Fundamentos de Química: Fórmula Molecular, Empírica y Composición Centesimal
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¿Qué es la Fórmula Molecular y la Fórmula Empírica?
La fórmula molecular es la fórmula química que indica el número exacto y real de átomos de cada elemento presentes en una molécula. Representa la composición completa de la molécula.
Por otro lado, la fórmula empírica es la expresión más simple que representa la proporción de los átomos de los distintos elementos en un compuesto. A veces, la fórmula molecular coincide con la fórmula empírica, mientras que en otros casos, es un múltiplo entero de esta.
La relación entre ambas se expresa como:
Donde n (
) es un número entero.
Es decir: (Fórmula Empírica)n = Fórmula Molecular
Formulación Química
La formulación química regula las convenciones utilizadas para escribir las fórmulas de los compuestos. Una fórmula química se compone de:
- Símbolos: Corresponden a los elementos que forman el compuesto químico.
- Subíndices: Indican la cantidad de átomos de cada elemento presente en el compuesto.
Por ejemplo, la fórmula H2SO4 (ácido sulfúrico) nos indica que una molécula de este compuesto posee dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno.
Composición Centesimal
La composición centesimal indica el porcentaje en masa de cada elemento que forma parte de un compuesto. Se calcula a partir de la fórmula molecular, ya que esta nos proporciona el número de átomos de cada elemento.
Cálculo de la Composición Centesimal
Para calcular la composición centesimal de cada elemento, se aplica la siguiente expresión:
Donde:
- ni: Es el número de átomos del elemento i.
- PMi: Es la masa atómica de dicho elemento.
- El denominador: Corresponde a la masa molecular total del compuesto.
Ejemplo: Cálculo en el Ácido Nítrico (HNO3)
Para calcular el porcentaje de oxígeno presente en el ácido nítrico, primero necesitamos las masas atómicas y la masa molecular del compuesto.
Masas Atómicas
- Hidrógeno (H) = 1,008 uma
- Nitrógeno (N) = 14,01 uma
- Oxígeno (O) = 16,00 uma
Masa Molecular del Ácido Nítrico
La masa molecular del HNO3 es: 
uma
Cálculo del Porcentaje de Oxígeno
La fórmula del ácido nítrico (HNO3) nos indica que una molécula contiene un átomo de hidrógeno, un átomo de nitrógeno y tres átomos de oxígeno. Aplicamos la fórmula para el oxígeno:
Este mismo procedimiento puede repetirse para calcular el porcentaje de cada uno de los otros elementos.
Aplicabilidad y Limitaciones
Esta fórmula es válida para compuestos moleculares. También se puede aplicar a compuestos iónicos, considerando la masa de una celda unidad. Por ejemplo, en el caso del cloruro de sodio (NaCl), se utilizaría la masa correspondiente a esa fórmula.
Sin embargo, este cálculo no es aplicable a compuestos no estequiométricos o aleaciones, ya que los primeros tienen una composición variable y las segundas se consideran mezclas de elementos y no compuestos químicos definidos.