Claudio ha scritto:
Buongiorno, le invio un problema di cui non ho capito come procedere... mi può indicare tutti i passaggi? Grazie...
150 mg di un composto X di formula CxHyClwOz ha fornito per combustione 283,4 mg di CO2, 58,0 mg di H2O e 15,5 mL di ossido di cloro(I) misurati a 754 Torr e 18 °C. Sapendo che una miscela gassosa del composto X con l'azoto molecolare al 25% ha una densità relativa all'idrogeno pari a 90,9, calcolare la formula molecolare di X.
La risoluzione è questa:
L’acqua, il diossido di carbonio e l’ossido di cloro(I), Cl2O, che si sono formati per combustione del composto X contengono tutti gli atomi, rispettivamente, di carbonio, idrogeno e cloro presenti nel composto stesso. Dalla massa di CO2 e di H2O, e dal volume di Cl2O tramite l’equazione di stato dei gas ideali, è quindi possibile determinare la quantità in moli di tali elementi. La differenza tra la massa del composto X e la massa complessiva degli atomi C, H e Cl corrisponde alla massa di ossigeno presente nel composto; di tale massa si determina poi la quantità in moli.
Dividendo la quantità in moli dei diversi atomi per la quantità più piccola fra quelle calcolate, si determina il valore degli indici presenti nella formula minima del composto X; per risalire alla formula molecolare è però necessario calcolare la massa molecolare a partire dal valore di densità relativa.
La densità relativa di un gas rispetto ad un altro è il rapporto fra la massa di un dato volume del primo gas e la massa di un ugual volume del secondo gas, nelle stesse condizioni di T e P; poiché per il principio di Avogadro volumi uguali di gas diversi (nelle stesse condizioni di T e P) contengono lo stesso numero di molecole, la densità relativa di un gas rispetto ad un altro è uguale al rapporto tra le loro masse molecolari (M). Quindi drel H2 = M / MH2. Nel caso di miscugli, M corrisponde alla massa molecolare media del miscuglio, cioè alla somma delle masse molecolari, ciascuna moltiplicata per la sua frazione molare.
Effettuando il rapporto tra la massa molecolare del composto X e la massa della formula minima si determina, infine, il fattore f con cui moltiplicare gli indici della formula minima per ottenere la formula molecolare.
I calcoli sono questi:
n CO2 = m/mmolare = 283,4×10-3 g/44,01 g/mol = 6,44×10-3 mol = n C
n H2O = m/mmolare = 58,0×10-3 g/18,02 g/mol = 3,22×10-3 mol
n H = 2 n H2O = 2×3,22×10-3 mol = 6,44×10-3 mol
n Cl2O = PV/RT = (754/760)atm × 15,5×10-3L / (0,0821(L atm)/(K mol) × 291K) = 6,44×10-4 mol
n Cl = 2 n Cl2O = 2×6,44×10-4 mol = 1,288×10-3 mol
m C + m H + m Cl = 6,44×10-3 mol×12,01 g/mol + 6,44×10-3 mol×1,008 g/mol + 1,288×10-3 mol×35,45 g/mol = 0,1295 g
m O = m X – (m C + m H + m Cl) = (0,150 – 0,130) g = 0,0205 g
n O = 0,0205 g/15,99 g/mol = 1,28×10-3 mol
n C / n O = 6,44×10-3 mol/1,28×10-3 mol = 5,03 ≈ 5
n H / n O = 6,44×10-3 mol/1,28×10-3 mol = 5,03 ≈ 5
n Cl / n O = 1,288×10-3 mol/1,28×10-3 mol = 1,01 ≈ 1
formula minima = C5H5ClO
drel H2 = M(X+N2) / MH2 M(X+N2) = drel H2×MH2 = 90,9×2,0158 = 183,2
M(X+N2) = ΧX × MX + ΧN2 × MN2
ΧX = 0,75 ΧN2 = 0,25
MX = (M(X+N2) - ΧN2 × MN2) /ΧX = (183,2 – 0,25×28,0134)/0,75 = 234,9
MC5H5ClO = 116,6
f = MX / MC5H5ClO = 234,9 / 116,6 = 2,01 ≈ 2
formula molecolare = (C5H5ClO)2 = C10H10Cl2O2
Ecco fatto…spero che ti risulti tutto chiaro!
