Determinarea formulei moleculare a unei substanțe, cunoscând compoziția ei procentuală (partea de masă a elementelor componente)

Metoda de rezolvare propusă se adresează elevilor din clasa a VII-a, care nu cunosc noțiunea de „cantitate de substanță”.

PROBLEMĂ:

Adrenalina sau epinefrina este hormonul secretat în stările de stres. Ea pregătește organismul pentru producerea unei cantități mari de energie, ceea ce se resimte prin creșterea frecvenței cardiace și a presiunii sângelui.

Determinați formula chimică a adrenalinei dacă în compoziția ei intră 59,02% C, 7,10 %H, 26,23% O și restul azot.

Se dă: ω(C) = 59,02 %ω(H) =   7,10 %ω(O) = 26,23 %	Rezolvare: Calculăm procentul de azot:    ω(N) = 100% - (59,02% + 7,10% + 26,23 %) = 7,65% Presupunem că masa substanței este 100, astfel masa fiecărui element este egală cu procentul ei.
CaHbNcOd-?

Deoarece într-o moleculă de substanță trebuie să fie cel puțin câte un atom al fiecărui element component, masa fiecărui element din substanță trebuie să fie mai mare sau cel puțn egală cu valoarea masei atomice relative.

Se observă că nu se întâmplă asta pentru azot: 7,65 < 14.

Calculăm ce masă moleculară are substanța dacă ea va un atom de azot:

7,65 ................................ 100

14 ..................................   x → x = 14·100 : 7,65= 183

Calculăm ce mase obținem pentru celelalte elemente, considerând această valoare (183).

pentru C:

 59,02 ................................ 100

y ......................................   183  → y = 59,02·183 : 100= 108

Verificăm dacă 108 este multiplu de 12 (masa atomică relativă a carbonului): 108: 12 = 9, substanța ar putea conține 9 atomi de C.

pentru H:

7,10 ............................... 100

z ..................................   183 → z = 7,10·183 : 100= 12,99 ~ 13, substanța ar putea conține 13 atomi de H.

pentru O:

26,23 ............................. 100

w ..................................  183 → w = 26,23·183 : 100= 48, substanța ar putea conține 3 atomi de O.

Deoarece am obținut numere întregi pentru fiecare element la calcularea numărului de atomi componenți, putem concluziona că formula substanței este: C₉H₁₃NO₃.

Răspuns: Adrenalina are formula chimică C₉H₁₃NO₃.

Notă 

În chimia organică există două feluri de formule care arată compoziția cantitativă a substanței: formula moleculară și formula brută (adică cel mai mic raport atomic al elementelor componente). Această metodă de rezolvare va conduce la formula brută. În cazul adrenalinei cele două formule coincid.

În celelalte cazuri, pentru a găsi formula moleculară e nevoie de informații despre masa moleculară relativă.