Come Ricavare la Formula Empirica

Comprendi che cos'è la formula empirica. In chimica, è il modo più semplice di descrivere un composto: fondamentalmente, è un elenco degli elementi che formano un composto, organizzati secondo la loro percentuale. È importante osservare che questa semplice formula non descrive la disposizione degli atomi all'interno del composto; si limita ad enunciare da quali elementi è costituito.^[1] Per esempio:

• Un composto che è costituito per il 40,92% da carbonio, per il 4,58% da idrogeno e per il 54,5% da ossigeno avrà una formula empirica di C₃H₄O₃ (nella seconda parte vedremo, tramite un esempio, come ricavare la formula empirica di questo composto).

Comprendi l'espressione 'composizione percentuale'. La 'composizione percentuale' si riferisce alla percentuale di ogni singolo atomo nell'intero composto che stiamo considerando. Per ricavare la formula empirica di un composto, dobbiamo conoscerne la composizione percentuale. Se devi trovare la formula empirica come compito per casa, molto probabilmente ti verranno fornite le percentuali.

• In un laboratorio di chimica, per trovare la composizione percentuale, il composto verrebbe sottoposto ad alcuni esami fisici e poi a un'analisi quantitativa. A meno che non ti trovi in un laboratorio, non avrai bisogno di svolgere effettivamente questi esami.

Avrai a che fare con grammi-atomo. Un grammo-atomo è la specifica quantità di un elemento pari a un numero di grammi uguale alla sua massa atomica. Per trovare un grammo-atomo, l'equazione è: la percentuale dell'elemento nel composto (%) divisa per la massa atomica dell'elemento.^[2]

• Per esempio, supponiamo di avere un composto costituito al 40,92% da carbonio. La massa atomica del carbonio è 12, quindi la nostra equazione sarà 40,92 / 12 = 3,41.

Impara come ricavare il rapporto atomico. Quando ti trovi a lavorare con un composto, devi calcolare più di un grammo-atomo. Dopo che hai trovato tutti i grammi-atomo presenti nel composto, osservali tutti. Per ricavare il rapporto atomico, dovrai identificare il grammo-atomo più piccolo tra tutti quelli che hai calcolato. Poi dividerai tutti i tuoi grammi-atomo per il grammo-atomo più piccolo. Per esempio:

• Poniamo di star lavorando con un composto che ha tre grammi-atomo: 1,5, 2 e 2,5. Il grammo-atomo più piccolo tra questi tre numeri è 1,5. Quindi, per trovare il rapporto atomico, devi dividere tutti i numeri per 1,5 e poi separarli con il simbolo del rapporto :.
• 1,5 / 1,5 = 1. 2 / 1,5 = 1,33. 2,5 / 1,5 = 1,66. Quindi il tuo rapporto atomico è 1 : 1,33 : 1,66.

Devi comprendere come convertire i numeri del rapporto atomico in numeri interi. Quando scrivi una formula empirica, hai bisogno di numeri interi. Questo significa che non puoi usare un numero come 1,33. Dopo aver ricavato il tuo rapporto atomico, devi convertire ogni numero decimale (come, appunto, 1,33) in un numero intero (come 3). Per farlo, devi trovare un numero intero che possa essere moltiplicato per ogni singolo numero presente nel tuo rapporto atomico. Per esempio:

• Prova con il 2. Moltiplica i numeri presenti nel tuo rapporto atomico (1, 1,33 e 1,66) per 2. Ottieni 2, 2,66 e 3,32. Dal momento che non sono numeri interi, il 2 non va bene.
• Prova con il 3. Moltiplicando 1, 1,33 e 1,66 per 3, ottieni 3, 4 e 5. Di conseguenza, il tuo rapporto atomico in numeri interi è 3 : 4 : 5.

Devi comprendere che significato hanno per la formula empirica questi numeri interi. In effetti, il rapporto in numeri interi che abbiamo appena calcolato fa parte della formula empirica. Questi tre numeri interi sono i numeretti che troviamo appesi al piede di ogni lettera che rappresenta un distinto elemento del composto. Per esempio, la nostra formula empirica inventata avrebbe questo aspetto:

• X₃Y₄Z₅