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Determinación de fórmulas

Podemos determinar la fórmula de un compuesto químico desconocido a partir de la composición porcentual de él mismo, gramos de cada elemento en una cantidad determinada de muestra. Habitualmente nos darán el tanto por ciento, por tanto lo que nos dan serán los gramos de dicho elemento presentes en 100 g de la muestra desconocida.

Pasos a seguir:

Utilizaremos como ejemplo el siguiente enunciado:

El análisis de cierto compuesto revela que su composición porcentual en masa es 40% de C, 6,67% de H, y 53,33% de O. ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto?

  1. Escribir la cantidad en gramos de cada elemento en la muestra, o sea, la masa relativa de cada elemento en la muestra dada.
Elemento Masa relativa del elemento
C 40 g
H 6,67 g
O 53,33 g
  1. Con la masa atómica de cada elemento, se calcula el número de moles que se corresponde con la masa anterior. Lo que nos sale en moles es en qué proporción forman parte del compuesto los diferentes elementos; por supuesto, si ocurre con moles ocurre con el mismo número de átomos. Este número es lo que llamaremos número relativo de átomos que van a formar parte del compuesto.
Elemento Masa relativa del elemento

(m)

 Masa atómica

(M)

(tabla periódica o datos del enunciado)

 Número relativo de átomos

(moles de cada elemento n = m /M)
C 40 g 12 u 40/ 12 = 3,333
H 6,67 g 1 u 6,67/1 = 6,67 
O 53,33 g 16 u 53,33/16 = 3,333
  1. Seguidamente lo pondremos en una relación sencilla de números enteros. La forma de hacerlo es dividir los números anteriores por el que sea más pequeño. Así, el que es más pequeño saldrá 1 al dividirse por sí mismo. Los demás saldrán números enteros sencillos mayores que la unidad. Como las divisiones a veces no salen totalmente exactas dado que se ha operado previamente y se ha redondeado, deberéis: 1º Trabajar con un mínimo de tres decimales; 2º Redondear este último número al entero más cercano si la diferencia es menor de una décima.

Podría darse el caso que no salieran números enteros en todos los casos. Si es así, se deberán multiplicar todos los números por un factor tal que dé como resultado números enteros sencillos. En este ejemplo salen enteros sencillos todos. En los problemas resueltos que se adjuntan se puede ver algún ejemplo de este estilo.

Elemento Masa relativa del elemento

(m)

 Masa atómica

(M)

(tabla periódica o datos del enunciado)

 Número relativo de átomos

(moles de cada elemento   n = m /M)

 Relación de números sencillos

(dividir anterior por el más pequeño de los tres)
C 40 g 12 u 40/ 12 = 3,333 3,333/3,333 = 1
H 6,67 g 1 u 6,67/1 = 6,67  6,67 /3,333 0= 2
O 53,33 g 16 u 53,33/16 = 3,333 3,333/3,333 = 1
  1. La relación de números sencillos que os sale es la proporción de átomos que forman parte del compuesto. Podremos escribir la fórmula empírica del compuesto. La fórmula empírica es aquella que nos dice los elementos que forman el compuesto y la proporción de átomos qué tienen. El compuesto real se deberá escribir con la fórmula molecular que será un múltiplo de la empírica.

En nuestro caso la fórmula empírica será :  C1H2O1 , o sea, CH2O

La fórmula molecular será:  (CH2O)x

Para escribir la fórmula molecular nos deben dar como dato la masa molecular (uma) o la masa molar del compuesto (gramos).

Siguiendo con el ejemplo, el enunciado podría continuar así "...Si la masa molecular es de 180 u, ¿cuál es la fórmula molecular?"

  1. Calculamos la masa molecular de la fórmula empírica:

Mf.empírica = 12 + 2·1 + 16 = 12 + 2+ 16 = 30 u

  1. Escribimos la ecuación resultante de igualar la masa molecular de la fórmula molecular con su verdadera masa molecular. resolvemos la incógnita; o sea, el número de veces que se repite la fórmula empírica.

Mf.molecular = Mf.empírica · x            Mf.molecular = 180 u

Mf.empírica · x = 180 u  ;   30 · x = 180  ;  x = 180 / 30 = 6

  1. Una vez que sabemos 'x' escribimos la fórmula molecular: (CH2O)x  es (CH2O)6 , por tanto, la fórmula molecular es C6H12O6

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