Calcoli con le moli

Quali sono i calcoli che possiamo fare con le moli? E che cosa ci permettono di ricavare?

Utilizzando le moli, possiamo ottenere varie informazioni riguardo alla quantità di una sostanza:

numero di particelle
numero di moli
massa
volume

Numero di particelle

Per conoscere il numero di particelle contenute in una certa quantità di sostanza, bisogna moltiplicare il numero di moli (n) di tale quantità per il numero di Avogadro (N_A):

Numero\ di\ particelle=n\ ·N_A

Immaginiamo ad esempio di avere 0,600 mol di oro (Au):

Numero\ di\ particelle_{(Au)}=0,600\ mol\ ·\frac{6,022\ ·{10}^{23}}{mol}=3,61\ ·{10}^{23}

Ciò significa che in 0,600 mol di oro ci sono 3,61 · 10²³ particelle, che in questo caso sono atomi, dato che l’oro è formato da atomi.

Siccome in una mole di qualunque sostanza c’è sempre lo stesso numero di particelle, anche in 0,600 mol di acido nitrico (HNO₃) ci sarebbero 3,61 · 10²³ particelle, che però in questo caso sarebbero molecole, dato che l’acido nitrico è formato da molecole e non da atomi.

Numero di moli

Per sapere a quante moli corrisponde una certa quantità di sostanza, cioè per conoscere il numero di moli (n) presente in essa, bisogna dividere la massa in grammi della quantità della sostanza (m) per la sua massa molare (M):

n=\frac{m}{M}

Immaginiamo ad esempio di dovere calcolare il numero di moli di 10,0 g di ammoniaca (NH₃):

n_{NH_3}=\frac{10\ g}{17,031\ \frac{g}{mol}}=0,587\ mol

Ciò significa che in 10,0 g di ammoniaca ci sono 0,587 mol.

Da dove abbiamo ricavato però la massa molare? La massa molare è uguale alla massa molecolare relativa (MM), che otteniamo sommando le masse atomiche relative di ogni elemento del composto:

MM_{NH_3}=14,007+3\ ·1,008=17,031

Massa

Per conoscere la massa (m) in grammi di una quantità di sostanza, è sufficiente moltiplicare il numero di moli (n) per la massa molare (M).

In altre parole, basta invertire la formula di prima:

m=n\ ·M

Immaginiamo ad esempio di dovere calcolare la massa di 0,500 g di argento (Ag):

m_{Ag}=0,500\ mol\ ·107,868\ \frac{g}{mol}=53,9\ g

Anche qui ricaviamo la massa molare dalla massa molecolare relativa dell’argento, che corrisponde a 107,868.

Volume

Per conoscere il volume (V) occupato in condizioni normali (cioè alla temperatura di 0° e alla pressione di 1 atm) da un certo numero di moli (n), bisogna moltiplicare tale numero per il volume molare (V_m):

V=n\ ·V_m

In altre parole, se moltiplichiamo il volume molare, cioè il volume occupato da una singola mole, per il numero di moli di una quantità di sostanza, otteniamo il volume complessivo occupato da tale quantità in condizioni normali.

Immaginiamo ad esempio di dovere calcolare il volume occupato da 1,25 mol di metano, ricordandoci che il volume molare di una sostanza allo stato gassoso, come appunto il metano, corrisponde sempre a 22,4 L:

V_{CH_4}=1,25\ mol\ ·22,4\ \frac{L}{mol}=28,0\ L