Archivio | luglio 2015

Legami chimici


Su richiesta dei miei alunni di seconda, che sto seguendo al corso di recupero di Chimica al Liceo Primo Levi, pubblico la presentazione (in bozza) dei legami chimici, presentazione che verrà integrata e terminata quanto prima (mancano legami sigma e pi greco, singoli, doppi e tripli…) Il post è utile anche agli allievi di quarta (del corso di recupero che ho concluso la settimana scorsa).

Buon lavoro, ragazzi!! x qualsiasi cosa potete contattarmi o con messenger o alla mail

cristina.consolidani@gmail.com

Legami chimici blog

Come si determinano le formule chimiche da misurazioni sperimentali della massa (formule minime e molecolari)


Quando si esamina una sostanza nuova, di cui non si conosce la formula, si procede in questo modo:

  • si fa l’analisi della sostanza per ricavare la composizione percentuale
  • si determina sperimentalmente la massa molecolare.

In base a ciò, si può ricavare la formula minima (empirica) della sostanza. La formula minima indica il rapporto tra il numero degli atomi dei singoli elementi presenti nel composto; ad esempio per il glucosio, la formula minima sarà CH2O, la formula molecolare esprime la composizione di una molecola (rappresenta l’esatto numero di atomi in una molecola); per il glucosio è C6H12O6.

ESEMPIO

Un composto con massa molecolare (MM) 98 uma ha dato all’analisi i seguenti risultati:

H 2,04%    S 32,65%      O 65,31%

Determinare la formula del composto.

Innanzitutto, si considerano i dati in percentuale come massa di quell’elemento in 100 grammi; ad esempio, in 100 g di sostanza ci sono 2,04 g di idrogeno, 32,65 g di zolfo e 65,31 g di ossigeno. A questo punto, si calcola il numero delle moli, dividendo la massa in grammi per le masse atomiche degli elementi corrispondenti:

n mol H 2,04 g/(1 g/mol) = 2,04 mol di atomi di idrogeno

n mol S 32,65 g/(32 g/mol) = 1,02 mol di atomi di zolfo

n mol O 65,31 g/(16 g/mol) = 4,08 mol di atomi di ossigeno

Si dividono i risultati per il numero più piccolo; quindi:

H 2,04/1,02 =2      S 1,02/1,02 =1    O 4,08/1,02 =4

Pertanto, per 1 mol di zolfo, ci sono 2 moli di idrogeno e 4 mol di ossigeno; per quanto riguarda la molecola in questione per ogni atomo di zolfo, ce ne sono due di idrogeno e quattro di ossigeno; sono stati determinati gli indici interi della formula minima che sarà H2SO4

Si calcola la massa molecolare della formula minima:

MM = (2*1 uma) + 32 uma +(16*4 uma) = 98 uma

che coincide col valore sperimentale della massa molecolare (98 uma). In questo caso, formula molecolare e formula minima coincidono. Se così non fosse, considerando un altro esempio (diverso) in cui dopo gli opportuni calcoli si ottiene la formula minima CH2O e il valore sperimentale della MM fosse stato 180 uma, bisogna dividere quest’ultimo per 30 (si ottiene 6) e moltiplicare tutti gli indici della formula minima per questo valore (6); si ottiene così la formula molecolare del glucosio C6H12O6.

N.B. Gli indici devono essere sempre interi. Se, dai calcoli, si ottenessero indici decimali questi si devono dividere per un divisore comune: il minore dei due indici. ESEMPIO: se dopo aver effettuato i calcoli per il composto SnxCly (gli indici da determinare sono x e y) si ottiene n mol Sn = 0,00986 mol e n mol di Cl = 0,0395 mol, per ottenere indici interi basterà dividere per il minore degli indici;

quindi Sn = 0,00986 /0,00986 =  1 e Cl =  0,0395 / 0,00986 = 4,01 che si può approssimare a 4. La formula sarà SnCl4.

Calcoli con le percentuali (composizione delle sostanze e calcoli stechiometrici)


Composizione percentuale di un composto a partire dalla sua formula

Quando si conosce la formula di un composto, si può risalire facilmente alla percentuale. E’ sufficiente calcolare la massa di una mole (massa molare) ed impostare alcune semplici proporzioni.

ESEMPIO

Determina la composizione percentuale del solfato di potassio K2SO4  (*)

Dalla formula deduco che in una mole di solfato di potassio ci sono:

2 moli di atomi di potassio: 39,10*2 g = 78,20 g

1 mole di atomi di zolfo:                              32 g

4 moli di atomi di ossigeno: 16*4 g =      64 g

Quindi la massa di una mole è: 78,20 g + 32 g + 64 g =174,2 g

Impostando le proporzioni, calcolo la percentuale di ogni elemento (quantità di quell’elemento in 100 g)

percentuale di potassio: 78,20g : 174,2g = x : 100g    da cui,   x = (78,20 g * 100 g) / 174,2 g = 44,89 g

percentuale di zolfo:        32 g : 174,2 g = y : 100 g       da cui,   y = (32 g * 100 g) / 174,2 g = 18,37 g

percentuale di ossigeno: 64 g : 174,2 g = z : 100 g      da cui,   z = (64 g * 100 g) / 174,2 g = 36,74 g

Quindi, la composizione percentuale del solfato di potassio è:

K             44,89%

S             18,37%

O            36,74%

 

(*il solfato di potassio K2SO4  è un sale ternario che si ottiene dalla sintesi dall’ossiacido acido solforico H2SO4 che reagisce con idrossido di potassio KOH)