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Calcolo della formula molecolare di un composto conoscendo l'abbassamento crioscopico

Determinare la formula molecolare di un composto conoscendo l'abbassamento crioscopico

Una sostanza organica ha la seguente composizione percentuale:

48,3% in C

8,25% in H

43,2% in O

La soluzione ottenuta sciogliendo 0,5 g di composto in 200 g di acqua congela a -0,063 °C.

Calcolare la formula molecolare della sostanza sapendo che per l'acqua Kcr = 1,86 °C · kg / mol

Svolgimento dell'esercizio

In 100 grammi del composto si hanno:

48,3 g di C

8,25 g di H

43,2 g di O

Di ciascun elemento determiniamo il numero di moli dividendo il valore della massa in grammi per la sua massa atomica:

mol C = g / MA = 48,3 / 12,01 = 4,02 moli

mol H = g / MA = 8,25 / 1,008 = 8,18 moli

mol 0 = g / MA = 43,2 / 16 = 2,7 moli

Quindi nel campione considerato C, H e O sono combinati nel rapporto di 4,02 moli di C per 8,18 moli di H e 2,7 moli di O.

Dividendo il numero di moli di ciascun elemento per il più piccolo valore trovato (in questo caso 2,7) troviamo gli indici della formula minima.

Si ha:

C = 4,02 / 2,7 = 1,5

H = 8,18 / 2,7 = 3

O = 2,7 / 2,7 = 1

Il carbonio, l'idrogeno e l'ossigeno si trovano nel rapporto di 1,5 : 3 : 1. Moltiplichiamo per due tutti gli indici, in modo tale da dare senso logico alla formula minima.

La formula minima del composto è dunque: C3H6O2

Per determinare la formula molecolare del composto bisogna calcolare innanzitutto il valore della sua massa molare. Applicando la formula per il calcolo dell'abbassamento crioscopico:

abbassamento crioscopico

possiamo determinare il valore della molalità m della soluzione:

m = ∆tcr / Kcr = 0,063 / 1,86 = 0,03387 mol / kg

Determiniamo ora il numero di moli del composto moltiplicando la molalità della soluzione per la massa in kg del solvente (200 g = 0,200 kg):

moli soluto = m · kgsolv = 0,03387 · 0,200 = 6,774 · 10-3 moli

Possiamo ora calcolare la massa molare del soluto dividendo i grammi per il numero di moli:

Mm = g / mol = 0,5 / (6,774 · 10-3) = 73,81 g/mol

Per determinare la formula molecolare del composto, determiniamo il fattore f con cui moltiplicare gli indici della formula minima. Il fattore f si trova facendo il rapporto tra la massa molecolare del composto e la massa della formula minima [(12,011 · 3) + (1,008 · 6) + (16 · 2) = 74,081 g/mol] ), cioè:

f = 73,81 / 74,081 = 1

Abbiamo trovato in questo modo che la formula molecolare corrisponde alla formula minima.

La formula molecolare del composto è quindi: C3H6O2.

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