4.5 : Formules empiriques et moléculaires

Au chapitre 2, nous avons introduit le concept de composé chimique comme une substance qui résulte de la combinaison de deux atomes ou plus, de telle sorte que les atomes soient liés entre eux dans un rapport constant. Nous avons représenté ce rapport à l’aide des symboles des atomes de la molécule, avec des indices pour indiquer les rapports fixes des différents atomes. Le résultat est une formule moléculaire. Au chapitre 3, nous avons utilisé les formules moléculaires pour trouver les noms chimiques des composés moléculaires et ioniques. Comme nous l’avons vu dans ce chapitre, les formules moléculaires peuvent être utilisées pour calculer directement la masse molaire d’un composé.

Plusieurs des méthodes, cependant, que les chimistes utilisent en laboratoire pour déterminer la composition des composés ne donnent pas directement la formule moléculaire du composé, mais donnent simplement le plus petit rapport en nombre entier des éléments du composé. Une formule de ce type s’appelle une formule empirique. Par exemple, la formule moléculaire du glucose est C6H12O6, mais le rapport le plus simple entre les éléments du glucose est CH2O ; si vous multipliez chaque élément de (CH2O) par six, vous obtenez la formule moléculaire du glucose. Une formule empirique ne peut être convertie en formule moléculaire que si l’on connaît la masse molaire du composé. Par exemple, la formule empirique de l’acide acétique (le composant acide du vinaigre) est identique à celle du glucose (CH2O). Si vous analysiez ces deux composés et ne déterminiez qu’une formule empirique, vous ne pourriez pas identifier quel composé vous avez.

La conversion d’une formule empirique en formule moléculaire nécessite que vous connaissiez la masse molaire du composé en question. Sachant cela, vous pouvez calculer une formule moléculaire en vous basant sur le fait qu’une formule empirique peut toujours être multipliée par un nombre entier n pour donner une formule moléculaire. Ainsi, pour une certaine valeur de n, la multiplication de chaque élément de CH2O donnera la formule moléculaire de l’acide acétique. La valeur de n peut être déterminée comme suit :

Pour l’acide acétique, la masse molaire est de 60,05 g/mol, et la masse molaire de la formule empirique CH2O est de 30,02 g/mol. La valeur du nombre entier n pour l’acide acétique est donc,

Et la formule moléculaire est C2H4O2.

Notez que n doit être un nombre entier et que votre calcul doit toujours donner un nombre entier (ou très proche de un).

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