Determinación de la fórmula empírica a partir de productos de combustión

Al quemar una sustancia con fórmula molecular del tipo CxHyOz se obtiene CO2 y H2O.  Todo el carbono de la muestra irá al CO2, mientras que el hidrógeno se transformará en H2O, según la ecuación química:

CxHyOz + O2 -------> x CO2 + y/2 H2O

El dióxido de carbono generado por la combustión se absorbe sobre hidróxido de sodio, determinando su masa por diferencia de pesada.  Mientras que el vapor de agua se adsorbe sobre perclorato de magnesio.

Una vez determinadas las masas de CO2 y H2O se pasa a calcular la fórmula empírica.  Veamos un ejemplo:

La combustión de una muestra de 0,2000 g de vitamina C produjo 0,2998 g de CO2 y 0,0819 g de H2O.  Obtener la fórmula empírica de la vitamina C.

  • Calcular las cantidades en moles de carbono e hidrógeno

$$0,2998\;g\;CO_2\cdot\frac{1\;mol\;CO_2}{44,010\;g\;CO_2}\cdot\frac{1\;mol\;C}{1\;mol\;CO_2}=0,006812\;mol\;C$$

$$0,0819\;g\;H_2O\cdot\frac{1\;mol\;H_2O}{18,02\;g\;H_2O}\cdot\frac{2\;mol\;H}{1\;mol\;H_2O}=0,00909\;mol\;H$$

  • Calcular las masas de carbono e hidrógeno

$$0,006812\;mol\;C\cdot\frac{12,011\;g\;C}{1\;mol\;C}=0,08182\;g\;C$$

$$0,00909\;mol\;H\cdot\frac{1,008\;g\;H}{1\;mol\;H}=0,00916\;g\;H$$

  • Obtención de la masa de oxígeno por diferencia

$$0,2000\;g\;muestra - 0,08182\;g\;C - 0,00916\;g\;H=0,1090\;g\;O$$

  • Cálculo de los moles de oxígeno

$$0,1090\;g\;O\cdot\frac{1\;mol\;O}{15,999\;g\;O}=0,000813\;mol\;O$$

  • Dividir los moles de C, H y O por el valor más pequeño

$$C:\frac{0,006812}{0,006182}=1\;\;\; H:\frac{0,00909}{0,006812}=1,33\;\;\;\; O:\frac{0,006813}{0,006812}=1$$

  • Multiplicar por un número pequeño que convierta en enteros los valores anteriores (x3)

C: 1 x 3 =3;    H: 1,33 x 3 = 4;     O: 1 x 3 = 3

  • Fórmula empírica: C3H4O3