Fórmula Empírica y Molecular

La fórmula empírica es la expresión más sencilla para representar un compuesto químico. Nos indica los elementos que están presentes y la proporción mínima en números enteros que hay entre sus átomos. A esta fórmula se le conoce también como “fórmula mínima”  representada con “fe”. 

Por ejemplo: 

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Para su obtención es necesario saber la masa molecular de cada elemento químico. 

Por ejemplo: 

  • Calcula la fórmula empírica de una sustancia cuya composición centesimal es: 0,8% de H; 36,5% de Na; 24,6% de P y 38,1% de O. 

  Teniendo en cuenta la masa molecular de cada sustancia, se calcula el número de átomos relativos de cada elemento químico: 

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Si miramos cuál es el menor de todos y los reducimos a la unidad nos queda:

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Por lo tanto la fórmula empírica de nuestro producto es Na2HPO3.

La fórmula molecular es la fórmula real de la molécula y está formada por los símbolos que son los elementos químicos y unos subíndices que nos indica el número de átomos que participan en la formación de la molécula. Se representa por “fm”. 

Por ejemplo: 

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Cuando queramos calcular fórmulas moleculares (fm), además de hallar la fórmula empírica (fe) y el peso molecular de la misma (PMfe), necesitamos conocer el peso molecular del compuesto final (PMc) y de esta forma poder aplicar las ecuaciones siguientes y obtener así la fórmula molecular. 

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Por ejemplo: 

  • El succinato de dibutilo es un repelente utilizado en casas para los insectos. Su composición es 62,58% de Carbono, 9,63% de Hidrógeno y 27,79% de Oxígeno. Si su peso molecular determinado experimentalmente es de 239g/mol, obtén su fórmula molecular.  

  En primer lugar tenemos que calcular la fórmula empírica obteniendo el número de átomos de cada elemento químico: 

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Reducimos todos a la unidad y obtenemos el número de átomos de cada elemento: 

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La fórmula empírica del compuesto es C3H5,5O1. Redondeamos los subíndices multiplicando todos los elementos por 2 y la fórmula empírica nos queda finalmente: C6H11O2

  Para obtener la fórmula molecular tenemos que relacionar el peso molecular de ésta (PMc) con el peso molecular de la fórmula empírica (PMfe).

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Con la ecuación antes mencionada relacionamos los dos pesos moleculares:

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Nuestra fórmula molecular es: C12H22O4.

 

Una vez que hemos determinado la fórmula de la molécula podemos estudiar su estructura que es la ordenación o distribución que tienen los diferentes átomos unidos entre sí para dar lugar a la molécula final.

   Debemos tener en cuenta que las moléculas poseen una disposición espacial, son estructuras tridimensionales y para su representación debemos recurrir a los modelos moleculares, donde los más conocidos son:

 

  • Proyección de Fischer. Debe su nombre al químico alemán Hermann Emil Fischer y en dicha proyección la molécula se dibuja en forma de cruz donde los sustituyeses que van al fondo del plano son situados en la vertical y los grupos que salen hacia nosotros se sitúan en la linea horizontal. El punto de intersección entre ambas líneas representa el átomo de Carbono. 
    En cada molécula cuando un átomo de Carbono está unido a cuatro sustituyentes diferentes se le asigna el nombre de “Carbono Quiral o Asimétrico” y cada Carbono Quiral da lugar a dos moléculas isómeras especulares o enantiómeros.

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    Esta proyección da lugar a dos configuraciones espacialmente distintas, que son las “imágenes especulares”. Son imágenes simétricas respecto a un plano pero que no son superponibles entre sí, como son nuestras manos derecha e izquierda.

    Por ejemplo podemos estudiar el caso de la GLUCOSA cuya molécula también tiene 6 átomos de Carbono y los cuatro átomos centrales son Carbonos Quirales.

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  • Proyección de Newman. La representación se obtiene al mirar la molécula a lo largo del eje Carbono-Carbono, donde el Carbono más próximo al espectador se dibuja mediante un punto del que parten los tres enlaces que se unen a cada sustituyente mientras que el Carbono de detrás se plasma con un círculo desde el que salen sus tres sustituyentes. 
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  • Proyección de Haworth. Debe su nombre gracias al químico inglés Walter Norman Haworth y son las más usadas para representar a los carbohidratos, con estructura química pentagonal o hexagonal, con una perspectiva tridimensional.    Los carbohidratos más usados para visualizar con esta proyección son entre otros la glucosa, la galactosa ó la fructosa. 
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Por último, debemos de tener en cuenta que tanto los átomos como las moléculas se pueden representar de manera tridimensional para una mejor comprensión de su estructura. 

   Si comparamos moléculas mencionadas anteriormente en varias proyecciones ya estudiadas, podemos ver el gran cambio que presentan al verlas en su estructura tridimensional. Por lo tanto, para entender realmente la estructura de una molécula, lo más adecuado es observarla desde todos los ángulos y con todas las proyecciones posibles.  

 

MOLÉCULA PROYECCIÓN DE NEWMAN ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL
Etano
(CH3-CH3)
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2-Cloropropano
(CH3-CH2Cl-CH2-CH3)
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