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Come determinare la formula minima

Francesca mi chiede come si determina la formula minima di un sale la cui composizione percentuale è: rame 51,4%, zolfo 12,9%, idrogeno 3,2% e qual è la sua formula vera sapendo che per il riscaldamento a 105 °C il sale perde il 29,1 % del suo peso.
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Francesca ha scritto: Gentile Prof.ssa avrei bisogno d'aiuto. Grazie mille. Un sale ha dato la seguente composizione percentuale:

rame 51,4%      zolfo 12,9%      idrogeno 3,2%

  • Definire la formula minima.
  • Sapendo che per il riscaldamento a secco a 105 °C il sale perde il 29,1 % del suo peso definire la formula vera del sale. 
Questa è la risposta: Per definire la formula minima è necessario prima di tutto calcolare la quantità in moli di ciascun elemento contenuta in 100 g di composto tenendo presente che la differenza a 100 è la massa di ossigeno. Si sceglie poi la quantità in moli più piccola e con tale valore si divide la quantità in moli di ciascun elemento. Così facendo si determinano i rapporti tra il numero di atomi degli elementi che costituiscono il sale; approssimando i valori di tali rapporti all’unità più vicina (da cui però non devono discostarsi che di un decimo circa) si ottengono gli indici della formula grezza del sale. Poiché per riscaldamento a 105 °C la massa del sale diminuisce, si può dedurre che il sale è idrato, cioè contiene molecole di acqua di cristallizzazione; la percentuale di massa persa corrisponde quindi alla massa di acqua presente in 100 g sale da cui si può calcolare la corrispondente quantità in moli. Per scrivere la formula vera del sale basta allora tenere conto che una parte degli atomi di ossigeno e idrogeno presenti nella formula minima va espressa come H2O di cristallizzazione utilizzando la notazione formula sale anidro · n H2O. I calcoli in dettaglio sono questi:

% ossigeno = 100 – (51,4 + 12,9 + 3,2) = 32,5%

n O = m O / mmolare = 32,5 g / 15,9994 g/mol = 2,03 mol

n Cu = m Cu / mmolare = 51,4 g / 63,546 g/mol = 0,809 mol

n S = m S / mmolare = 12,9 g / 32,065 g/mol = 0,402 mol

n H = m H / mmolare = 3,2 g / 1,008 g/mol = 3,18 mol

n S / n S = 0,402 / 0,402 = 1

n O / n S = 2,03 / 0,402 = 5,04 ≡ 5

n Cu / n S = 0,809 / 0,402 = 2,01 ≡ 2

n H / n S = 3,18 / 0,402 = 7,91 ≡ 8

formula minima = Cu2SH8O5

% H2O = 29,1%

n H2O = m H2O / mmolare = 29,1 g / 18,01528 g/mol = 1,62 mol

n H2O / n S = 1,62 / 0,402 = 4,02 ≡ 4

La formula del composto idratato diviene pertanto Cu2SO · 4H2O. Forse è un sale basico del rame la cui formula potrebbe essere scritta come Cu(OH)2 · CuS · 3H2O…

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