Cómo utilizar fórmulas empíricas para encontrar fórmulas moleculares

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Por Peter J. Mikulecky, Chris Hren

Muchos compuestos en la naturaleza están compuestos de átomos que ocurren en números que son múltiplos de su fórmula empírica. En otras palabras, sus fórmulas empíricas no reflejan el número real de átomos dentro de ellos; en cambio, reflejan sólo las proporciones de esos átomos. Qué fastidio!

Afortunadamente, esto es una vieja molestia, por lo que los químicos han ideado un medio para lidiar con ella. Para explicar estos molestos tipos de compuestos, los químicos tienen cuidado de diferenciar entre una fórmula empírica y una fórmula molecular. Una fórmula molecular utiliza subíndices que reportan el número real de cada tipo de átomo en una molécula del compuesto (una unidad de fórmula hace lo mismo para los compuestos iónicos).

Las fórmulas moleculares se asocian con masas moleculares en gramos que son simples múltiplos en número entero de la masa de la fórmula empírica correspondiente. Por ejemplo, una molécula con la fórmula empírica CH2O tiene una masa de fórmula empírica de unos 30 g/mol (12 para el carbono + 2 para los dos hidrógenos + 16 para el oxígeno). La molécula puede tener una fórmula molecular de CH2O, C2H4O2, C3H6O3, o similar. Como resultado, el compuesto puede tener una masa molecular de 30 g/mol, 60 g/mol, 90 g/mol, u otro múltiplo de 30 g/mol.

No se puede calcular una fórmula molecular basada sólo en la composición porcentual. Si intentas hacerlo, Avogadro y Perrin se levantarán de sus tumbas, te encontrarán y te abofetearán 6.02 x 1023 veces por mejilla. Usted puede ver claramente la locura de tal enfoque al comparar el formaldehído con la glucosa. Los dos compuestos tienen la misma fórmula empírica, CH2O, pero diferentes fórmulas moleculares, CH2O y C6H12O6, respectivamente.

La glucosa es un azúcar simple, el que se produce por fotosíntesis y el que se descompone durante la respiración celular. Puede disolverlo en su café con resultados agradables. El formaldehído es un componente cancerígeno del smog. Históricamente se han utilizado soluciones de formaldehído para embalsamar cadáveres. No se recomienda disolver el formaldehído en el café. En otras palabras, las fórmulas moleculares difieren de las fórmulas empíricas, y la diferencia es importante en el mundo real.

Para determinar una fórmula molecular, debe conocer la masa de la fórmula en gramos del compuesto, así como la fórmula empírica (o información suficiente para calcularla usted mismo a partir de la composición porcentual). Con estas herramientas en la mano, el cálculo de la fórmula molecular implica tres pasos:

  1. Calcular la masa de la fórmula empírica.
  2. Divida la masa molecular en gramos por la masa de la fórmula empírica.
  3. Multiplique cada uno de los subíndices dentro de la fórmula empírica por el número calculado en el Paso 2.

Aquí hay un ejemplo: ¿Cuál es la fórmula molecular de un compuesto que tiene una masa molecular de 34 g/mol y la fórmula empírica HO?

  1. Calcula la masa de la fórmula empírica y determina este número encontrando la masa de HO (1 átomo de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno), por lo que la masa de la fórmula empírica es de 17,01 g/mol.
  2. Dividir la masa molecular en gramos por la masa de la fórmula empírica, dividiendo la masa molecular en gramos por este valor se obtiene lo siguiente:
  3. Multiplica cada uno de los subíndices dentro de la fórmula empírica por el número calculado en el Paso 2. Multiplicando los subíndices dentro de la fórmula empírica por este número se obtiene la fórmula molecular H2O2. Esta fórmula corresponde al peróxido de hidrógeno compuesto.

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