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Chimica, svolgimento di un esercizio combustione/reazione

Qualche giorno fa mi sono imbattuto in un esercizio di chimica abbastanza complicato all’apparenza. Sulla rete ho trovato poche risorse per risolvere il problema. Di seguito vi mostrerò lo svolgimento.

Testo dell’esercizio

La morfina è il più abbondante e principale alcaloide contenuto nell’oppio. Dalla combustione di 150 mg di campione si ottengono 393,45 mg di anidride carbonica e 90 mg di acqua. Da 150 mg di campione si ottengono attraverso una serie di reazioni chimiche 28,11 mg di cloruro di ammonio. Determinare la formula minima della morfina. (PA C=12 g/mol; PA H = 1,008 g/mol; PA N = 14 g/mol; PA Cl =35,45 g/mol)

Tiriamo fuori i dati dal testo

Sappiamo che la morfina è composta da Carbonio, Idrogeno, Azoto ed Ossigeno CHNO

Campione = 150mg = 0,15g

Anidride carbonica = CO2 = 393,45mg = 0,39345g

Acqua = H2O = 90mg = 0,09g

Cloruro di Ammonio = NH4Cl = 28,11mg = 0,02811g

Pesi atomici elementi in gioco

C = 12 g/mol

H = 1,008 g/mol

N = 14 g/mol

Cl = 35,45 g/mol

Peso molecolare (somma dei pesi atomici degli atomi che compongono le sostanze)

CO2 =  44g/mol

H2O = 18g/mol

NH4Cl = 53,45g/mol

Tiriamo fuori Moli e masse dalle sostanze coinvolte

Moli di C = Grammi di CO2/Massa molecolare CO2 =  0,39345g/44g/mol = 0,0089420455 mol

massa C = Moli di C x Peso Atomico C = 0,0089420455 mol x 12 g/mol = 0,1073045455 g

Moli di H = 2 x (Grammi H2O/Peso molecolare H2O) = 2 x (0,09 g/18g/mol) = 0,01 mol  —Si moltiplica x 2 perché nella molecola ci sono 2 atomi di idrogeno

massa H = Moli di H x Peso Atomico H = 0,01 mol x 1,008 g/mol = 0,01 grammi

Allo stesso modo calcoliamo le moli di Azoto

Moli di N = 0,02811g/53,45g/mol = 0,0005259121 mol

massa di N = 0,0005259121mol x 14 = 0,0073627689 grammi

Tiriamo fuori l’ossigeno per differenza

Massa O = peso composto – (massa C + massa H + massa N) = 0,15g -(0,1073045455 g+0,01g+0,0073627689 g) = 0,0253326856g

Moli O = massa O/Peso atomico O = 0,0253326856g/16g/mol = 0,0015832929mol

Rapporto tra le moli

Sapendo tutte le moli facciamo il rapporto con la più piccola di esse, in questo caso l’Azoto

C = Moli C / Moli N = 0,0089420455 mol/0,0005259121mol = 17

H = Moli H / Moli N = 0,01mol/0,0005259121mol = 19

N = Moli H / Moli N = 1

O = Moli O / Moli N = 0,0015832929mol/0,0005259121mol = 3

Essendo la morfina è composta da C H N O la formula minima sarà

C17H19NO3