Determinazione della formula minima: esercizi

La formula minima di un composto detta anche formula empirica indica il rapporto minimo tra gli atomi che costituiscono una molecola.
Ad esempio il benzene ha formula molecolare C₆H₆ pertanto ha formula minima CH mentre la formula minima del perossido di idrogeno che ha formula molecolare H₂O₂ è HO.

Per determinare la formula minima di un composto in genere è fornita la sua composizione percentuale.

Esercizi-Formula minima

• L’analisi di un campione di acido isolato dal rabarbaro ha dato la seguente composizione percentuale: 27% di C, 2.2 % di H e 71% di O. Determinare la formula minima

In questo, come in tutti i casi analoghi, si assumono 100 g di composto e quindi la massa di C è 27 g, la massa di H è 2.2 g mentre quella di O è 71 g.

Moli di C = 27 g/12.011 g/mol= 2.2
Moli di H = 2.2 g / 1.008 g/mol= 2.2
Moli di O = 71 g/ 16 g/mol=4.4

Si divide ciascuno dei risultati per il numero più piccolo:

2.2/2.2 = 1 => C
2.2/2.2 = 1 => H
4.4/2.2= 2 => O

La formula minima del composto è pertanto CHO₂

• In un esperimento 4.14 g di fosforo si combinano con il cloro per dare 27.8 g di un composto solido bianco. Determinare la formula minima

Nel composto sono presenti 4.14 g di fosforo e 27.8 – 4.14 = 23.66 g di cloro

Moli di fosforo = 4.14 g/30.97 g/mol= 0.134
Moli di cloro = 23.66 g/ 35.453 g/mol = 0.667

Si divide ciascuno dei risultati per il numero più piccolo:

0.134/0.134 = 1 => P
0.667/0.134 = 5 => P

La formula minima del composto è pertanto PCl₅

• L’analisi della cocaina ha dato la seguente composizione percentuale: 67.31% di C, 6.98 % di H, 21.10 % di O e 4.62% di N. Determinare la formula minima

In 100 g di composto vi sono 67.31 g di C, 6.98 g di H, 21.10 g di O e 4.62 g di N

Moli di C = 67.31 g/12.011 g/mol = 5.604
Moli di H = 6.98 g/1.008 g/mol = 6.92
Moli di O = 21.10 g/ 16 g/mol = 1.319
Moli di N = 4.62 g /14.011 g/mol =0.330

Si divide ciascuno dei risultati per il numero più piccolo:

5.604/0.330 = 17 => C
6.92 / 0.330 = 21 => H
1.319 / 0.330 = 4 => O
0.330 / 0.330 = 1 => N

La formula minima del composto è pertanto C₁₇H₂₁O₄N

• A seguito di combustione un campione di un alcaloide derivante dal tabacco ha prodotto 1.072 g di CO₂, 0.307 g di acqua e 0.068 g di azoto. Determinare la formula minima sapendo che il composto contiene solo carbonio, idrogeno e azoto.

Moli di CO₂ = 1.072 g /44.01 g/mol = 0.02436

Nel composto sono quindi presenti 0.02436 moli di C
Moli di H₂O = 0.307 g/18.015 g/mol=0.0170
Allo stesso modo sono quindi presenti 0.0170 ∙ 2 = 0.0340 moli di H

Moli di N₂ = 0.068 g/28.022 g/mol = 0.0024

Nel composto sono quindi presenti 0.0024 ∙ 2 = 0.0048 moli di N
Si divide ciascuno dei risultati per il numero più piccolo:
0.02436 / 0.0048 = 5 => C
0.0340 / 0.0048 = 7 => H
0.0048 / 0.0048 = 1 => N

La formula minima del composto è pertanto C₅H₇N