Formula empírica

Relación de números enteros más simple de átomos presentes en un compuesto

En química , la fórmula empírica de un compuesto químico es la proporción de números enteros más simple de átomos presentes en un compuesto. ^[1] Un ejemplo simple de este concepto es que la fórmula empírica del monóxido de azufre , o SO, sería simplemente SO, al igual que la fórmula empírica del dióxido de disulfuro , S ₂ O ₂ . Así, el monóxido de azufre y el dióxido de disulfuro, ambos compuestos de azufre y oxígeno , tienen la misma fórmula empírica. Sin embargo, sus fórmulas moleculares , que expresan el número de átomos que hay en cada molécula de un compuesto químico, no son las mismas.

Una fórmula empírica no menciona la disposición o el número de átomos. Es estándar para muchos compuestos iónicos , como el cloruro de calcio (CaCl ₂ ), y para macromoléculas , como el dióxido de silicio (SiO ₂ ).

La fórmula molecular , por otro lado, muestra el número de cada tipo de átomo en una molécula. ^[2] La fórmula estructural muestra la disposición de la molécula. También es posible que diferentes tipos de compuestos tengan fórmulas empíricas iguales.

En los primeros días de la química, la información sobre la composición de los compuestos provenía del análisis elemental , que brinda información sobre las cantidades relativas de elementos presentes en un compuesto, que se pueden escribir como porcentajes o proporciones molares. Sin embargo, los químicos no pudieron determinar las cantidades exactas de estos elementos y sólo pudieron conocer sus proporciones, de ahí el nombre de "fórmula empírica". Dado que los compuestos iónicos son redes extendidas de aniones y cationes, todas las fórmulas de compuestos iónicos son empíricas. ^[3]

Ejemplos

• La glucosa ( C ₆ H ₁₂ O ₆ ), la ribosa ( C ₅ H ₁₀ O ₅ ), el ácido acético ( C ₂ H ₄ O ₂ ) y el formaldehído ( CH ₂ O ) tienen fórmulas moleculares diferentes pero la misma fórmula empírica: CH. _2O .​ Esta es la fórmula molecular real del formaldehído, pero el ácido acético tiene el doble de átomos, la ribosa tiene cinco veces el número de átomos y la glucosa tiene seis veces el número de átomos.

Ejemplo de cálculo

Un análisis químico de una muestra de acetato de metilo proporciona los siguientes datos elementales: 48,64% de carbono (C), 8,16% de hidrógeno (H) y 43,20% de oxígeno (O). A los efectos de determinar fórmulas empíricas, se supone que tenemos 100 gramos del compuesto. Si este es el caso, los porcentajes serán iguales a la masa de cada elemento en gramos.

Paso 1: cambia cada porcentaje a una expresión de la masa de cada elemento en gramos. Es decir, el 48,64% de C se convierte en 48,64 g de C, el 8,16% de H se convierte en 8,16 g de H y el 43,20% de O se convierte en 43,20 g de O.

Paso 2: convierte la cantidad de cada elemento en gramos a su cantidad en moles

${\displaystyle \left({\frac {48.64{\mbox{ g C}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{12.01{\mbox{ g C}}}}\right)=4.049\ {\text{mol}}}$

${\displaystyle \left({\frac {8.16{\mbox{ g H}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{1.007{\mbox{ g H}}}}\right)=8.095\ {\text{mol}}}$

${\displaystyle \left({\frac {43.20{\mbox{ g O}}}{1}}\right)\left({\frac {1{\mbox{ mol }}}{16.00{\mbox{ g O}}}}\right)=2.7\ {\text{mol}}}$

Paso 3: Divide cada uno de los valores resultantes por el menor de estos valores (2.7)

${\displaystyle {\frac {4.049{\mbox{ mol }}}{2.7{\mbox{ mol }}}}=1.5}$

${\displaystyle {\frac {8.095{\mbox{ mol }}}{2.7{\mbox{ mol }}}}=3}$

${\displaystyle {\frac {2.7{\mbox{ mol }}}{2.7{\mbox{ mol }}}}=1}$

Paso 4: Si es necesario, multiplica estos números por números enteros para obtener números enteros; si se hace una operación a uno de los números, se debe hacer a todos ellos.

${\displaystyle 1.5\times 2=3}$

${\displaystyle 3\times 2=6}$

${\displaystyle 1\times 2=2}$

Por tanto, la fórmula empírica del acetato de metilo es C ₃ H ₆ O ₂ . Esta fórmula también es la fórmula molecular del acetato de metilo.

Referencias

1. IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de Oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "Fórmula empírica". doi :10.1351/librooro.E02063
2. MONITOR., CIELO ENTERO, URL., OCLC  796720402 , consultado el 31 de diciembre de 2022
3. "10.12: Determinación de fórmulas empíricas". LibreTexts de Química . 2016-06-27 . Consultado el 14 de agosto de 2023 .