4.5: Formule empiriche e molecolari

Nel Capitolo 2, abbiamo introdotto il concetto di composto chimico come una sostanza che risulta dalla combinazione di due o più atomi, in modo tale che gli atomi siano legati insieme in un rapporto costante. Abbiamo rappresentato questo rapporto usando i simboli degli atomi nella molecola, con pedici per indicare i rapporti fissi dei vari atomi. Il risultato è una formula molecolare, e nel Capitolo 3, abbiamo usato le formule molecolari per inventare nomi chimici sia per i composti molecolari che per quelli ionici. Come abbiamo visto in questo capitolo, le formule molecolari possono essere usate per calcolare direttamente la massa molare di un composto.

Molti dei metodi, tuttavia, che i chimici usano in laboratorio per determinare la composizione dei composti non danno direttamente la formula molecolare del composto, ma producono semplicemente il più basso rapporto di numero intero degli elementi nel composto. Una formula come questa è chiamata formula empirica. Per esempio, la formula molecolare del glucosio è C6H12O6, ma il più semplice rapporto di numero intero degli elementi nel glucosio è CH2O; se si moltiplica ogni elemento in (CH2O) per sei, si ottiene la formula molecolare del glucosio. Una formula empirica non può essere convertita in una formula molecolare se non si conosce la massa molare del composto. Per esempio, la formula empirica dell’acido acetico (il componente acido dell’aceto) è identica a quella del glucosio (CH2O). Se analizzassi questi due composti e determinassi solo una formula empirica, non potresti identificare quale composto hai.

La conversione di una formula empirica in una formula molecolare richiede che tu conosca la massa molare del composto in questione. Sapendo questo, si può calcolare una formula molecolare basata sul fatto che una formula empirica può sempre essere moltiplicata per un intero n per ottenere una formula molecolare. Così, per un certo valore di n, moltiplicando ogni elemento in CH2O si otterrà la formula molecolare dell’acido acetico. Il valore di n può essere determinato come segue:

Per l’acido acetico, la massa molare è 60,05 g/mol, e la massa molare della formula empirica CH2O è 30,02 g/mol. Il valore dell’intero n per l’acido acetico è quindi,

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E la formula molecolare è C2H4O2.

Nota che n deve essere un intero e che il tuo calcolo deve sempre dare un numero intero (o molto vicino a uno).