Come Determinare una Formula Empirica

La formula minima - o empirica - di un composto è la maniera più semplice per scrivere la sua composizione. Dovresti riuscire a determinare quella di ciascun composto purché tu conosca la massa di ogni elemento, le masse percentuali o la formula molecolare.

Metodo 1 di 3:
con le Masse Percentuali[1]

  1. 1
    Osserva i dati. Se ti vengono elencati gli elementi di un composto con valori percentuali invece che in grammi, dovresti assumere che stai lavorando con 100 g esatti di sostanza.
    • Di seguito trovi i passaggi da rispettare nel caso l'ipotesi descritta in precedenza sia vera. Se viene invece fornita la composizione in grammi, passa alla sezione "con le Masse".
    • Esempio: determina la formula minima di una sostanza composta da 29,3% di Na (sodio), 41,1% di S (zolfo) e 29,6% di O (ossigeno).
  2. 2
    Determina la massa in grammi per ciascun elemento. Partendo dall'ipotesi che tu stia lavorando con 100 g di sostanza ignota, puoi stabilire che il numero di grammi di ciascun elemento corrisponde a quello percentuale citato dal problema.
    • Esempio: per 100 g di composto sconosciuto ci sono 29,3 g di Na, 41,1 g di S e 29,6 g di O.
  3. 3
    Converti la massa di ogni elemento in moli. A questo punto, hai bisogno che tale valore sia espresso in moli e per farlo devi moltiplicarlo per il rapporto molare del rispettivo peso atomico.
    • In parole semplici, devi dividere ciascuna massa per il peso atomico dell'elemento.
    • Ricorda che i pesi atomici usati per questi calcoli devono essere espressi con almeno quattro cifre significative.
    • Esempio: per il composto di 29,3 g Na, 41,1 g S e 29,6 g O:
      • 29,3 g Na * (1 mol S / 22,9 g Na) = 1,274 mol Na;
      • 41,1 g S * (1 mol S / 32,06 g S) = 1,282 mol S;
      • 29,6 g O * (1 mol O / 16,00 g O) = 1,850 mol O.
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    Dividi ciascun numero di moli per quello minore. Devi procedere a un confronto stechiometrico fra gli elementi presenti nella sostanza, il che significa che devi calcolare la quantità di ogni atomo in rapporto agli altri che compongono la sostanza; per farlo, dividi ciascun numero di moli per quello minore.
    • Esempio: il numero minore di moli presente nella sostanza corrisponde a 1,274 (quello del Na, sodio).
      • 1,274 mol Na / 1,274 mol = 1,000 Na;
      • 1,282 mol S / 1,274 mol = 1,006 S;
      • 1,850 mol O / 1,274 mol = 1,452 O.
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    Moltiplica i rapporti per trovare il numero intero più vicino. La quantità di moli presenti per ciascun elemento potrebbe non corrispondere a un numero intero; nei casi in cui si tratti di piccole quantità nell'ordine di grandezza dei decimi, questo dettaglio non rappresenta un problema. Quando però il valore si discosta di più, dovresti moltiplicare il rapporto per arrotondarlo al primo numero intero.
    • Se un elemento ha un rapporto vicino a 0,5, moltiplica ogni elemento per 2; allo stesso modo, se uno dei rapporti è vicino a 0,25, moltiplicali tutti per 4.
    • Esempio: dato che la quantità di ossigeno (O) è prossima a 1,5, devi moltiplicare ogni numero per 2 per arrotondare quello dell'ossigeno a un numero intero.
      • 1,000 Na * 2 = 2,000 Na;
      • 1,006 S * 2 = 2,012 S;
      • 1,452 O * 2 = 2,904 O.
  6. 6
    Arrotonda i dati al primo numero intero. Anche dopo la moltiplicazione appena descritta, la quantità di moli ottenuta potrebbe essere ancora rappresentata da un valore decimale; dato che in una formula empirica non compaiono numeri decimali, devi procedere a un arrotondamento.
    • Esempio: per i rapporti calcolati in precedenza:
      • 2,000 Na possono essere scritti come 2 Na;
      • 2,012 S possono essere scritti come 2 S;
      • 2,904 O possono essere scritti come 3 O.
  7. 7
    Scrivi la risposta finale. Traduci i rapporti fra gli elementi nel formato standard che si utilizza per la formula minima. La quantità molecolare per ciascun elemento dovrebbe essere apposta come pedice dopo ciascun simbolo chimico (quando il numero è maggiore di 1).
    • Esempio: per il composto che contiene 2 parti di Na, 2 di S e 3 di O, la formula minima è: Na2S2O3.
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Metodo 2 di 3:
con le Masse

  1. 1
    Considera il numero dei grammi. Se ti viene fornita la composizione di una sostanza ignota con le masse dei vari elementi espresse in grammi, devi procedere come segue.
    • Se invece il problema riporta dei valori percentuali, fai riferimento alla sezione precedente dell'articolo.
    • Esempio: determina la formula empirica di una sostanza ignota composta da 8,5 g di Fe (ferro) e 3,8 g di O (ossigeno).
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    Trasforma la massa di ogni elemento in moli. Per conoscere il rapporto molecolare degli elementi, devi convertire le masse da grammi a moli; per farlo, dividi il numero di grammi di ogni elemento per il rispettivo peso atomico.
    • Da un punto di vista più tecnico, stai in realtà moltiplicando la massa in grammi per il rapporto molare in base al peso atomico.
    • Ricorda che il peso atomico deve essere arrotondato alla quarta cifra significativa per mantenere un buon livello di precisione dei calcoli.
    • Esempio: in un composto con 8,5 g Fe e 3,8 g O:
      • 8,5 g Fe * (1 mol Fe / 55,85 g Fe) = 0,152 mol Fe;
      • 3,8 g O * (1 mol O / 16,00 g O) = 0,238 mol O.
  3. 3
    Dividi ogni quantità molare per il numero più piccolo che hai trovato. Determina il numero di moli di ciascun elemento in rapporto agli elementi che costituiscono la sostanza; per farlo, identifica il valore minimo e utilizzalo per dividere gli altri.
    • Esempio: per il problema preso in esame, il numero di moli inferiore è quello del ferro (0,152 moli).
      • 0,152 mol Fe / 0,152 mol = 1,000 Fe;
      • 0,238 mol O / 0,152 mol = 1,566 O.
  4. 4
    Moltiplica i rapporti per trovare il numero intero più vicino. Spesso i valori proporzionali non sono rappresentati da numeri interi; se la differenza ricade nell'ordine di grandezza di un decimo, tale dettaglio non rappresenta un problema. Tuttavia, quando la differenza è maggiore, devi moltiplicare ogni valore per un coefficiente che lo arrotondi a un numero intero.
    • Per esempio, se per un elemento il rapporto eccede di 0,25, moltiplica tutti i dati per 4; se un elemento eccede di 0,5, moltiplica tutti i valori per 2.
    • Esempio: dato che le parti di ossigeno sono pari a 1,566, devi moltiplicare entrambi i rapporti per 2.
      • 1,000 Fe * 2 = 2,000 Fe;
      • 1,566 O * 2 = 3,132 O.
  5. 5
    Arrotonda i valori a un numero intero. Quando si discostano solamente di un decimo da un intero, puoi arrotondarli.
    • Esempio: il rapporto di Fe può essere scritto come 2, mentre si può arrotondare quello di O a 3.
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    Scrivi la soluzione finale. Il rapporto fra gli elementi dovrebbe essere trasformato nella formula minima. Ciascun valore deve essere annotato come pedice del rispettivo simbolo, a meno che non sia pari a 1.
    • Esempio: per la sostanza composta da 2 parti di Fe e 3 di O, la formula empirica è: Fe2O3.
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Metodo 3 di 3:
con la Formula Molecolare[2]

  1. 1
    Valuta se i pedici possono essere ridotti ai minimi termini. Se ti è stata fornita la formula molecolare di un composto ignoto, ma devi trovarne quella empirica, devi capire se la prima può essere ridotta. Osserva i pedici di ogni elemento presente; se tutti condividono un fattore comune (oltre a 1), devi procedere per trovare la formula minima.
    • Esempio: C8H16O8.
    • Se invece i pedici sono tutti numeri primi fra loro, la formula molecolare fornita è già nella sua forma minima.
      • Esempio: Fe3O2H7.
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    Trova il massimo comune divisore fra i pedici. Scrivi i fattori di ogni numero che compare come pedice degli elementi e calcola il massimo comune divisore.
    • Esempio: per C8H16O8, i pedici sono "4" e "8".
      • I fattori di 8 sono: 1, 2, 4, 8;
      • I fattori di 16 sono: 1, 2, 4, 8, 16;
      • Il massimo comune divisore (MCD) fra i due numeri è 8.
  3. 3
    Dividi ogni pedice per il MCD. Per ottenere la formula minima, dividi tutti i numeri che si trovano a destra di ciascun simbolo atomico presente nella formula per il massimo comune divisore.
    • Esempio: per C8H16O8:
      • Dividi 8 per il MCD (8) e ottieni: 8 / 8 = 1;
      • Dividi 16 per il MCD (8) e ottieni: 16 / 8 = 2.
  4. 4
    Scrivi la risposta finale. Sostituisci i pedici originali con quelli ridotti ai minimi termini. In questo modo, hai trovato la formula empirica da quella molecolare.
    • Ricorda che i pedici pari a 1 non vengono riportati:
    • Esempio: C8H16O8 = CH2O.
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Categorie: Chimica

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