Come calcolare il numero di atomi in una molecola

La molecola è un insieme di due o più atomi collegati tra loro attraverso un legame chimico. Le molecole o composti sono un insieme di particelle che costituiscono quasi tutto ciò che abbiamo intorno e che a loro volta sono agglomerati di altri elementi uguali o diversi tra loro, detti atomi. Ogni singolo atomo è caratterizzato da differenti proprietà chimico fisiche in base al numero di particelle elmentari ( elettroni, protoni e neutroni ) che lo costituiscono. In chimica è possibile calcolare il numero esatto degli atomi contenuti in una molecola di una sostanza definita. Attraverso questa interessante guida vediamo insieme, in modo piuttosto semplice, come si può calcolare il numero di atomi, e di quali dati abbiamo bisogno per svolgere tale operazione. È necessario disporre dei seguenti dati: massa del composto, numero di moli e peso molecolare.

Sperimentalmente è stato dimostrato che una mole di una sostanza è pari a 6.0223?10^23 atomi, e questo numero predne il nome di "numero di Avogadro" e viene indicato con il simbolo NA. Il concetto di mole quindi in sé non è difficile: si definisce "una mole di atomi" come "602230000000000000000000 atomi", così come indichiamo "una dozzina di uova" per dire "12 uova". NA prende il nome dal chimico,fisico,matematico italiano Amedo Avogadro che però non ne determinò il valore: nella sua ipotesi egli si limitò a parlare di numero uguale di molecole diverse. Fu solo più tardi che si riuscì a fornire una prima stima di questo valore. Il fisico francese Jean Baptiste Perrin (1870-1942) in un articolo del 1909 sul moto browniano delle molecole infatti propose di battezzare col nome di Numero di Avogadro questa costante universale in riconoscimento postumo al contributo dello scienziato torinese. Il peso molecolare è la massa di una singola molecola di tale composto, espressa in unità di massa atomica (o UMA o dalton). La massa molecolare può essere calcolata come la somma delle masse atomiche di tutti gli atomi costituenti la molecola.

Volendo fare un esempio, se la massa del composto (m) è uguale a 10g, il peso molecolare PM è pari a 26,98 g/mol, per determinare il numero di moli (n) della sostanza considerata dobbiamo svolgere il seguente calcolo: n=m/PM. Sostituendo i dati avremo: n=m/PM= 0,37 mol. Ora si può applicare il numero di Avogadro nella formula: n x NA= (0,37 mol) x (6,023 x 10^23 mol^-1) = 2,23 x 10^23 atomi. Questo risultato definisce il numero degli atomi contenuti all'interno di un'unità molecolare.

In sostanza, tramite la formula appena applicata si riesce a determinare la quantità atomica grazie alla costante di proporzionalità universale NA che permette di giungere al numero di particelle contenute in un determinato campione molecolare. In base ai dati che si hanno a disposizione si può modificare il calcolo. Ad esempio, se si è a conoscenza del numero di particelle, si dovrà invertire il conto di modo che n=numero di atomi /NA. La soluzione defisce il numero di moli contenute nella sostanza. Per definizione dunque è sempre bene ricordare che una mole di un composto chimico contiene un numero di atomi pari alla costante universale di Avogadro NA, vale a dire che al suo interno ci sono 602230000000000000000000 atomi.

Avendo tutti i dati necessari, chiunque potrà essere in grado di risolvere il quesito riguardante la definizione del numero di particelle in ogni tipologia di molecola. Ci si deve armare di carta, penna, calcolatrice e sopratutto di una tavola periodica degli elementi chimici. Basta dunque un po' di logica, la conoscenza delle formule sopra indicate e nozioni basilari degli elementi per giungere alle conclusioni desiderate senza troppa difficoltà.

• Numero di Avogadro

• Come calcolare il numero di moli in un composto
• Come calcolare il peso molecolare
• Come determinare la composizione percentuale di un composto chimico