Come si può determinare la formula di un composto, conoscendone solamente la composizione percentuale?

Tutti i composti chimici sono formati da elementi rappresentati nella tavola periodica da simboli di uno o massimo due lettere. Utilizzando queste lettere indicative dei 108 elementi chimici presenti in natura è possibile rappresentare i composti costruendo precise formule chimiche, le quali, in forma bruta, sono date dalla successione degli elementi presenti nel composto.

In genere le formule chimiche vengono scritte in modo da fornire una serie di informazioni sul numero e sul genere di atomi che compongono le varie sostanze. Per poter risalire ad una data formula chimica è possibile seguire diverse vie, ad esempio, conoscendo la composizione percentuale ottenuta sperimentalmente in laboratorio attraverso l’utilizzo di vari metodi analitici.

La composizione percentuale (% di A) è una grandezza utile a rappresentare il rapporto tra la massa di un componente e la massa totale del campione considerato, questa è una grandezza adimensionale dato che è definita da un rapporto tra masse.

% di A = ( massa di A / massa totale ) * 100

Prendiamo ad esempio una sostanza composta da tre elementi che indichiamo con A, B e C, la quale abbia una composizione percentuale nota. Per poter ricavare il rapporto del numero di atomi che compongono la sostanza e poter quindi costruire la relativa formula empirica si procede come segue:

1) Si divide la percentuale di ogni elemento presente, per la rispettiva massa atomica (MA). Si ottiene così il numero di moli di atomi (n) di ciascun elemento presente in 100g di sostanza.

na = ( % di A) / MAa

nb = ( % di B) / MAb

nc = ( % di C) / MAc

2) Si divide ciascun numero ottenuto per il valore più piccolo in modo da ricavare le moli di atomi di ciascun elemento combinate con una mole di atomi dell’elemento meno abbondante.

3) Nel caso in cui il valore non dovesse essere un numero intero, è possibile moltiplicare i tre valori per uno stesso numero intero scelto.

La formula che si ottiene è la FORMULA EMPIRICA del composto originario.

La formula empirica, però, non sempre è una formula chimicamente soddisfacente in quanto non indica il numero preciso di atomi costituenti la sostanza; spesso perciò si cerca di costruire una formula chimica più adeguata: la FORMULA BRUTA. Nel caso di sostanze molecolari essa indica i numeri degli atomi dei singoli elementi effettivamente contenuti .

Per poter ricavare la formula bruta è necessario però conoscere il peso molecolare (PM) complessivo del composto di partenza, il quale viene diviso per il peso molecolare (PM) della formula empirica precedentemente ottenuta:

PM composto / PM form empirica = k

La formula bruta si ottiene perciò moltiplicando i pedici che compaiono nella formula empirica per il numero k così ricavato.