Analisi di una sostanza:PM corretto e formula molecolare
 

L’analisi elementare di una sostanza dà i risultati seguenti: C 30,2%; H 5,07 %, Cl 44,6%.
Il peso molecolare della sostanza, determinato utilizzando il metodo crioscopico, risulta essere circa 160.
Calcolare il peso molecolare corretto e scrivere la formula molecolare della sostanza.

Analizziamo i dati:
la somma delle percentuali riscontrate non dà 100; la ragione è che, l’analisi elementare di C, H, N, si effettua per combustione, introducendo ossigeno in eccesso; per questa ragione, di solito, la percentuale di ossigeno si ricava per differenza rispetto a 100 (in effetti ci sono anche metodiche per determinare l’ossigeno, ma sono complicate e costose, perciò generalmente si evitano).

Per prima cosa dovremo determinare la percentuale di O.

Come seconda fase dobbiamo determinare la formula minima della sostanza (cioè i rapporti minimi tra i vari atomi considerati); poi vedremo se questa formula minima corrisponde al peso molecolare determinato; se così non fosse, il peso molecolare effettivo non può essere che un multiplo di quello corrispondente alla formula minima.

Infine calcoleremo il vero peso molecolare.

Determiniamo la % per O: 100 – (30,2 + 5,07 + 44,6) = 100 – 79,87 = 20,13

Dividiamo ogni % per la rispettiva massa atomica:
C: 30,2 / 12,01 = 2,515
H: 5,07 / 1,008 = 5,030
O: 20,13 / 16,00 = 1,258
Cl: 44,6 / 35,45 = 1,258

Questi valori sono proporzionali ai coefficienti stechiometrici di ogni atomo nella molecola; perciò dividiamo ognuno per il più piccolo di essi (massimo comune divisore):
C: 2,515 / 1,258 = 1,999
H: 5,030 / 1,258 = 3,998
O = Cl: 1,258 / 1,258 = 1

La formula minima è perciò C2H4OCl, il cui peso molecolare sarebbe:
(2x12,01)+(4x1,008)+(16,00)+(35,45) = 24,02+4,03+16,00+35,45 = 79,50

Il peso molecolare determinato è circa 160, perciò il peso molecolare corretto sarà il doppio di quello corrispondente alla formula minima 2x79,50= 159,00

E la formula molecolare corretta della sostanza sarà C4H8O2Cl2, ottenuta raddoppiando i coefficienti della minima.

La sostanza potrebbe essere, per esempio, 1,1-dicloro-2,3-diidrossibutano
(Cl)2CH-CHOH-CHOH-CH3