TEORÍA ATÓMICA DE LA MATERIA

2. DESARROLLO DEL MODELO ATÓMICO-MOLECULAR DE LA MATERIA

 

 

 

2.3. Determinación de fórmulas empíricas y moleculares

 

 

 

 

La fórmula empírica de un compuesto indica la proporción existente entre los átomos de los distintos elementos que lo forman. En cambio, en la fórmula molecular, sabemos exactamente cuantos átomos de cada clase forman la "unidad estructural" de dicho compuesto. Así, por ejemplo: la fórmula molecular del agua oxigenada es H2O2 lo que quiere decir que en cada molécula de dicho compuesto hay exactamente 2 átomos de hidrógeno y dos de oxígeno. En cambio su fórmula empírica sería HO y nos informaría solamente de que en el agua oxigenada por cada átomo de hidrógeno hay uno de oxígeno.
En la mayoría de los compuestos inorgánicos, la fórmula empírica coincide con la molecular. No así en los compuestos orgánicos en los cuales suelen ser, como veremos, diferentes. No obstante la fórmula molecular siempre será un múltiplo entero de la empírica..

A.31. Dad la fórmula empírica de los siguientes compuestos: a) Glucosa: C6H12O6; b) Benceno C6H6; Butano C4H10. Comprobad en cada caso, que la fórmula molecular dada es un múltiplo entero de la empírica.

Rdo: a) CH2O; b) CH; c) C2H5

La utilidad de las fórmulas químicas radica fundamentalmente en que expresan la proporción cualitativa y cuantitativa en que se encuentran los elementos que conforman las unidades estructurales de los compuestos. Así, por ejemplo, la fórmula H2O del agua nos informa que en el agua por cada átomo de oxígeno hay dos átomos de hidrógeno, pero, si utilizamos las masas atómicas, también nos está diciendo que por cada 18 g de agua, 16 g son de oxígeno y 2 g son de hidrógeno.

A.32. Determinad cual será el porcentaje en masa, de oxigeno y de hidrógeno en el agua.

Como acabamos de decir, la fórmula del agua, H2O, nos indica que en 18 g de agua, 16 g provienen de la masa de los átomos de oxígeno y 2 g de los átomos de hidrógeno. Por tanto, el número de gramos de oxígeno en cada gramo de agua será 16/18 = 0’889. Y si esa es la cantidad de oxígeno en un gramo de agua, en cien gramos será 88’9. Es decir, el porcentaje en masa del oxígeno en el agua es 88’9 % y, por tanto: 11’1 % de hidrógeno.

En ocasiones es habitual el proceso contrario, esto es: analizar un compuesto cuya fórmula se desconoce y a partir de los porcentajes en masa de los elementos que lo forman, obtener su fórmula empírica. ¿Cómo se procede en este caso? Para verlo consideraremos un ejemplo:

A.33. Al descomponer un óxido de cromo se ha obtenido que el porcentaje en masa de cromo ha sido del 68’42% y el de oxígeno del 31’58 %. Con estos datos, determinad la fórmula empírica de dicho óxido. (Masa atómica relativa del cromo 52 y del oxígeno 16).

La fórmula empírica será CrxOy de donde tenemos que determinar los subíndices “x” e “y”. Si denominamos por N el total de unidades CrxOy existentes en 100 g de este compuesto, podemos escribir para la masa correspondiente de cromo presente que:

68’42 = N · x · 52 mH

Análogamente, la masa de oxígeno presente en esos 100 g de compuesto vendrá dada por:


31’58 = N · y · 16 mH


Dividiendo ahora las ecuaciones anteriores entre sí obtenemos:


El resultado anterior se ha obtenido dividiendo el numerador y denominador de la penúltima fracción por 1094’72 (el menor de los dos). La solución más sencilla sería x = 1, y = 1’5. No obstante, por convenio, se expresa de modo que sean números enteros (los menores posibles), lo que en este caso conduce a los resultados x =2, y = 3, (1/1’5 es equivalente a 2/3). Por tanto, tomaremos como fórmula empírica Cr2O3 según la cual, en este compuesto, por cada 2 átomos de cromo hay 3 átomos de oxígeno.

A.34. Al analizar un compuesto de hidrógeno y oxígeno, se ha encontrado un porcentaje en masa del 94’12% de oxígeno y el resto de hidrógeno. Con estos datos y sabiendo que la masa atómica relativa del oxígeno es 16 y del hidrógeno 1, deducid la fórmula empírica del compuesto. Si la masa molecular relativa es 34 ¿Cuál será su fórmula molecular?

Rdo. La fórmula empírica es HO y la molecular H2O2 (agua oxigenada)