La mole e volume molare - Definizione - Chimica

Un campione di materia, anche piccolo, contiene un gran numero di particelle (atomi, molecole, ioni). Per poter confrontare le quantità di sostanze differenti si deve utilizzare un’unità che indichi un numero molto alto di particelle, questa unità è la mole che può essere usata non solo per gli atomi ma anche per molecole, elettroni e ioni.
Nel Sistema Internazionale di misura essa rappresenta l’unità di sostanza e viene indicata col simbolo mol (n), la definizione è la seguente: la mole è la quantità di sostanza contenente tante particelle
elementari quanti sono gli atomi che si trovano in 12,0 grammi di carbonio-12.
È importante specificare sempre a quale entità si fa riferimento: atomi, ioni, molecole, ecc. Se l’entità non viene specificata vuol dire che si fa riferimento ad una mole di molecole.
La mole contiene un numero noto di particelle elementari, 6,023×10 alla 23 detto numero di Avogadro in onore dello scienziato italiano Amedeo Avogadro.
Nel SI (Sistema Internazionale) la massa molare di una sostanza è una quantità espressa in grammi/mol che è numericamente uguale alla massa molecolare o atomica della sostanza considerata.

Strettamente collegato al concetto di mole è quello di volume molare per il quale: una mole di un qualsiasi gas, in condizioni standard (STP), alla temperatura di 0°C e alla pressione di 1 atm, occupa il volume di 22,4 litri, detto volume molare.
Standard Temperature and Pressure  cioè STP equivalgono a 0°C di temperatura e 1 atm di pressione.
Ad esempio, una mole di acqua ha massa 18 grammi e contiene 6,02×10 alla 23 molecole di acqua; una mole di metano pesa 16,043 grammi e contiene  6,02×10 alla 23 molecole,  una  mole  di C-12 pesa 12g e contiene 6,02×10 alla 23 atomi di C-12.
Si dovrebbe pensare alla mole non come ad un peso ma come un insieme di particelle, così come si pensa ad un paio, ad una dozzina, un centinaio.

Chimica - Legge di Boyle - Legge Isoterma dei Gas Perfetti - Contiene Video ed Animazione

I gas come i liquidi sono forme fluide della materia che hanno la tendenza a riempire qualsiasi recipiente. Vi è una bassa forza di coesione delle particelle che non sono unite le une alle altre, ma si muovono liberamente in tutto lo spazio disponibile.

Per poter definire con esattezza un gas dobbiamo indicare contemporaneamente il volume (V), che viene indicato in metri cubi, la pressione (P) indicata in Pa (pascal) 1 pascal = 1 Newton diviso 1 metro quadro, il cui valore è dato dal rapporto tra forza e superficie P = F/S, e temperatura indicata con T per la scala Kelvin o t per i gradi centigradi.

Queste grandezze sono connesse tra loro da relazioni matematiche, le leggi dei gas. In tutti i gas a pressioni non molto elevate, le molecole sono libere le une dalle altre, infatti sono molto sensibili alle variazioni di temperatura, pressione e volume.

Il comportamento appena descritto si può spiegare facendo riferimento alla teoria cinetico-molecolare che utilizza il modello di gas ideale o perfetto, le cui particelle presentano precise caratteristiche. Queste cioè devono essere:
puntiformi, quindi avere un volume trascurabile rispetto a quello occupato da tutto il gas,
capaci di non attrarsi reciprocamente perché distanti tra loro,
capaci di movimento caotico spostandosi in tutte le direzioni, entrando in collisione elastica con le altre particelle del gas e con le pareti del contenitore senza disperdere energia, 

Un simile modello di gas descrive il comportamento anche dei gas reali, quando questi si trovano a temperatura superiore a quella di liquefazione e risultano rarefatti.

Legge di Boyle (legge isoterma)

Questa legge risulta valida per i gas a comportamento ideale e a temperatura costante.
Robert Boyle (1662) dimostrò che il volume occupato da un gas è inversamente proporzionale alla pressione cui è sottoposto, se la temperatura è costante.

Rappresentazione grafica della legge di Boyle a varie temperature

La legge si esprime così:

P x V = Kostante   se t = costante

Animazione che spiega la legge di Boyle

Questa legge si può verificare sperimentalmente usando un cilindro munito di un pistone mobile, nel quale è contenuto il gas. Vedi animazione e video sopra. Il pistone permette di variare il volume: se il pistone scende lungo il cilindro il volume diminuisce e la pressione del gas aumenta. Dimezzando o riducendo ad un terzo il volume del gas la pressione di questo raddoppia o triplica.
Riportando in un diagramma i valori di pressione e volume si otterrà una curva che è caratteristica della proporzionalità inversa.

Chimica - La Mole ed il Volume molare - Definizione

Un campione di materia, anche piccolo, contiene un gran numero di particelle (atomi, molecole, ioni). Per poter confrontare le quantità di sostanze differenti si deve utilizzare un’unità che indichi un numero molto alto di particelle, questa unità è la mole che può essere usata non solo per gli atomi ma anche per molecole, elettroni e ioni.
Nel Sistema Internazionale di misura essa rappresenta l’unità di sostanza e viene indicata col simbolo mol (n), la definizione è la seguente: la mole è la quantità di sostanza contenente tante particelle
elementari quanti sono gli atomi che si trovano in 12,0 grammi di carbonio-12.
È importante specificare sempre a quale entità si fa riferimento: atomi, ioni, molecole, ecc. Se l’entità non viene specificata vuol dire che si fa riferimento ad una mole di molecole.
La mole contiene un numero noto di particelle elementari, 6,023×10 alla 23 detto numero di Avogadro in onore dello scienziato italiano Amedeo Avogadro.
Nel SI (Sistema Internazionale) la massa molare di una sostanza è una quantità espressa in grammi/mol che è numericamente uguale alla massa molecolare o atomica della sostanza considerata.

Strettamente collegato al concetto di mole è quello di volume molare per il quale: una mole di un qualsiasi gas, in condizioni standard (STP), alla temperatura di 0°C e alla pressione di 1 atm, occupa il volume di 22,4 litri, detto volume molare.
Standard Temperature and Pressure cioè STP equivalgono a 0°C di temperatura e 1 atm di pressione.
Ad esempio, una mole di acqua ha massa 18 grammi e contiene 6,02×10 alla 23 molecole di acqua; una mole di metano pesa 16,043 grammi e contiene  6,02×10 alla 23 molecole,  una  mole  di C-12 pesa 12g e contiene 6,02×10 alla 23 atomi di C-12.
Si dovrebbe pensare alla mole non come ad un peso ma come un insieme di particelle, così come si pensa ad un paio, ad una dozzina, un centinaio.

Legge di Boyle - Legge Isoterma - Gas Perfetti - Contiene Video

I gas come i liquidi sono forme fluide della materia che hanno la tendenza a riempire qualsiasi recipiente. Vi è una bassa forza di coesione delle particelle che non sono unite le une alle altre, ma si muovono liberamente in tutto lo spazio disponibile.

Per poter definire con esattezza un gas dobbiamo indicare contemporaneamente il volume (V), che viene indicato in metri cubi, la pressione (P) indicata in Pa (pascal) 1 pascal = 1 Newton diviso 1 metro quadro, il cui valore è dato dal rapporto tra forza e superficie P = F/S, e temperatura indicata con T per la scala Kelvin o t per i gradi centigradi.

Queste grandezze sono connesse tra loro da relazioni matematiche, le leggi dei gas. In tutti i gas a pressioni non molto elevate, le molecole sono libere le une dalle altre, infatti sono molto sensibili alle variazioni di temperatura, pressione e volume.

Il comportamento appena descritto si può spiegare facendo riferimento alla teoria cinetico-molecolare che utilizza il modello di gas ideale o perfetto, le cui particelle presentano precise caratteristiche. Queste cioè devono essere:
puntiformi, quindi avere un volume trascurabile rispetto a quello occupato da tutto il gas,
capaci di non attrarsi reciprocamente perché distanti tra loro,
capaci di movimento caotico spostandosi in tutte le direzioni, entrando in collisione elastica con le altre particelle del gas e con le pareti del contenitore senza disperdere energia, 

Un simile modello di gas descrive il comportamento anche dei gas reali, quando questi si trovano a temperatura superiore a quella di liquefazione e risultano rarefatti.

Legge di Boyle (legge isoterma)

Questa legge risulta valida per i gas a comportamento ideale e a temperatura costante.
Robert Boyle (1662) dimostrò che il volume occupato da un gas è inversamente proporzionale alla pressione cui è sottoposto, se la temperatura è costante.

Rappresentazione grafica della legge di Boyle a varie temperature

La legge si esprime così:

P x V = Kostante   se t = costante

Animazione che spiega la legge di Boyle

Questa legge si può verificare sperimentalmente usando un cilindro munito di un pistone mobile, nel quale è contenuto il gas. Vedi animazione e video sopra. Il pistone permette di variare il volume: se il pistone scende lungo il cilindro il volume diminuisce e la pressione del gas aumenta. Dimezzando o riducendo ad un terzo il volume del gas la pressione di questo raddoppia o triplica.
Riportando in un diagramma i valori di pressione e volume si otterrà una curva che è caratteristica della proporzionalità inversa.