Come calcolare la massa molare dell'aria

tramite: O2O
Difficoltà: difficile
19

Introduzione

Tra gli argomenti che adorano gli studenti delle scuole superiore o meglio degli istituti tecnici rientrano sicuramente quelli della fisica. La comprensione delle sue nozioni principali richiede una certa predisposizione verso i concetti ed una buona volontà. La fisica rappresenta una materia estremamente affascinante che ci spiega in che modo si comportano diversi elementi presenti in natura, sia allo stato solido che liquido e aeriforme. Grazie ad una serie di formule matematiche si possono determinare diversi parametri relativi alle sostanze chimiche. Uno di questi è la massa molare, che solitamente si applica a tutti e tre gli stati della amteria, ossia solido, liquido e gassoso. Per massa molare si intende la quantità, espressa in grammi, della sostanza presa in esame nella sua forma molecolare (molare). In questo caso si stabilisce che in tale quantità vengono contenuti 6,0221,367 ^23 (numero di Avogadro) atomi della sostanza presa in esame. Generalmente, la massa molecolare di una sostanza risulta correlata al peso molecolare, il quale si indica con la sigla PM. Quest'ultimo altro non è che la somma del peso di protoni e neutroni presenti nel nucleo dell'atomo. Gli elettroni vengono esclusi dal peso molecolare soltanto perché si trovano all'esterno. Tenendo conto di queste nozioni di base, possiamo affermare che la massa molare dell'aria dipende dalla somma delle cosiddette frazioni volumetriche di ciascun elemento responsabile della sua composizione. Qui di seguito ci soffermeremo in particolar modo su come calcolare la massa molare dell'aria. Pronti a rimanere attenti alla spiegazione, risultando abbastanza complessa da assimilare? Che la lettura abbia inizio.

29

Occorrente

  • Conoscenze base di fisica
  • Manuale di fisica
  • DImestichezza con i calcoli matematici
39

Conoscere le percentuali dei gas criogenici presenti nell'aria

I gas che vengono definiti criogenici vanno a comporre l'aria e sono responsabili del gelo. Per calcolare la massa molare dell'aria occorre anzitutto determinare quali sono gli elementi di natura gassosa contenuti nell'aria. Subito dopo bisogna ricavare le loro relative frazioni volumetriche. Tra i vari gas troviamo prima di tutto l'azoto, il quale occupa una percentuale del 78,09% nell'aria. Conoscendo questo valore, si deduce che la frazione volumetrica dell'azoto è pari a 0,7809. La stessa regola si applica all'ossigeno, la cui percentuale è del 20,95%. Si avrà dunque una frazione volumetrica di 0,2095. Altri due elementi allo stato aeriforme che compongono l'aria sono l'argon e l'anidride carbonica. Il primo occupa un valore pari allo 0,933%, mentre il secondo è presente soltanto allo 0,03%.

49

Ricordare le frazioni volumetriche più piccole dei gas minori

I gas citati in precedenza sono quelli presenti in maggior quantità. Tuttavia, l'aria contiene altri elementi gassosi in quantità molto piccole. Questi ultimi non sono però in grado di influenzare il valore della massa molare. Le loro frazioni volumetriche sono infinitesimali, difatti si ha uno 0,000018 per il neon, uno 0.000005 per l'elio e uno 0.000001 per il cripton. Infine risultano presenti anche l'idrogeno e lo xenon, rispettivamente con una frazione dello 0.0000005 e una dello 0,09 X 10 ^-6. La percentuale dell'idrogeno ha un valore bassissimo perché la maggior parte di questo elemento va a combinarsi con l'ossigeno. Da questa mescolanza, come ben sappiamo, ha origine l'acqua. Si tratta però di un elemento allo stato liquido composto da due gas.

Continua la lettura
59

Tenere conto del peso molecolare di ciascun gas

Quando si va a calcolare la massa molare dell'aria, occorre dapprima fare una precisazione sulla cosiddetta aria secca. Questa, infatti, sembra avere una densità superiore rispetto all'aria umida a causa del suo peso molecolare. In particolare l'azoto e l'ossigeno presenti nell'aria sono nella loro forma molecolare. Per tale ragione si ha la presenza di due atomi legati tra loro. In questo caso occorre raddoppiare i loro pesi atomici. Si avranno, di conseguenza, una molecola con PM di 28,014 e una con PM di 32.

69

Calcolare la massa molare dei vari gas

Calcolando la massa molare in riferimento agli altri gas, si otterranno i seguenti valori. Per l'azoto 28,014 * 0,7809 = 21,876, per l'ossigeno: 32 * 0,2095 = 6,704, per l'argon: 39.94 * 0,00933 = 0,3726 e per l'anidride carbonica: 44.01 * 0,0003 = 0,013. In più si aggiungeranno il neon con 20.18 X 0,000018 = 3,6324 x 10 ^-4, l'elio con 4.00 * 0,000005 = 2.0 X 10 ^-5 e il cripton con 83,8 X 0,000001 = 8.38 x 10 ^-5. Infine si avranno anche idrogeno (2,02 * 1,01 = 0,0000005 10 ^-6) e xenon (131,29 * 0,09 * 10 ^-6 = 1,18 X 10 ^-5).

79

Ricavare la massa molare, sapendo il peso molecolare di ogni gas

La fase finale per calcolare la massa molare dell'aria comporta la somma di tutte le frazioni di peso molecolare. In questo modo si otterrà un valore corrispondente a 28,9656. Questo risultato indicherà dunque la misura molecolare dell'aria che contiene un numero di Avogadro di molecole di gas. I parametri di cui si tiene conto vengono calcolati dando per scontato che non ci si trovi a lavorare in condizioni definite standard di atmosfera e temperatura (20° C). Ciò significa che si andrebbero ad occupare all'incirca 22,4 litri o 22.4 / 28,3168 litro / piede cubico, dunque 0,7910 metri cubi totali.

89

Guarda il video

99

Consigli

Non dimenticare mai:
  • Per eseguire i calcoli in maniera più veloce, anotare su un foglio i valori relativi al numero di Avogadro e tutte i parametri riguardanti i gas che compongono l'aria.
  • Consultare il manuale di fisica per chiarire eventuali dubbi in merito al calcolo.
Alcuni link che potrebbero esserti utili:

Potrebbe interessarti anche

Segnala contenuti non appropriati

Tipo di contenuto
Devi scegliere almeno una delle opzioni
Descrivi il problema
Devi inserire una descrizione del problema
Si è verificato un errore nel sistema. Riprova più tardi.
Segnala il video che ritieni inappropriato
Devi selezionare il video che desideri segnalare
Verifica la tua identità
Devi verificare la tua identità
chiudi
Grazie per averci aiutato a migliorare la qualità dei nostri contenuti

Guide simili

Superiori

Come calcolare la concentrazione molare di una soluzione

Questa guida è piuttosto semplice se si seguono tutti i passaggi alla lettera, altresì può risultare un po' complicata. Armatemi ti molta pazienza e prendetevi tutto il tempo utile per leggere e comprendere la spiegazione.La concentrazione molare di...
Superiori

Come calcolare il calore specifico molare

Possiamo definire il CSM come la quantità necessaria di calore per incrementare di 1 grado kelvin la temperatura di una certa sostanza. Attraverso il tutorial che segue vedremo, passo dopo passo, come bisogna procedere per calcolare il calore specifico...
Superiori

Come calcolare la massa di un protone

La fisica è una materia piuttosto complessa e difficile che per essere appresa al meglio ha bisogno di molto studio e pazienza. Per poterla studiare al meglio è bene partire dalle basi e mano mano approfondire i vari argomenti. I protoni hanno una struttura...
Superiori

Come calcolare la massa molecolare di un composto chimico

Se siete alle prese con esercizi di chimica generale e nello specifico con il calcolo della massa molecolare, seguendo passo dopo passo questa guida potrete ottenere tutte le informazioni fondamentali per risolvere velocemente tutti i vostri quesiti....
Superiori

Come calcolare le frazioni molari utilizzando la percentuale di massa

Un soluto si dissolve in un solvente per fare una soluzione. La concentrazione indica quanto di un composto o miscela è disciolto nella soluzione e si puó esprimere in vari modi. Le frazioni molari si riferiscono al rapporto fra numero di moli di soluto...
Superiori

Come calcolare la massa atomica relativa

La massa atomica relativa è una misura della massa di un atomo dell'elemento. In tutte le reazioni chimiche reagenti creare prodotti, e maggiore è la quantità di reagenti utilizzati, maggiore sarà anche la quantità di prodotti derivati dalle reazioni....
Superiori

Come calcolare la massa atomica media

La massa atomica (Ma) di un dato elemento è data dalla massa a riposo di un suo atomo nel suo stato fondamentale, la sua unità di misura è espressa in grammi e kilogrammi essendo appunto una massa, però viene solitamente espressa con "u" ovvero unità...
Superiori

Come calcolare la massa dei reagenti chimici

La chimica viene da sempre considerata come una delle materie più ostiche per tutti gli studenti, forse perché richiede tutta una serie di conoscenze, seppur basilari, delle materie che la maggior parte degli studenti vorrebbe lasciarsi subito alle...
I presenti contributi sono stati redatti dagli autori ivi menzionati a solo scopo informativo tramite l’utilizzo della piattaforma www.o2o.it e possono essere modificati dagli stessi in qualsiasi momento. Il sito web, www.o2o.it e Arnoldo Mondadori Editore S.p.A. (già Banzai Media S.r.l. fusa per incorporazione in Arnoldo Mondadori Editore S.p.A.), non garantiscono la veridicità, correttezza e completezza di tali contributi e, pertanto, non si assumono alcuna responsabilità in merito all’utilizzo delle informazioni ivi riportate. Per maggiori informazioni leggi il “Disclaimer »”.