurio
Te
127,60
91
Protactinioa
Pa
231,03588
13
Alluminio
Al
26,9815
53
Iodio
1
126,90447
92
Uranioa
U
238,0289
14
Silicio
Si
28,0855
54
Xenon
Xe
131,29
94
Plutonioa
Pu
(244)
16
Zolfo
S
32,066
55
Cesio
Cs
132,9054
95
Americioa
Am
(243)
17
Cloro
CI
35,4527
56
Bario
Ba
137,327
96
Curioa
Cm
(247)
18
Argon
Ar
39,948
57
Lantanio
La
138,9055
97
Berkelioa
Bk
(247)
19
Potassio
K
39,0983
58
Cerio
Ce
140,116
98
Californioa
Cf
(251)
20
Calcio
Ca
40,078
59
Praseodimio
Pr
140,90765
99
Einsteinioa
Es
(252)
21
Scandio
Sc
44,9559
60
Neodimio
Nd
144,24
100
Fermioa
Fm
(257)
22
Titanio
Ti
47,867
61
Promezioa
Pm
(145)
23
Vanadio
V
50,9415
62
Samario
Sm
150,36
24
Cromo
Cr
51,9961
63
Europio
Eu
151,964
103
Laurenzioa
Lr
(262)
25
Manganese
Mn
54,9380
64
Gadolinio
Gd
157,25
26
Ferro
Fe
55,845
65
Terbio
Th
158,92534
27
Cobalto
Co
58,9332
66
Disprosio
Dy
162,50
28
Nichel
Ni
58,6934
67
Olmio
Ho
164,93032
29
Rame
Cu
63,546
68
Erbio
Er
167,26
30
Zinco
Zn
65,39
69
Tullio
Tm
168,9342
31
Gallio
Ga
69,723
70
Itterbio
Yb
173,04
32
Germanio
Ge
72,61
71
Lutezio
Lu
174,967
33
Arsenico
As
74,9216
72
Afnio
Hf
178,49
34
Selenio
Se
78,96
73
Tantalio
Ta
180,9479
35
Bromo
Br
79,904
74
Tungsteno
W
183,84
36
Kripton
Kr
83,80
75
Renio
Re
186,207
37
Rubidio
Rb
85,4678
76
Osmio
Os
190,23
38
Stronzio
Sr
87.62
77
Iridio
Ir
192,217
79
Oro
Au
195,078
196,9665
40
Zirconio
Zr
91,224
93
Nettunioa
Np
(237)
15
Fosforo
P
30,9737
Mendelevioa
Md
(258)
102
Nobelioa
No
(259)
and counting ...

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L'IDEA DI MASSA «RELATIVA»

Calcolo della Massa Molecolare

Se conosciamo la composizione atomica di una molecola ne possiamo sapere
la massa, in u, determinandola nel seguente modo:
La massa molecolare relativa (MM) è la somma delle
masse atomiche che compaiono nella molecola.
Esempi:
1) Calcolare la massa molecolare del biossido di carbonio, formula CO2.
PM (CO2) = PA(C) + 2 x PA (O) = 12.010 u + 2 × 15.999 u = 44.008 u
La massa della molecola (PM) è data dalla massa atomica del C più due volte la massa atomica dell'O.
2) Calcolare la massa molecolare dell'acido acetico, formula C2O 2H 4.
PM (C2O2H4) = 2xPA(C) + 2xPA (O) + 4xPA (H) = 2×12.010 u + 2×15.999 u + 4×1.008 u = 60.050 u

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