4.5: Fórmulas empíricas y moleculares

En el capítulo 2, introdujimos el concepto de compuesto químico como una sustancia que resulta de la combinación de dos o más átomos, de tal manera que los átomos se unen en una proporción constante. Hemos representado esa proporción utilizando los símbolos de los átomos de la molécula, con subíndices para indicar las proporciones fijas de los distintos átomos. El resultado es una fórmula molecular y, en el capítulo 3, utilizamos las fórmulas moleculares para idear los nombres químicos de los compuestos moleculares e iónicos. Como hemos visto en este capítulo, las fórmulas moleculares se pueden utilizar para calcular directamente la masa molar de un compuesto.

Sin embargo, muchos de los métodos que los químicos utilizan en el laboratorio para determinar la composición de los compuestos no dan la fórmula molecular del compuesto directamente, sino que simplemente dan la relación de números enteros más baja de los elementos del compuesto. Una fórmula como ésta se denomina fórmula empírica. Por ejemplo, la fórmula molecular de la glucosa es C6H12O6, pero la relación numérica más sencilla de los elementos de la glucosa es CH2O; si se multiplica cada elemento de (CH2O) por seis, se obtiene la fórmula molecular de la glucosa. Una fórmula empírica no puede convertirse en una fórmula molecular a menos que se conozca la masa molar del compuesto. Por ejemplo, la fórmula empírica del ácido acético (el componente ácido del vinagre) es idéntica a la de la glucosa (CH2O). Si analizara estos dos compuestos y determinara sólo una fórmula empírica, no podría identificar qué compuesto tiene.

La conversión de una fórmula empírica en una fórmula molecular requiere que conozca la masa molar del compuesto en cuestión. Sabiendo esto, puedes calcular una fórmula molecular basándote en el hecho de que una fórmula empírica siempre se puede multiplicar por un número entero n para obtener una fórmula molecular. Así, con algún valor de n, multiplicando cada elemento en CH2O se obtendrá la fórmula molecular del ácido acético. El valor de n puede determinarse de la siguiente manera:

Para el ácido acético, la masa molar es 60,05 g/mol, y la masa molar de la fórmula empírica CH2O es 30,02 g/mol. El valor del número entero n para el ácido acético es, por tanto,

Y la fórmula molecular es C2H4O2.

Nota que n debe ser un número entero y que tu cálculo debe dar siempre un número entero (o muy cercano a uno).