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di _stan
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Ogni sostanza viene indicata con una formula chimica attraverso l'utilizzo di simboli che rappresentano gli elementi. La formula chimica dà delle informazioni qualitative, ossia sul tipo di elementi che costituiscono la sostanza, e quantitative, ossia sul rapporto in cui sono combinati i vari elementi.

La formula bruta indica il tipo e il numero di atomi che costituiscono una molecola. Gli atomi sono indicati dai simboli degli elementi del composto e sono posti uno dopo l'altro, in ordine crescente di elettronegatività (prima i metalli e poi i non metalli).

Il rapporto stechiometrico, ossia quantitativo, tra i vari atomi è indicato da un indice numerico che rappresenta il numero di atomi di un dato elemento che costituisce la molecola. La formula bruta non mostra il tipo di legame esistente tra gli atomi della molecola.

La formula bruta può essere espressa come formula minima o come formula molecolare.

  • Formula minima: indica il rapporto minimo di combinazione degli elementi di un composto.
  • Formula molecolare: indica il rapporto effettivo di combinazione degli elementi di un composto.
Prendiamo ad esempio il glucosio: la formula minima del glucosio è
[math]CH_{2}O[/math]
mentre la formula molecolare è
[math]C_{6}H_{12}O_{6}[/math]
.

I composti si dividono in due categorie: molecolari e ionici. I composti molecolari sono costituiti da molecole; i composti ionici sono dei reticoli cristallini tridimensionali costituiti da cationi e anioni. Il composto molecolare è generalmente espresso tramite formula molecolare, il composto ionico è generalmente espresso tramite formula minima.

La formula di struttura mostra la disposizione spaziale di una molecola mettendo in evidenza il tipo di legame esistente tra gli atomi:

La formula di struttura dell'acido solforico (

[math]H_{2}SO_{4}[/math]
) è la seguente:

Formula di struttura dell'acido solforico

CALCOLO DELLA FORMULA MINIMA E MOLECOLARE

Per calcolare la formula minima di un composto è necessario conoscere gli elementi che lo costituiscono e la percentuale in peso di ogni elemento. Per calcolare la formula molecolare di un composto è necessario conoscerne la formula minima e il peso molecolare.

Esercizio 1

Calcolare la formula minima e la formula molecolare del cianuro di argento potassio sapendo che la sua composizione percentuale è: K = 19.6 %, Ag = 54.3 %, C = 12.1 %, N = 14.7 %.

La percentuale in peso indica che 100 g di composto contengono 19.6 g di K, 54.3 g di Ag, 12.1 g di C e 14.7 g di N. Per procedere al calcolo della formula minima dobbiamo innanzitutto ricavare il numero di moli di ciascun elemento, applicando la formula vista precedentemente ((n = frac{m(g)}{PM, (g/mol)} )):

[math] n_K = \frac{19.6\,g}{39\, g/mol} = 0.50\, mol [/math]

[math] n_{Ag} = \frac{54.3\, g}{107.87\, g/mol} = 0.50\, mol [/math]

[math] n_C = \frac{12.1\, g}{12\, g/mol} = 1\, mol [/math]

[math] n_N = \frac{14.7\, g}{14\, g/mol} = 1.05\, mol [/math]

Dopo aver calcolato il numero di moli, si dividono i valori ottenuti per il valore più piccolo, ottenendo così il rapporto minimo di combinazione tra gli elementi:

[math] K = \frac{0.5}{0.5} = 1\, Ag = \frac{0.5}{0.5} = 1\, C = \frac{1}{0.5} = 2\, N= \frac{1}{0.5} = 2 [/math]

La formula minima del cianuro di argento potassio è:

[math]KAg(CN)_{2}[/math]
.

Per calcolare la formula molecolare del composto bisogna moltiplicare gli indici ricavati dalla formula chimica per il rapporto tra il peso molecolare e il peso formula della formula minima.

CALCOLO DELLA COMPOSIZIONE PERCENTUALE DI UN COMPOSTO

Per calcolare la composizione percentuale di un composto bisogna applicare la formula seguente:

[math] \%\, \text{elemento} = \frac{\text{massa dell'elemento } in \text{ una mole di composto}}{\text{massa molare del composto}} \cdot 100 [/math]

Esercizio 2

Calcolare la composizione percentuale del propano
[math]C_{3}H_{8}[/math]
.

Calcoliamo il PM del composto:

[math] PM = 12 \ast 3 + \ast 8 = 44 \, g/mol [/math]

La percentuale di carbonio e idrogeno è pari a:

[math] \% C = \frac{12 \ast 3\, g/mol}{44\, g/mol} \ast 100 = 81.8\,\% [/math]

[math] \% H = \frac{1\ast 8\, g/mol}{44\, g/mol} \ast 100 = 18.2\, % [/math]

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