In natura la purezza è una astrazione.
In natura quasi tutto è un miscuglio che attende d’essere purificato per filtrazione, decantazione, centrifugazione, …
Questi metodi di separazione del miscuglio ci danno le sostanze pure che ci interessano.
Immaginiamo di aver isolato dal mais, il destrosio altrimenti detto glucosio.
Per conoscere i segreti di questa sostanza dolce ed energetica, una delle più importanti per la vita, dobbiamo conoscere la sua composizione, cioè di quali elementi è fatta e in che percentuale, per questo ci avvaliamo dell’analisi elementare.
Analisi elementare delle sostanze pure
L’analisi elementare di una sostanza pura si incomincia con la sua combustione.
La combustione della sostanza pura produce composti gassosi CO2, H2O, NO2, ecc.
Dai gas si giunge a determinare con sicurezza le quantità di Carbonio, Idrogeno, Azoto e Zolfo.
La quantità di Ossigeno si ottiene per pirolisi, cioè si brucia. La Pirolisi è una combustione senza aggiunta di ossigeno.
Un altro metodo per individuare gli elementi di una sostanza pura è la spettrometria di massa.
Da questa indagine preliminare giungiamo alla conoscenza elementare del glucosio, che scopriamo essere composto da 40% di carbonio, 6,7% di idrogeno e 53,3 % di ossigeno.
Il passo successivo è conoscere quanti atomi formano la molecola di glucosio.
Composizione chimica di una molecola:
la formula minima
Conoscendo la massa di ogni elemento, protoni e neutroni, possiamo determinare la percentuale di ciascun elemento nella composizione complessiva della molecola.
Es.: il glucosio è composto da carbonio che ha massa 12, idrogeno massa 1, ossigeno massa 16.
Dividendo la percentuale di carbonio trovato dall’analisi elementare 40 fratto 12 il numero di massa del carbonio, ottengo 3,3.
Dividendo la percentuale di idrogeno trovato dall’analisi elementare 6,7 fratto 1 il numero di massa dell’idrogeno, ottengo 6,7.
Dividendo la percentuale di ossigeno trovato dall’analisi elementare 53,3 fratto 16 il numero di massa dell’ossigeno, ottengo 3,3.
Se divido i risultati ottenuti per il numero più piccolo, ho i rapporti degli atomi: Carbonio 1, Idrogeno 2, Ossigeno 1.
La formula del glucosio è 1 carbonio, 2 idrogeni e 1 ossigeno.
Tuttavia questa è solo una delle possibili variabili del rapporto: 1,2,1
La formula vera potrebbe essere il doppio 2,4,2, o il triplo 3,6,3,…
Quello che abbiamo trovato è la formula minima.
La formula minima indica il rapporto tra il numero degli atomi dei singoli elementi presenti nella sostanza pura.
La formula vera delle sostanze pure
La formula vera delle sostanza pure è un multiplo della formula minima.
La formula minima ha un suo peso molecolare che nel caso del glucosio è 30 (12×1 + 1×2 + 16×1).
Per scoprire di quale multiplo si tratta, devo conoscere sperimentalmente il peso molecolare del glucosio, che è 180.
Dividendo il peso molecolare sperimentale fratto il peso molecolare della formula minima ottengo il multiplo, che per il glucosio è 6 (180/30).
Moltiplicando il multiplo per la formula minima ottengo la formula reale della sostanza pura, per il glucosio è C6H12O6.
