fórmula empírica y molecular mapa conceptual

Comprender el tema

Las fórmulas empíricas y moleculares son dos formas de expresar la composición de un compuesto químico. La fórmula empírica indica la proporción mínima de átomos de cada elemento, mientras que la molecular muestra el número real de átomos en una molécula. Este mapa conceptual organiza los conceptos clave, los procedimientos de cálculo a partir de porcentajes en masa y ejemplos representativos como el agua, el benceno y el glucosa.

Diferencia entre fórmula empírica y molecular
La fórmula empírica es la expresión más simplificada de la composición de un compuesto: recoge la relación mínima de números enteros entre los átomos de cada elemento. La fórmula molecular, en cambio, indica cuántos átomos de cada elemento hay realmente en una molécula. Por ejemplo, el benceno tiene fórmula molecular C6H6, pero su fórmula empírica es CH, porque la proporción entre carbono e hidrógeno es de uno a uno. Cuando la fórmula empírica ya no puede simplificarse más, como ocurre con el agua (H2O), ambas coinciden. La relación entre ambas siempre es un múltiplo entero: la masa molar del compuesto dividida entre la masa de la fórmula empírica indica cuántas veces se repite esta en la molecular.

Cómo se calcula la fórmula empírica
El procedimiento clásico parte de la composición porcentual en masa. Supongamos un compuesto con un 40 por ciento de carbono, un 6,7 por ciento de hidrógeno y un 53,3 por ciento de oxígeno. Se toma una muestra de 100 gramos, de modo que los porcentajes se convierten directamente en gramos. Cada masa se divide entre la masa atómica del elemento correspondiente: 40 entre 12 da unos 3,33 moles de carbono; 6,7 entre 1 da 6,7 moles de hidrógeno; y 53,3 entre 16 da unos 3,33 moles de oxígeno. Al dividir los tres valores entre el menor (3,33) se obtiene la proporción 1:2:1, es decir, la fórmula empírica CH2O, que corresponde a la glucosa si la masa molar lo confirma.

Del dato experimental a la fórmula molecular
La fórmula empírica por sí sola no identifica un compuesto de forma única: la glucosa, el formaldehído y el ácido acético comparten la fórmula empírica CH2O. Para llegar a la fórmula molecular se necesita un dato experimental adicional, normalmente la masa molar del compuesto, obtenida por métodos como la crioscopía o la espectrometría de masas. Se calcula la masa de la fórmula empírica (CH2O equivale a 30 gramos por mol) y se divide la masa molar real entre esa cantidad. Si el cociente es 2, como en la glucosa con masa molar 180, se multiplican todos los subíndices por 2 y se obtiene C6H12O6. Si el cociente no es un número entero, conviene revisar los datos o los redondeos.

Precauciones al redondear y casos especiales
Al dividir las moles relativas entre el valor más pequeño, los cocientes rara vez son números exactos. Valores próximos a enteros, como 1,98 o 2,02, se redondean sin problema. Sin embargo, cocientes cercanos a 0,5, 0,33 o 0,25 indican que hay que multiplicar todos los valores por 2, 3 o 4 respectivamente para obtener enteros razonables. Por ejemplo, una proporción de 1:1,5 se convierte en 2:3. También conviene comprobar que los porcentajes de partida suman aproximadamente 100 y tener en cuenta que los datos experimentales tienen incertidumbre, por lo que pequeñas desviaciones son normales. Un resultado con subíndices absurdos suele señalar un error de cálculo o un dato erróneo.