Formule empiriche e molecolari — Chimica, 14–17 anni
Come le misure rivelano il rapporto più semplice tra gli atomi di una sostanza e come questo rapporto porta alla sua vera formula molecolare.
Il rapporto atomico più semplice
Una formula chimica può mostrare il più piccolo rapporto tra numeri interi degli atomi di un composto. Questa è la formula empirica: per esempio, il glucosio ha il rapporto più semplice CH₂O, anche se ogni molecola è davvero C₆H₁₂O₆. La formula molecolare indica quanti gruppi completi di quel rapporto contiene una molecola.
Perché ridurre il rapporto?
I chimici spesso misurano la massa di un campione, non gli atomi uno alla volta. Dividere la massa di ogni elemento per la sua massa atomica permette di confrontare quante particelle sono presenti, ma i primi valori possono non essere interi. Ridurli al più piccolo rapporto tra interi produce una formula confrontabile con altre sostanze e verificabile usando la massa molecolare.
Esempio svolto: un ossido
Un composto contiene 2,4 g di magnesio e 1,6 g di ossigeno. Passo 1: dividere per le masse atomiche relative: 2,4 ÷ 24 = 0,10 mol di Mg e 1,6 ÷ 16 = 0,10 mol di O. Passo 2: dividere entrambi per il valore più piccolo, ottenendo 1:1. La formula empirica è MgO; se la massa molecolare fosse 80, sarebbe il doppio di MgO, cioè Mg₂O₂.
Il decimale ingannevole
Un errore comune è scrivere direttamente un indice decimale, come C₁,₅H₃O. Il decimale sembra ragionevole perché le masse misurate raramente si dividono senza resto, ma gli atomi compaiono in quantità intere. Moltiplica tutti i rapporti per lo stesso piccolo numero — 2 in questo caso — per trasformare 1,5 in 3 e ottenere C₃H₆O₂. Poi controlla che i numeri non possano essere ridotti ancora.
Dall’analisi all’identificazione
I laboratori usano percentuali misurate per ricavare la formula di un materiale sconosciuto. Questo aiuta a identificare minerali, medicinali e sostanze trovate nei campioni ambientali. La formula non mostra tutta la forma di una molecola, ma offre un punto di partenza sicuro: quali elementi sono presenti e in quale rapporto più semplice.
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