Determinazione della formula di un sale idrato
La determinazione della formula di un sale idrato ovvero del numero di molecole d’acqua presenti è uno dei problemi che sono spesso proposti.
I sali durante la cristallizzazione inglobano molecole di acqua in numero definito che entrano a far parte del reticolo cristallino del composto.
Esercizi svolti
1) Un carbonato idrato di magnesio, avente massa pari a 15.67 g, viene riscaldato senza che avvenga la decomposizione del carbonato. Alla fine del riscaldamento la massa si è ridotta a 7.58 g. Determinare la formula del carbonato.
La massa di acqua persa durante il riscaldamento è pari a 15.67 – 7.58 = 8.09 g
Le moli di acqua presenti sono quindi pari a 8.09 g / 18.015 g/mol= 0.449
Le moli di MgCO3 sono pari a 7.58 g/ 84.313 g/mol= 0.0899
Il rapporto tra il sale e l’acqua è:
MgCO3 ( 0.0899) H2O ( 0.449)
Dividiamo per il numero più piccolo:
0.0899/ 0.0899 = 1 => MgCO3
0.499/ 0.0899= 5 quindi il rapporto tra MgCO3 e H2O è 1 : 5 e la formula è MgCO3 · 5 H2O carbonato di magnesio pentaidrato)
2) Facendo reagire 3.9267 g di un carbonato di sodio idrato con un eccesso di HCl si sviluppano 0.6039 g di gas. Determinare la formula dell’idrato
Per risolvere questo tipo di problema dobbiamo innanzi tutto vedere quale reazione avviene tra il sale e l’acido cloridrico ignorando le molecole di acqua di idratazione. La reazione è:
Na2CO3 + 2 HCl → CO2 + 2 NaCl + H2O
Il gas che si sviluppa è quindi il diossido di carbonio le cui moli sono pari a 0.6039 g/ 44.009 g/mol= 0.01372
Il rapporto stechiometrico tra il carbonato di sodio e il diossido di carbonio è 1:1 quindi le moli di Na2CO3 sono pari a 0.01372.
La massa di Na2CO3 vale 0.01372 mol ∙ 105.988 g/mol= 1.454 g
La massa di acqua sarà quindi pari a 3.9267 – 1.454 = 2.4727 g che corrispondono a 2.4727 g/ 18.02 g/mol= 0.1372
Il rapporto tra Na2CO3 e H2O è 0.01372: 0.1372
Dividiamo per il numero più piccolo: 0.01372/ 0.01372 = 1 => Na2CO3 ; 0.1372/ 0.01372 = 10 => H2O quindi la formula del composto è Na2CO3 · 10 H2O (carbonato di sodio decaidrato)
3) Se 1.951 g di cloruro di bario idrato, a seguito della reazione con acido solforico danno 1.864 g di solfato di bario determinare la formula dell’idrato.
La reazione che avviene tra il cloruro di bario, trascurando l’acqua di idratazione, e l’acido solforico è:
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2 HCl
Le moli di BaSO4 corrispondono a 1.864 g/233.40 g/mol= 0.0079863
Il rapporto stechiometrico tra cloruro di bario e solfato di bario è 1:1 quindi le moli di cloruro di bario sono 0.0079863 corrispondenti a 0.007983 mol ∙ 208.23 g/mol= 1.663 g
La massa di acqua presente nel sale idrato è pari a 1.951 – 1.663 =0.2880 g corrispondenti a 0.2880 g/ 18.02 g/mol=0.01598 moli
Il rapporto tra cloruro di bario e acqua è quindi 0.0079863: 0.01598
Dividiamo per il numero più piccolo:0.0079863 / 0.0079863 = 1 => BaCl2; 0.01598/ 0.0079863 = 2 => H2O
La formula del composto è BaCl2 · 2 H2O (cloruro di calcio diidrato)
4) Il peso molecolare di un solfato di sodio idrato è pari a 322.1 g/mol. Determinare la formula dell’idrato
Il peso molecolare di Na2SO4 anidro è pari a 142.041 g/mol
La massa di acqua presente in una mole di sale idrato è 322.1 – 142.041 = 180.06 g
Le moli di acqua corrispondono a 180.06 g/ 18.02 g/mol = 10
La formula del sale idrato è Na2SO4 · 10 H2O (solfato di sodio decaidrato)
5) Un sale idrato ha la seguente composizione percentuale in massa: 23% di Zinco, 11% di zolfo, 22% di ossigeno e 44% di acqua. Determinare la formula minima di tale composto.
Assumiamo 100 g di tale composto: la massa di zinco è 23 g, la massa di zolfo è 11 g, la massa di ossigeno è 22 g e quella di acqua è 44 g.
Le moli di Zn, S, O e H2O sono rispettivamente:
Zn = 23 g/ 65.4 g/mol= 0.352
S = 11 g / 32.06 g/mol= 0.344
O = 22 g/ 16 g/mol= 1.37
H2O = 44 g / 18 g/mol= 2.44
Si noti che, nei pesi atomici di zinco, zolfo e ossigeno e nel peso molecolare dell’acqua non sono state considerate molte cifre significative in quanto le cifre significative corrispondenti alle massa sono solo due. Dividiamo per il numero più piccolo per avere il rapporto tra le moli:
0.352/ 0.344 = 1 => Zn
0.344/ 0.344 = 1 => S
1.375 / 0.344 = 3 => O
2.44 / 0.344 = 7 => H2O
La formula minima del composto è ZnSO4 · 7 H2O
