Come calcolare la massa molare, parentesi e idrati compresi

I tre casi che il calcolo deve gestire

L'indice semplice è il caso facile: conta gli atomi dell'elemento immediatamente precedente, e un elemento senza indice conta una volta. C6H12O6 sono sei carboni, dodici idrogeni e sei ossigeni, cioè 180,156 g/mol. Qui non cade nessuno, ed è proprio per questo che i manuali si fermano lì, appena prima che lo studente incontri una formula vera.

È con le parentesi che si perdono punti. In Ca(NO3)2 il gruppo NO3 compare due volte, quindi la formula contiene due azoti e sei ossigeni, ed è quel sei che si dimentica. Il caso dell'idrato è ancora diverso: il punto di CuSO4·5H2O non moltiplica il solfato di rame, ordina di aggiungere cinque molecole d'acqua distinte. Il sale anidro pesa 159,602 g/mol, le cinque acque 90,075 g/mol, e il pentaidrato è la loro somma, 249,677 g/mol — più di un terzo del cristallo che pesi è acqua.

Massa molare, massa molecolare e massa formula

I tre nomi descrivono lo stesso calcolo con unità diverse. La massa molecolare relativa è un rapporto e quindi non ha unità: l'acqua vale 18,015, punto. La massa molare è la massa di una mole e porta g/mol: l'acqua vale 18,015 g/mol. Massa formula è il termine usato quando la sostanza non ha molecole discrete, come un solido ionico tipo NaCl, dove CaCO3 o NaCl descrive un rapporto ripetuto in un reticolo e non una particella isolabile.

I numeri coincidono per come è definita la mole. Dalla revisione del SI del 2019 una mole è esattamente 6,02214076 × 10^23 entità: un conteggio fisso, non una massa di carbonio 12. La conseguenza è sottile ma vale la pena conoscerla: il grammo per mole non è più strettamente legato alla scala del carbonio 12, quindi la costante di massa molare è oggi una grandezza sperimentale che vale 1 g/mol entro circa una parte su un miliardo. Per qualsiasi calcolo a mano, trattarle come identiche è più che esatto.

Dove il risultato sbaglia

Le maiuscole sono un'affermazione chimica, non una preferenza di digitazione. CO è monossido di carbonio, 28,010 g/mol; Co è cobalto, 58,933. Ogni parser serio rifiuta un simbolo sconosciuto invece di indovinare: una formula che restituisce errore è di solito una minuscola che doveva essere maiuscola, o il contrario in un simbolo di due lettere.

Il secondo errore ricorrente è arrotondare all'inizio anziché alla fine. I pesi atomici sono pubblicati con tre o quattro decimali per un motivo, e troncarli prima di moltiplicare per un indice grande amplifica la perdita. Arrotonda una sola volta, alla fine, alla precisione che la domanda richiede: due decimali bastano per quasi ogni esercizio scolastico, quattro quando una massa molare alimenta una titolazione o un risultato gravimetrico che poi sottrarrai da un numero di dimensione simile.

Domande frequenti

Perché due fonti danno masse molari leggermente diverse?

Perché i pesi atomici standard sono medie sull'abbondanza isotopica naturale, e quell'abbondanza varia un poco tra sorgenti geologiche. La IUPAC pubblica ormai intervalli anziché valori singoli per una dozzina di elementi, tra cui idrogeno, carbonio, ossigeno e zolfo, e tabelle diverse scelgono valori convenzionali diversi al loro interno. Lo scarto cade sulla terza o quarta cifra decimale e non cambia mai un risultato alla precisione scolastica.

La massa molare è la stessa cosa del peso molecolare?

Numericamente sì, dimensionalmente no. Peso molecolare è il vecchio nome della massa molecolare relativa, un numero puro senza unità; la massa molare è lo stesso numero espresso in g/mol. Poiché coincidono in ogni cifra che userai, la distinzione conta solo se il testo chiede le unità, o quando semplifichi unità in un calcolo lungo e ti servono i g/mol per far sparire i grammi.

L'acqua di idratazione conta quando peso un reagente?

Conta per intero, e dimenticarla è il modo classico di preparare una soluzione circa un terzo troppo diluita. Poniamo che ti serva una mole di solfato di rame: cerchi il valore anidro di 159,602 g/mol e pesi quella massa da un flacone di pentaidrato; hai prelevato solo 159,602 diviso 249,677, cioè 0,639 mol — il 36 per cento in meno, che è esattamente la frazione d'acqua del cristallo. Controlla quale forma contiene il flacone prima di convertire una massa in moli: l'etichetta porta il punto oppure no, e a questo fine sono due sostanze diverse.