Fórmula Química y Composición
Generalidades
Definiciones
Fórmula química
Es la representación abreviada de la composición cualitativa y cuantitativa de una sustancia.
Masa Atómica (media)
Promedio ponderado de las masas atómicas de todos los isótopos naturales de un elemento.
Mol
Cantidad de sustancia, cuya masa en gramos es numéricamente igual al peso formular de la sustancia.
Composición Porcentual
Lista de los porcentajes en masa(peso) de cada elemento de un compuesto.
Peso Fórmula (Peso Molecular)
Antiguamente se llamaba peso molecular expresado en gramos, actualmente se denomina masa fórmula y se mide en umas (unidades de masa atómicas).
Es la suma de los productos de los pesos atómicos de cada uno de los elementos que aparecen en el compuesto, multiplicados respectivamente por el número de átomos de cada elemento indicado en la fórmula.
Ejemplo de Cálculos de Masa fórmula o Peso Molecular
Fórmula | Elemento | # de átomo* Masa atómica | Masa Fórmula |
H2O | H: O: | 2* 1.08 1* 16.00 | 2.16 uma 16.00uma
18.16 uma |
Fe2(SO4)3 | Fe: S: O: | 2* 56.00 3* 32.00 12*16.00 | 112.00 uma 96.00 uma 142.00 uma
400.00 uma |
H2SO4 | H: S: O: | 2* 1.08 1* 32.00 4* 16.00 | 2.16 uma 32.00 uma 64.00 uma
98.16 uma |
Átomo Gramo
Es el peso atómico expresado en gramos, numéricamente es igual al peso atómico del elemento.
Fórmula Mínima o empírica o Estequiométrica a partir de la Composición
Es la fórmula que indica cuáles son los elementos que forman una sustancia y la proposición mínima entre átomos de los elementos que forman la molécula.
Representación de Fórmulas Moleculares y Mínimas
Sustancia | Fórmula Molecular | F. Mínima |
Agua oxigenada Benceno Glucosa | H2O2 C6H6 C6H12O6 | HO CH CH2O |
Para calcular la fórmula mínima o empírica, seguir los siguientes pasos:
1. Se determina el número relativo de moles de cada elemento, dividiendo el porcentaje transformando en gramos para su masa atómica.
2. Se determina el número relativo de átomos dividiendo el número relativo de moles para el valor menor de ellos (números enteros).
Ejemplo:
Un compuesto cuyo análisis es:
O = 44,98%
Mg = 17,09%
Al = 37, 93%
El porcentaje es (porcentaje en peso), número de gramos del elemento en 100 gramos del compuesto.
Datos y Cálculos para la Fórmula Mínima
E | m(E) | PA ( E ) | n( E )= m ( E ) / PA (E) | n ( E ) / men ( E ) |
Mg Al O
| 17.09 g 37.93 g 44.98 g | 24.31 g/mol 26.98 g/mol 16.00 g/mol | 0.703 mol 1.406 mol 2.812 mol | 1 2 4 |
Las cantidades 1: 2: 4 son números de moles de átomos de los elementos constituyentes en el peso fijo del compuesto teniendo como base 100 g. Entonces la fórmula empírica es:
MgAl2O4
Cuando la división por el menor, los resultados no son números enteros se deben multiplicar todos los resultados por: 2, 3, etc. Hasta que los resultados sean números enteros o muy próximos, por ejemplo: 3.9 aproximadamente 4.
Fórmula Molecular o Verdadera
Es la fórmula que indica cuáles son los elementos que forman una sustancia y el número de átomos reales de cada elemento en la molécula de la sustancia.
La fórmula molecular es mucho más importante que la fórmula mínima porque representa realmente la molécula de una sustancia ya sea cualitativa o cuantitativamente.
La fórmula mínima muchas veces es una simplificación de la fórmula molecular como podemos observar en el cuadro correspondiente. La fórmula molecular coincide o es un múltiplo exacto de la fórmula mínima.
Ejemplo de Fórmulas Mínimas y Moleculares
Sustancias | F. Mínima | F. Molecular |
Agua Oxigenada Ácido sulfúrico Glucosa | HO *2 H2SO4 *1 CH2O *6 | H2O2 H2SO4 C6H12O6 |
Después de observar el cuadro se puede generalizar que:
La fórmula molecular o verdadera es igual a la fórmula mínima multiplicado por n, donde n es un número entero igual a: 1, 2, .....
F. Molecular = (F. Mínima)n
n= masa molecular o peso de la sustancia / masa de la fórmula mínima de la sustancia
Para calcular la fórmula molecular se necesitan:
1. Los mismos datos y cálculos necesarios para determinar la fórmula mínima.
2. El conocimiento de la masa molecular de la sustancia.
Ejemplo:
Calcular la fórmula molecular de una sustancia cuya composición centesimal es:
Na = 17, 04%
S = 47, 41%
O = 35, 55 %
Masa molecular= 270 g/mol
Cálculo de la Fórmula Mínima
E | m( E ) | PA( E ) | n( E )= m (E ) / PA (E ) | n ( E ) / men n (E ) |
Na S O | 17. 04 g 47. 41 g 35.35 g | 23 g/mol 32 g/mol 16 g/mol | 0,74 mol 1.98 mol 2.22 mol | 1 2 3 |
Fórmula Mínima: NaS2O3
Cálculo de la Masa de la Fórmula Mínima: 23*1 + 32*2 + 16*3 = 135 g/mol
Cálculo de n = masa molecular o peso molecular/ masa de la fórmula mínima =270 g/mol / 135 g/mol = 2
Cálculo de la Fórmula Molecular= 2 (NaS2O3 ) = Na2S4O6
Composición a partir de la Fórmula
La existencia de una fórmula para un compuesto implica que existe una relación fija entre los pesos de los elementos en el compuesto o entre el peso de un elemento y el peso del compuesto como un todo.
Ejemplo:
El porcentaje de Al en el Al2O3, es el número de partes en peso de aluminio en 100 partes en peso del Al2O3, el porcentaje está expresado por un número 100 veces más grande que la fracción.
Datos y Cálculos para la Composición a partir de la Fórmula
n ( E ) | PA ( E ) | m ( E )= n ( E ) / PA ( E) | m ( E ) por g del compuesto |
Al2 2 moles O3 3 moles Al2O3 1moles
| 27 g/mol 16 g/mol | 54 g 48 g
P.F 102 g | 0.529 0.471
1.00 |
La última columna representa el contenido fraccionario de los diferentes elementos en el compuesto. Son números adimensionales g/g.
La suma de las fracciones constituyentes de cualquier compuesto es igual a uno.
Se considera que 1 g (1 ton, 1 lb) de Al2O3, contiene 0,529 g ( 1 ton, 1 lb ) de Al y 0.471 g (1 ton, 1 lb) de oxígeno.
El porcentaje de Al en el óxido de aluminio es el número de partes en peso del aluminio en 100 partes en peso de óxido de aluminio, entonces el porcentaje está expresado por un número 100 veces más grande que la fracción. Por consiguiente los porcentajes de Al y O son 52,9% y 47,1% respectivamente. La suma de estos porcentajes es igual a 100 %.
