Cálculo de la fórmula empírica (la más sencilla) y la fórmula molecular

La fórmula empírica (La fórmula más sencilla) de un compuesto es la fórmula que tiene la menor proporción en números enteros de los átomos que hay en una molécula o en la fórmula unitaria de un compuesto. Esta fórmula empírica se obtiene con base en la composición porcentual del compuesto, la cual se determina en forma experimental a partir del análisis del compuesto en el laboratorio. La fórmula empírica nos da sólo la proporción de los átomos que hay, expresada con los números enteros más pequeños posibles.

Por otro lado, la fórmula molecular del compuesto es la que contiene la cantidad real de átomos de cada elemento presente en un molécula del compuesto. La fórmula molecular es un múltiplo de números enteros de la fórmula empírica. Una analogía sencilla puede ayudarnos a ilustrar estos dos tipos de fórmulas. En su escuela, la proporción de mujeres y hombres puede ser de 2:1 (fórmula empírica), pero la cantidad real de mujeres y hombres puede ser de 800:400 (fórmula molecular). En el caso de un compuesto químico, la fórmula empírica de la glucosa (un compuesto importante para su cuerpo) es CH₂O, pero la fórmu­la molecular es 6 x (CH₂O) o C₆H₁₂O₆. La fórmula molecular se determina a partir de la fórmula empírica y de la masa molecular del compuesto determinada en forma experimental.

En algunos casos, ambas fórmulas, la empírica y la molecular, son iguales, como en el caso del H₂O. Las fórmulas verdaderas de los compuestos que existen como moléculas (compuestos covalentes), siempre se nombran como fórmulas moleculares. Sólo en las moléculas cuya fórmula molecular y empírica son iguales, la fórmula empírica determina la cantidad real de átomos presentes en la molécula. Los compuestos que se escriben como fórmulas unitarias no tienen fórmula molecular porque tales compuestos no existen como moléculas. Por esta razón, sus fórmulas siempre son fórmulas empíricas.

En la vida real, los químicos utilizan esta relación entre la fórmula empírica y la molecular de los compuestos cuando desarrollan nuevos compuestos. Por lo general, empiezan realizando un análisis químico del nuevo compuesto para determinar su fórmula empírica. Después, utilizan esta fórmula y la masa molecular del compuesto, para determinar su fórmula molecular. Una vez que conocen la fórmula molecular los químicos, pueden realizar experimentos que los ayudarán a determinar la estructura del compuesto. El proceso que se realiza para determinar la fórmula empírica y molecular puede parecer muy lento, y hace algún tiempo así lo era. Por fortuna, con la ayuda de instrumentos modernos habitualmente se puede realizar en unos 30 minutos.

Ejemplo 1:Ejemplo 2:Determinar la fórmula empírica de un compuesto que contiene 32.4% de sodio (Na) , 22.6% de azufre (S) y 45.1% de oxígeno (O).

Solución al ejemplo 1

Ejemplo 2: Calcule  la fórmula empírica de un compuesto formado por 26.6% de potasio (K), 35.4% de cromo (Cr) y 38.1% de oxígeno (O).

Solución al ejemplo 2

  Ejemplo 3: El análisis de un óxido de nitrógeno fue el siguiente: 3.04 g de nitrógeno (N) combinado con 6.95 g de oxígeno (O). La masa molecu­lar de este compuesto se determinó en forma experimental y se encontró igual a 91.0 urna. Determine su fórmula molecular.

Solución al ejemplo 3

Tarea:

• Calcular la fórmula empírica de un compuesto que contiene 52.9% de aluminio (Al) y 47.1% de oxígeno (O).
• Calcular la fórmula molecular a partir de los siguientes datos experimentales: 56.4% de fósforo (P),  43.6% de oxígeno (O) y masa molecular de 220 uma.