Fórmula empírica

En química , la fórmula empírica de un compuesto químico es la proporción más simple de números enteros de átomos presentes en un compuesto. ^{[ 1 ]} Un ejemplo sencillo de este concepto es que la fórmula empírica del monóxido de azufre , o SO, es simplemente SO, al igual que la fórmula empírica del dióxido de disulfuro , S _₂ O _₂ . Por lo tanto, 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 en cada molécula de un compuesto químico, no son iguales.

Una fórmula empírica no menciona la disposición ni el número de átomos. Es estándar para muchos compuestos iónicos , como el cloruro de calcio (CaCl₂ ₎ , y para macromoléculas , como el dióxido de silicio (SiO₂ ₎ .

Por otro lado, la fórmula molecular muestra la cantidad 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 inicios de la química, la información sobre la composición de los compuestos provenía del análisis elemental , que proporciona información sobre las cantidades relativas de los elementos presentes en un compuesto, las cuales pueden expresarse como porcentajes o proporciones molares. Sin embargo, los químicos no podían determinar las cantidades exactas de estos elementos y solo conocían 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 los compuestos iónicos son empíricas. ^{[ 3 ]}

• La glucosa ( C₆H₁₂O₆ ₎ , _la ribosa ( C₅H₁₀O₅ ₎ , el ácido acético ( C₂H₄O₂ ₎ y _el formaldehído ( _{CH₂O )} tienen fórmulas moleculares diferentes, pero la misma fórmula empírica: _{CH₂O .} Esta es _la fórmula molecular real del formaldehído, pero el ácido acético tiene el doble de átomos, la ribosa cinco veces más y la glucosa seis veces _más .

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). Para determinar las fórmulas empíricas, se supone que tenemos 100 gramos del compuesto. En ese caso, los porcentajes serán iguales a la masa de cada elemento en gramos.

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

Paso 2: Convierta 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, multiplique estos números por números enteros para obtener números enteros; si se realiza una operación en uno de los números, debe realizarse en todos ellos.

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

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

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

Por lo tanto, la fórmula empírica del acetato de metilo es C₃H₆O₂ _. Esta fórmula _también resulta ser la fórmula molecular del acetato de metilo _. ^{[ 4 ]}