N.B. Questo applicativo è stato realizzato dal Prof.
Giuseppe D'Angelo insegnante di Scienze Naturali presso il Liceo Scientifico
"Leonardo" di Giarre (CATANIA). Esso ha solo lo scopo di offrire una ulteriore
opportunità per meglio comprendere, attraverso l'esercizio, alcuni importanti concetti
di Chimica generale. Tuttavia tale applicativo è allo stato attuale incompleto e
può presentare delle difficoltà di approccio o persino errori. In tal senso si prega di
voler comunicare eventuali difficoltà riscontrate compilando l'apposito modulo in calce
riportato al fine di poter provvedere alle necessarie correzioni. Grazie
SCEGLI IL COMPOSTO DI CUI DESIDERI SCRIVERE LA FORMULA GREZZA
ELEMENTO CHIMICO, SEGNI GRAFICI E N° DI
ATOMI PER LA COSTRUZIONE DELLA FORMULA
Seleziona secondo l'ordine
corretto i simboli degli elementi chimici, le eventuali parentesi ed i relativi
coefficienti numerici. Seleziona un elemento da ciascuna casella di scelta multipla.
Ricordati di selezionare l'eventuale parentesi dalla stessa casella di scelta multipla
prima del simbolo dell'elemento stesso. La parentesi di chiusura la devi selezionare dalla
successiva casella di scelta multipla prima del simbolo del succesivo elemento o del
coefficiente numerico opportuno.
FORMULA GREZZA
PESO MOLECOLARE
1° ELEMENTO
2° ELEMENTO
3° ELEMENTO
4° ELEMENTO
5° ELEMENTO
6° ELEMENTO
7° ELEMENTO
8° ELEMENTO
9° ELEMENTO
PESO ATOMICO
VERIFICA LA FORMULA
CONCENTRAZIONE DI UNA SOLUZIONE E PROPRIETA' COLLIGATIVE
ESEMPI:
TESTO ESERCIZIO 1 In un volume di 1500 cm3
di acqua sono aggiunti 122,5 grammi di acido solforico H2SO4. Calcolare la molarità e la
normalità della soluzione. (Si consideri irrilevante e quindi trascurabile l'eventuale
aumento di volume in seguito all'aggiunta dell'acido)
R: M = 0,833333 N = 1,66666
PROCEDIMENTO 1 Scrivere la formula del soluto
utilizzando la tabella precedente da cui è possibile determinare direttamente il peso
molecolare del composto. Quindi inserire nell'apposita casella i grammi di composto (nel
nostro caso 122,5). E' ora possibile calcolare il numero di moli di acido considerati
cliccando sul pulsante N° MOLI. Inserire poi, nell'apposita casella, il numero di
litri di solvente (1,5 nel caso specifico pari a 1500 cm3). E' ora possibile calcolare la
molarità cliccando sull'apposito pulsante. Infine essendo l'acido solforico un acido
diprotico che libera cioè due ioni H+ scrivere 2 nella casella IONI H+, OH- LIBERATI O
CARICHE SCAMBIATE. E' possibile adesso calcolare il peso equivalente e
successivamente la normalità della soluzione cliccando sui relativi pulsanti
TESTO ESERCIZIO 2 Ad una data temperatura si
sciolgono 80 grammi di NaOH in 1000 grammi di acqua ricavando una soluzione la cui
densità è di 1,2 g/cm3. Calcolare la molalità e la molarità della soluzione.
R:
m = 2; M = 2,2222
PROCEDIMENTO 2 Scrivere la formula del soluto
utilizzando la tabella precedente da cui è possibile determinare direttamente il peso
molecolare del composto. Quindi inserire nell'apposita casella i grammi di composto (nel
nostro caso 80). E' ora possibile calcolare il numero di moli di acido considerati
cliccando sul pulsante N° MOLI. Inserire poi, nell'apposita casella, il numero di
Kg di solvente (1 nel caso specifico pari a 1000 g). E' ora possibile calcolare la
molalità cliccando sull'apposito pulsante. Inserendo poi il valore della densità della
soluzione ottenuta nell'apposita casella DENSITA SOLVENTE O DENSITA' SOLUZIONE e i Kg
complessivi della soluzione (che sono 1,08) nella relativa casella è possibile calcolare
il volume della soluzione cliccando l'apposito pulsante LITRI SOLVENTE O LITRI SOLUZIONE.
In fine è sufficiente cliccare sul pulsante relativo alla molarità.
TESTO ESERCIZIO 3 Una soluzione acquasa di
glucosio (MM = 180 u.m.a) è ottenuta sciogliendo 13,5 gr di soluto in 400 gr d'acqua.
Calcolare l'innalzamento ebullioscopico e l'abbassamento crioscopico della
soluzione sapendo che le costanti ebullioscopiche e crioscopiche dell'acqua sono
rispettivamente 0,512 e 1,86 °C*Kg/mole .
R:DtE
= 0,096 °C DtC
= 0,35 °C
PROCEDIMENTO 3 Si inizia scrivendo la formula
grezza del glucosio (C6H12O6) utilizzando la precedente tabella o, altrimenti, si scrive
direttamente il peso molecolare nella relativa casella di essa. Quindi nella sottostante
tabella si inserisce nell'apposita casella il valore in grammi di glucosio
utilizzato (13,5 gr nel nostro caso) e i Kg di acqua impiegati (0,4 nel nostro caso pari a
400 ml) e si procede al calcolo del numero di moli e della molalità cliccando sui
rispettivi pulsanti della medesima tabella. A questo punto selezionare il solvente
utilizzato (Acqua) dalla casella di scelta multipla Calcola Punto Eb. o Cong.
per ottenere direttamente il risultato indicato
IONI H+, OH- LIBERATI O CARICHE SCAMBIATE
LITRI SOLVENTE O LITRI DI SOLUZIONE
KG DI SOLVENTE.................
ML DI COMPOSTO
DENSITA' SOLVENTE O DENSITA' SOLUZIONE (g/cm3 o Kg/dm3)
DENSITA' SOLUTO ((g/cm3 o
Kg/dm3)............................................
GR. DI COMPOSTO.........
N° MOLI....................
PESO EQUIVALENTE......
MOLARITA'...........
MOLALITA'............
NORMALITA'..........
INNALZAMENTO EBULLIOSCOPICO
ABBASSAMENTO CRIOSCOPICO
% VOLUME/VOLUME...
% PESO/VOLUME......
DtE
DtC
pEb.
pCong.
CALCOLI STECHIOMETRICI CON LE REAZIONI
ESEMPIO
TESTO
ESERCIZIO Per la produzione in laboratorio di idrogeno H2 si fanno
reagire 163,45 grammi di Zn con 137,6 cm3 di ac. cloridrico HCl con densità 1,06. Si
domanda di stabilire: a) quale dei due reattivi è in eccesso e quale in
difetto, calcolare quindi a quanto ammonta l'entità del componente in eccesso. b)
quanti grammi di idrogeno si preparano.
R: Zn in eccesso; HCl in difetto; Zn = 32,69 gr;
H2 = 4gr
PROCEDIMENTO
Dopo aver scritto e bilanciato la reazione Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
si evince che i due reagenti stanno nel rapporto stechiometrico di 2:1 Si scrivono
pertanto tali coefficenti nelle relative caselle del REAGENTE 1 e del REAGENTE
2. Poi utilizzando la tabella precedente si ricavano i GRAMMI DI COMPOSTO
(HCl) dopo aver inserito nelle rispettive caselle i valori della DENSITA' DEL
SOLUTO ed i ML DI COMPOSTO Si trascrive tale valore nella
relativa casella del riquadro REAGENTE 2 ed il valore 163,45 nella
relativa casella del riquadro REAGENTE 1 Si procede adesso a scrivere il
valore del peso atomico o molecolare dei due reagenti nelle relative caselle dei
rispettivi riquadri. Adesso è possibile calcolare i rispettivi numeri di moli
selezionando la voce moli dalle rispettive caselle di scelta
multipla. Dopo aver effettuato questi passaggi è possibile cliccare sul pulsante Calcola
eccesso R1/R2 ed ottenere così la prima risposta al quesito. Per rispondere alla
seconda parte del quesito è sufficiente togliere al valore iniziale in grammi dello Zn la
quantità stechiometricamente eccedente (nel nostro caso 32,69 gr) e reinserire nella
stessa casella il valore corretto (nel nostro caso 130,76). Dopo aver fatto ciò si
ricalcola il numero di moli. Il valore così ottenuto (nel nostro caso 2) lo si riporta
nella relativa casella del riquadro PRODOTTI 1 Si scrive, in
quest'ultimo, anche il valore del peso molecolare dell'idrogeno H2 ed infine si
seleziona grammi dalla relativa casella di scelta multipla per conoscerne
l'entità in grammi.
REAGENTE 1 (R1)
REAGENTE 2 (R2)
Coeff. stec.
N° mol
Coeff. stec.
N° mol
gr
PA/PM
gr
PA/PM
gr
SOSTANZA
IN ECCESSO
In questa tabella è possibile
calcolare quale reagente o prodotto è in eccesso in una reazione e stabilirne la
quantità in grammi. A tal fine basta inserire nelle relative caselle i coefficienti
stechiometrici della reazione relativi ai composti considerati per il calcolo e il loro
peso atomico o molecolare. Si può in tal modo calcolare direttamente il numero di moli
relativo ed infine calcolare il reagente o il prodotto in eccesso.
gr
gr
PRODOTTO 1 (P1)
PRODOTTO 2 (P2)
Coeff. stec.
N° mol
Coeff. stec.
N° mol
gr
PA/PM
gr
PA/PM
LE LEGGI SUI GAS E LA PRESSIONE OSMOTICA
EQUAZIONE DI STATO DEI GAS IDEALI: PV = nRT
ESEMPIO
TESTO ESERCIZIO1 Una
bombola del volume di 27 litri contiene ossigeno molecolare. Alla temperatura di 47°C il
manometro segna una pressione di 41 atm. In seguito ad una accidentale fuoriuscita di gas
il manometro segna la pressione di 20,5 atm alla temperatura di 15°C. A quanto ammonta la
perdita di ossigeno?
R: m = 600 gr
TESTO ESERCIZIO 2 Calcolare la pressione osmotica alla
temperatura di 27°C di una soluzione contenente 5,4 gr di glucosio (MM 180 u.m.a) in 410
ml di soluzione.
R: 1,8 atm
PROCEDIMENTO 1 Si inserisce il
primo dato della temperatura nella relativa casella e si effettua la conversione in gradi
K. Si sceglie la costante universale (in questo caso 0,082). Si inseriscono anche i valori
del volume e della pressione e si Calcola n . Si inserisce il
valore del peso molecolare dell'ossigeno gassoso (32) nella relativa casella e di seguito
si calcolano i grammi di ossigeno corrispondenti cliccando sull'apposito pulsante Calcola
gr . Si ripete la procedura sopra indicata cambiando soltanto i dati relativi a
pressione e temperatura. Si ricalcola n e di nuovo i grammi
di ossigeno. La differenza con il valore in grammi precedente ci fornisce la risposta al
quesito.
PROCEDIMENTO 2 Inserire il valore della temperatura
nell'apposita casella ed effettuarne la conversione in gradi K. Scegliere la costnte
universale (0,082 nel nostro caso). Inserire adesso il valore del volume espresso in litri
(0,410 nel nostro caso), i grammi ed il peso molecolare nelle relative caselle. Calcolare
poi il numero di moli scegliendo l'opzione da gr/PM dalla casella di
scelta multipla Calcola n. A questo punto cliccando sul pulsante Calcola
pressione è possibile ottenere la risposta al nostro quesito.
P, p (atm,
KPa)
V (litri)
n
R (l*atm/mol*°K) o (l*KPa/mol*°K)
T (°C ,°K)
gr
PM
TERMODINAMICA CHIMICA
TESTO ESERCIZIO 1 Calcola il
valore di D
G della reazione: O2 + O = O3 e individua al di sotto di quale temperatura
la reazione è spontanea
R: D
G = -68,53 KJ T = 836 °K
PROCEDIMENTO 1 Individuare nella
casella di scelta multipla della sottostante tabella il primo reagente con il simbolo
dell'entalpia e sceglierlo; il relativo valore numerico apparirà nella casella DH°f,s°,
DG°f
(nel nostro caso essendo l'ossigeno molecolare, il suo valore è 0 e pertanto non
viene neanche riportato in elenco, quindi si può passare alla scelta del secondo reagente
che è l'ossigeno atomico). Poichè non è presente un terzo reagente bisogna occultare le
relative caselle del REAGENTE 2 e REAGENTE 3
scegliendo l'opzione "reagente mancante" dalla medesima casella
di scelta multipla (prima opzione). Dopo aver scelto anche l'unico prodotto della
reazione, ricercandolo sempre tra le differenti opzioni della sopra ricordata casella di
scelta multipla ed aver inserito i coefficenti stechiometrici di ogni reagente e/o
prodotto della reazione nelle apposite caselle relative, si può cliccare sul pulsante
"Calcola Entalpia, Entropia o Energia libera di reazione".
Apparirà il relativo valore di D
H nella omonima casella di testo posta lateralmente. Dopo aver reimpostato le
caselle di testo con il primo pulsante reimposta e aver ripetuto la procedura sopra
indicata, qusta volta per i valori dell'entropia S°, si può cliccare
nuovamente sul pulsante "Calcola Entalpia, Entropia o Energia libera
di reazione" ed il valore di DS
apparirà nella relativa casella a destra. Infine è sufficiente inserire
il valore della temperatura in gradi Kelvin che, nel nostro caso, non essendo stato
specificato dal testo si considera pari al valore standard cioè 25 °C pari a 298 °K. Si
può, a questo punto, cliccare sul pulsante "Calcola G di reazione".
Infine per rispondere alla seconda domanda del quesito è sufficiente cliccare sul
pulsante "Temperatura che rende spontanea la reazione" Nel
nostro caso essendo il D
H < 0 e il D
S < 0 il valore di T deve essere < di D
H/D
S
REAGENTE 1
REAGENTE 2
REAGENTE 3
Coeff. stec.
Coeff. stec
Coeff. stec
DH°f,s°,
D
G°fKJ/mole
DH°f,s°,
DG°fKJ/mole
D
H°f,s°,
DG°fKJ/mole
PRODOTTO 1
PRODOTTO 2
PRODOTTO 3
Coeff. stec
Coeff. stec
Coeff. stec
DH°f,s°,
DG°fKJ/mole
DH°f,s°,
DG°fKJ/mole
DH°f,s°,
DG°fKJ/mole
DHDsT °KDG
°K
EQUILIBRIO CHIMICO
TESTO ESERCIZIO
1 Calcola i valori delle concentrazioni all'equilibrio nella seguente reazione: H2
+ I2 = 2HI (in cui Kc = 55,6 a 425 °C) sapendo che si fanno reagire 0,5
moli di H2 e 0,5 moli di I2
R: conc. H2
= I2 = 0,105; conc HI = 0,788
TESTO ESERCIZIO 2 A 1700 K la reazione N2 + O2 = 2NO
giunge all'equilibrio con le seguenti concentrazioni dei componenti:
NO = 0,13 mol/l; O2 = 0,5 mol/l; N2 = 0,5 mol/l
Calcola la Kc
R: Kc = 6,8 X 10^-2
PROCEDIMENTO1 Inserire i valori delle concentrazioni dei reagenti nelle relative
caselle di testo (in questo caso in quelle relative al REGENTE 1 e REAGENTE
2) e i valori dei coefficenti stechiometrici sempre nelle rispettive caselle di
testo (nel nostro caso è sufficiente inserire 2 nella casella relativa al Prodotto
1 in quanto nelle caselle dei reagenti è già inserito 1 che coincide con il
valore del coefficente stechiometrico in questione). Quindi procedere inserendo il valore
della costante d'equilibrio nella specifica casella di testo "Inserisci
costante equilibrio Kc". Dopo aver fatto ciò escludere i reagenti ed i
prodotti che non sono coinvolti nel calcolo, in quanto non esistono, occultando le
relative caselle attraverso la scelta effettuata dalla casella di scelta multipla "Escludi
Reagente/Prodotto" (nel nostro caso bisogna selezionare di seguito: Reagente
3, Prodotto 2, Prodotto 3). Dopo aver fatto ciò è sufficiente cliccare sul
pulsante "Calcola conc. reagenti e prodotti" ed aspettare anche
diversi secondi affinchè il computer effettui i calcoli necessari. Alla fine apparirà
nella casella di testo "Valore di Kc raggiunto all'equilibrio"
un valore della Kc molto prossimo a quello inserito nella casella a fianco; nelle
caselle dei due reagenti ed in quella del prodotto verranno visualizzati i valori delle
concentrazioni all'equilibrio.
PROCEDIMENTO2 Inserire i valori delle concentrazioni
dei reagenti e del prodotto così come visto per l'esercizio precedente. Inserire anche i
relativi coefficienti stechiometrici (anche quì basta inserire 2 nella relativa casella
del Prodotto 1). Adesso è possibile conoscere Kc cliccando sul pulsante "Calcola
Kc"
REAGENTE 1
REAGENTE 2
REAGENTE 3
Coeff.
Conc.
Coeff.
Conc.
Coeff.
Conc.
PRODOTTO 1
PRODOTTO 2
PRODOTTO 3
Coeff.
Conc.
Coeff.
Conc.
Coeff.
Conc.
ACIDI BASI E SALI, Ka, Kb, pH,
pOH, Titol. acidimetriche, Kps, Sol. tampone
Questa tabella operativa ti
permette di verificare rapidamente il risultato degli esercizi su acidi, basi e sali.
In
base alla problematica richiesta è possibile ricavare le differenti incognite (H+, pH,
pOH, Ca, Cb, Cs, Ka, Kb, Kps, S). Tenendo conto, quindi, delle relative formulette
matematiche è sufficiente inserire i dati già noti nelle relative caselle di testo.
Alcune costanti possono essere, peraltro, direttamente scelte da apposite caselle di
scelta multipla.
Per es.
In presenza di una soluzione di un ACIDO DEBOLE, se il problema mi fornisce il valore
della Ca ed il Ka (che comunque posso ricavare dall'apposita casella di scelta multipla)
posso calcolare la concentrazione idrogenionica H+ selezionando per prima cosa il TIPO
DI SOLUZIONE e scegliendo ACIDO DEBOLE poi inserendo il valore
di Ca nell'apposita casella di testo (seconda colonna della tabella)
inserendo anche il valore di Ka nell'apposita casella di testo (sesta
colonna della tabella), o altrimenti scegliendolo dalla relativa casella di scelta
multipla, ed infine cliccando sul pulsante Calcola conc. H+
N.B. nelle caselle di testo devi inserire solo dati numerici
ESEMPI
TESTO ESERCIZIO 1 Calcolare
la concentrazione degli ioni H+ ed OH- di una soluzione 0,72M di acetato di potassio,
sapendo che la costante di ionizzazione dell'acido acetico è 1,8 * 10^-5 a 25°C
TESTO ESERCIZIO 2 Calcolare la concentrazione idrogenionica di una
soluzione tampone ottenuta sciogliendo 0,9 moli di cloruro d'ammonio NH4Cl in un litro di
idrossido d'ammonio NH4OH 0,5 M. La Kb dell'idrossido vale 1,8 * 10^-5 a 25°C
R: H+ = 10^-9 moli/litro
TESTO ESERCIZIO 3 Determinare alla temperatura di 25°C la solubilità
in acqua del fosfato di calcio Ca3(PO4)2 sapendo che il prodotto di solubilità è 10^-25.
R: S = 3,92 *10^-6 gr/litro
TESTO ESERCIZIO 4 Determinare la concentrazione molare di una
soluzione di NaOH sapendo che 55 ml di questa soluzione vengono titolati da 35 ml di H2CO3
0,5 M
R: 0,64 M
PROCEDIMENTO 1 L'esercizio
proposto si riferisce ad un caso di idrolisi salina. In particolare provocata da un sale
derivante da un acido debole ed una base forte. In tal caso è sifficiente selezionare
dalla casella SCEGLI TIPO DI SOLUZIONE la voce SALE BASE FORTE
ACIDO DEBOLE ed inserire il valore della concentrazione del sale nella relativa
casella Ca, Cb, Cs nonchè scegliere la costante acida relativa
dall'apposita casella di scelta multipla.Infine cliccare sui pulsanti Calcola
conc. H+ e Calcola conc. OH-
PROCEDIMENTO
2 Trattandosi di una soluzione tampone ottenuta da una base debole con un
suo sale con un acido forte è necessario selezionare dalla casella SCEGLI TIPO DI
SOLUZIONE la voce BASE DEBOLE SUO SALE ACIDO FORTE ed inserire
il valore della concentrazione della base nella relativa casella Ca, Cb, Cs. Inserire
anche il valore della concentrazione del sale nell'apposita casella del riquadro Soluzione
tampone ed infine scrivere il valore della costante Kb nell'apposita
casella o selezionarlo da quella di scelta multipla (Scegli Kb).
Infine cliccando sul pulsante Calcola pH sol tamp.è possibile ottenere
la concentrazione degli ioni H+ ed il pH della soluzione
PROCEDIMENTO 3 Considerato che il fosfato di calcio in
soluzione libera tre cationi calcio Ca+ e due anioni fosfato PO4-- bisognerà scrivere
3 nella casella Coefficiente catione del riquadro Kps e
2 nella casella Coefficiente anione dello stesso riquadro.
E' possibile adesso cliccare sul pulsante Calcola solubilità per
ottenere il risultato del quesito.
PROCEDIMENTO 4 Considerato che il composto titolante è
un acido si comincia con il selezionare la voce Base forte titolata con acido
forte dalla casella di scelta multipla del riquadro TITOLAZIONE ACIDO /
BASE Inserire poi il volume in litri della base (nel nostro caso 0,055) nella
relativa casella Vb ed il volume, sempre in litri, dell'acido nella
casella Va (nel nostro caso 0,035). Teniamo conto adesso che le
concentrazioni vengono calcolate in termini di normalità e non di molarità come
richiesto dal testo dell'esercizio, quindi la concentrazione della soluzione acida,
essendo l'acido biprotico, va moltiplicata per 2 ed il risultato (nel nostro
caso 0,5 X 2 = 1) va scritto nella relativa casella N (s. titolante) In
fine non resta che cliccare sul pulsante Calcola normalità. Il risultato
così ottenuto riferendosi ad una base monobasica rappresenta anche la molarità di detta
soluzione.
SCEGLI IL TIPO DI SOLUZIONE
Ca, Cb, Cs
H+
OH -
pH
TITOLAZIONE ACIDO / BASE
Va (litri).
Vb (litri)
N (s. titolante)
N
Ka
Kb
Kps
S (moli/litro)
Soluzione tampone
N.B. Scrivi,
nella sottostante casella, il valore della costante in forma decimale.
N.B. Scrivi,
nella sottostante casella, il valore della costante in forma decimale.
N.B. Scrivi,
nella sottostante casella, il valore della costante in forma decimale.
Kps
coefficiente catione
coefficiente anione
Cs
a (acido forte)
b (base forte)
H+
pH
LE LEGGI DI FARADAY
ESEMPIO
TESTO ESERCIZIO Determinare
quanto alluminio metallico si deposita elettrolizzando per 20 minuti una soluzione di
solfato di alluminio con una corrente di 5 ampere.
R: 0,56
gr
PROCEDIMENTO Tenuto conto che nel
processo elettrolitico ogni ione Al3+ acquista tre elettroni al catodo il PE
dell'alluminio è dato da PA / 3 cioè 26,98 / 3 = 8,9933. Tale valore deve essere
inserito nella relativa casella della sottostante tabella. Per fare ciò è sufficiente
scrivere 3 nella casella n° cariche elettriche scambiate e
scegliere l'elemento dall'apposita casella di scelta multipla. Dopo aver inserito
anche il numero di ampere (nel nostro caso 5) e il tempo in secondi (nel nostro caso 1200
= 20 X 60) si può, cliccando sul pulsante Calcola massa determinare la
massa in grammi di alluminio depositata.
MASSA DI ELEMENTO DEPOSITATA (g)
ME (PE)
i (A)
t (s)
n° cariche elettriche scambiate
Al fine di poter correggere alcuni errori di impostazione dell'utility è importante la
segnalazione
di eventuali cattivi funzionamenti o difficoltà riscontrate nell'uso della stessa. Se
hai risontrato anche
tu alcuni problemi segnalali cortesemente compilando e inviando il sottostante modulo.
Grazie