Determinazione del peso molecolare: importanza e metodi di calcolo
La determinazione del peso molecolare di una sostanza è fondamentale per conoscere il numero effettivo di atomi presenti nella sua formula molecolare. Questo valore è spesso utilizzato in laboratorio per verificare la correttezza delle formule chimiche e per stabilire le proprietà fisiche di una sostanza.
Metodo di Dumas
Per i composti allo stato gassoso o di liquidi volatili, la determinazione del peso molecolare può essere effettuata mediante la misura della densità del vapore (metodo di Dumas). Questo metodo sfrutta l’equazione di stato dei gas per calcolare il peso molecolare del composto.
Un esempio pratico: se la densità del vapore di un composto è pari a 3.33 g/L a una temperatura di 293 K e a una pressione di 5.00 atm, il peso molecolare del composto sarà 16.0 g/mol.
Un altro metodo per determinare il peso molecolare di una sostanza disciolta in una soluzione sfrutta la legge di Raoult.
Esempio pratico
Supponiamo di sciogliere 8.05 g di un composto incognito X in 100 g di benzene a 26 °C, e la tensione di vapore del solvente si è abbassata da 100.0 a 94.8 torr. Calcolando le moli del benzene e applicando la legge di Raoult, otterremo il peso molecolare di X, che risulterà 114.6 g/mol.
Proprietà colligative
Un ulteriore metodo per la determinazione del peso molecolare sfrutta la crioscopia e l’ebullioscopia, cioè l’abbassamento del punto di congelamento di una soluzione e l’innalzamento della temperatura di ebollizione. Questi metodi si basano sul fatto che tali variazioni sono proporzionali al numero di particelle disciolte.
Esempi
Calcolare il peso molecolare di un soluto non volatile essendo noto che sciogliendo 1.00 g di questa sostanza in 100 g di acqua si ottiene un abbassamento crioscopico di 0.30 °C.
Un altro esempio riguarda l’aggiunta di 2.0 g di antracene a 90 g di CS2, che provoca l’innalzamento del punto di ebollizione del CS2 di 0.3 °C. In questo caso, il peso molecolare dell’antracene risulterà essere 175.6 g/mol.
Pressione osmotica
Infine, la determinazione del peso molecolare di una sostanza può essere effettuata tramite la pressione osmotica. Questo metodo applica l’equazione π = CRT, dove C è la concentrazione molare della soluzione.
Un esempio pratico è dato da una soluzione acquosa contenente 500 mg di una proteina per litro d’acqua che ha la pressione osmotica pari a 0.75 mm Hg a 25°C, da cui calcolare il peso molecolare della proteina, che risulterà essere 1.2 ∙ 10^4 g/mol.
In conclusione, esistono diversi metodi per determinare il peso molecolare di una sostanza, e la scelta dipende spesso dalle proprietà chimiche e fisiche della sostanza stessa.