Sara ha scritto:

Gent.le Prof., potrebbe aiutarmi con questo esercizio?

13 g di un idrocarburo costituito solo da carbonio e idrogeno, vengono bruciati. Il diossido di carbonio che si forma viene fatto reagire con un eccesso di ossido di calcio e si ottengono così 192 g di carbonato di calcio. Calcola la FORMULA MINIMA dell'idrocarburo.

Ecco l’aiuto per Sara:

La massa di idrocarburo che riporti non è compatibile con la massa del carbonato di calcio; nella risoluzione che ti propongo considero allora una massa di carbonato di 92 g anziché 192 g. Tieni presente, in ogni caso, che le linee fondamentali della risoluzione restano le stesse per qualsiasi valore di massa si consideri, purché sensato!

La formula minima dell’idrocarburo indica il rapporto tra il numero di atomi di idrogeno e il numero di atomi di carbonio che costituiscono l’ idrocarburo. Tenendo conto del fatto che il numero di atomi di idrogeno è quasi sempre superiore all’altro, possiamo aspettarci una formula del tipo CH_y. Nel caso in cui y non sia un numero intero, si individua un opportuno coefficiente moltiplicativo, m, in modo che my risulti intero; in questo caso la formula minima assume la forma C_mH_my.

Per trovare il numero di atomi di carbonio e di idrogeno dobbiamo risalire al numero di moli dei due elementi presenti nel composto; in realtà, basta conoscere uno dei due, perché l’altro si calcola di conseguenza.

Dai dati del problema è possibile risalire al numero di moli di atomi di carbonio contenuti in 13 g di idrocarburo; sappiamo, infatti, che durante la combustione ciascun atomo di C si trasforma in diossido di carbonio, CO₂, e che ciascuna molecola di CO₂ reagisce con una “molecola” (unità formula, più correttamente) di CaO per dare una “molecola” di carbonato di calcio, CaCO₃ (CaO + CO₂ = CaCO₃). Conoscendo la massa di CaCO₃ si può allora calcolarne il numero di moli che, come abbiamo detto, corrisponde al numero di moli di C presente nell’idrocarburo; dalle moli di C si risale alla sua massa e, per differenza, alla massa di H in 13 gi di idrocarburo. L’ultimo passaggio è il calcolo del numero di moli di idrogeno e il rapporto nH/nC. Pertanto:

nCaCO₃ = 92 g/100,1 g/mol = 0,92 mol = nC

mC = 0,92 mol×12,01 g/mol = 11,05 g       mH = (13 – 11,05) g = 1,95 g

nH = 1,95 g/1,008 g/mol = 1,93 mol       nH/nC = 1,93 mol/0,92 mol = 2,1 ≈ 2

Tenendo conto che i dati del problema si riferiscono a misure sperimentali e che queste sono certamente affette da errori di misura più o meno grandi, possiamo considerare il rapporto 2,1 circa uguale a 2; la formula minima dell’idrocarburo, pertanto, risulta essere CH₂. Una formula molecolare compatibile con questa formula minima potrebbe essere, per esempio, C₂H₄, che è la formula dell’etilene; qualsiasi alchene, tuttavia, presenta questa stessa formula minima in quanto la classe degli alcheni ha come formula generale C_nH_2n.