Fórmula mínima: cómo sacar la fórmula mínima, ejemplos y ejercicios
La fórmula mínima o empírica es una expresión de la proporción en que se encuentran presentes los átomos de los diferentes elementos que forman un compuesto químico. La fórmula mínima es pues la representación más sencilla de un compuesto químico. A esto se debe que sea ‘mínima’.
La fórmula mínima no expresa los números de átomos de los diferentes elementos que forman un compuesto químico; sino la proporción en que se combinan estos átomos para generar el compuesto químico.
La fórmula mínima es también denominada fórmula empírica, ya que se obtiene de la experimentación; es decir, está relacionada con la experiencia. La observación experimental permitió concluir que dos átomos de hidrógeno se combinan con un átomo de hidrógeno para formar el agua (H2O).
En muchos casos, la fórmula mínima coincide con la fórmula molecular. En la molecular aparecen los números reales de los diferentes elementos que forman un compuesto químico; tal es el caso, por ejemplo, del ácido sulfúrico (H2SO4).
Pero en otros casos, no hay coincidencia de la fórmula mínima y la formula molecular; tal es el caso del benceno: la fórmula mínima es CH, mientas que su fórmula molecular es C6H6.
Índice del artículo
Encontrar los gramos de cada elemento presente en el compuesto. Como usualmente se expresan en porcentaje de la masa del compuesto, debe hacerse un cálculo simple para la transformación de los porcentajes másicos en masa de los elementos.
Se obtiene el número relativo de los átomos de los diferentes elementos que forman el compuesto químico. Para ello, se divide la masa de cada elemento, expresada en gramos, entre su masa atómica.
Algunos autores prefieren llamar al número relativo de los átomos, como el número de moles de átomos de los elementos que forman parte del compuesto químico.
Obtención de la proporción mínima, expresada en números enteros, de cada uno de los átomos presentes en el compuesto químico.
Para encontrar estos valores, se dividen los números relativos de cada átomo presente en el compuesto entre el valor mínimo numérico relativo que presente un átomo en el compuesto químico.
En el caso de que el valor de la proporción mínima de un átomo no sea un número entero sin decimales, se debe multiplicar todos los valores de la proporción mínima por un número; de tal manera, que permita lograr que todos los valores de la proporción mínima sean números enteros.
Por ejemplo, si el valor de la proporción mínima de un átomo del compuesto químico es 2.5, se debe multiplicar todos los valores de la proporción mínima de cada uno de los átomos presentes por 2. Así, todos los valores de la proporción mínima serán solo números enteros.
Escribir la fórmula mínima del compuesto. Los valores de la proporción mínima para los átomos de los diferentes elementos se colocarán como subíndices de los símbolos químicos de elementos para escribir la fórmula mínima.
La mayor parte de los compuestos químicos presentan fórmulas que son, a la vez, fórmulas mínimas y moleculares. Así, la fórmula del agua (H2O) es una fórmula mínima; pero también es una fórmula molecular. Lo mismo ocurre con la fórmula del dióxido de carbono (CO2).
Los óxidos básicos y ácidos son compuestos químicos que presentan fórmulas químicas, salvo contadas excepciones que son tanto fórmulas mínimas como moleculares. La misma situación se presenta con los hidróxidos y los ácidos, a excepción de algunos ácidos carboxílicos.
Los ácidos carboxílicos que presentan un número par de átomos de carbono en su composición, presentan, por separado, una fórmula mínima y una fórmula molecular. El ácido acético, por ejemplo, tiene una fórmula molecular (C2H4O2); pero también presenta una fórmula mínima (CH2O).
También el ácido butírico presenta una fórmula molecular (C4H8O2) y una fórmula mínima (C2H4O).
Otros compuestos orgánicos presentan los dos tipos de fórmulas químicas; tal es el caso del etilenglicol, que tiene una fórmula molecular (C2H6O2) y una fórmula mínima (CH3O).
El benceno, un compuesto aromático, tiene una fórmula molecular (C6H6) y una fórmula mínima (CH).
La glucosa tiene una fórmula molecular (C6H12O6) y una fórmula mínima (CH2O).
El etilenglicol es un compuesto usado como anticongelante, tiene un peso molecular de 62,1 g/mol y una composición porcentual en masa siguiente:
C: 38 %,
H: 9,7 %
O: 51,16 %.
Primer paso
Expresar los porcentajes másicos de los elementos en sus masas en gramos. Para ello, se toma como referencia el peso molecular del etilenglicol. Si este es 62,1 gramos por mol, 38% del mismo consiste de carbono. Y así sucesivamente con los otros elementos:
Masa de carbono = 62,1 g · (38/100)
= 23,6 g
Masa de hidrógeno = 62,1 g · (9,7/100)
= 6,024 g
Masa de oxígeno = 62,1 g · (51,16/100)
= 31,77 g
Segundo paso
Calcular el número relativo de cada átomo presente (NRA) o el número de moles de cada átomo. Para ello, se divide la masa de cada elemento químico entre su masa atómica.
NRA (C) = 23,6 g / 12 g
= 1,97
Se puede redondear a 2.
NRA (H) = 6,024 g / 1 g
= 6,024
Se puede redondear a 6.
NRA (O) = 31,77 g /16 g
= 1,985
Se puede redondear a 2.
Tercer paso
Calcular la proporción mínima de número entero de los elementos del compuesto (PMNE). Para ello, se dividen cada uno de los valores de los números relativos atómicos (NRA) entre el menor valor de este. En este caso, 2.
PMNE (C) = 2 / 2
= 1
PMNE (H) = 6 / 2
= 3
PMNE (O) = 2 / 2
= 1
Cuarto paso
Escribir la fórmula mínima del etilenglicol:
CH3O
Como puede verse, los valores obtenidos en el paso 3 son los subíndices de los elementos del compuesto.
El ácido acético tiene un peso molecular de 60 g/mol y una composición porcentual másica siguiente:
C: 40 %
H: 6,67 %
O: 53,33 %
Obtener la fórmula mínima del compuesto.
Primer paso
Transformar los porcentajes másicos de los elementos en sus masas expresadas en gramos:
Masa de carbono = 60 g · (40/100)
= 24 g
Masa de hidrógeno = 60 g · (6,67/100)
= 4 g
Masa de oxígeno = 60 g · (53,33/100)
= 32 g
Segundo paso
Calcular los números relativos de los átomos (NRA) del compuesto. Para ello, se dividen las masas de los elementos entre sus masas atómicas:
NRA (C) = 24 g / 12 g
= 2
NRA (H) = 4 g / 1 g
= 4
NRA (O) = 32 g / 16 g
= 2
Tercer paso
Obtener la proporción mínima de número enteros de los elementos del compuesto (PMNE). Para ello, se dividen los valores de NRA de los elementos entre el valor menor de NRA que presente un elemento:
PMNE (C) = 2 / 2
= 1
PMNE (H) = 4 / 2
= 2
PMNE (O) = 2 / 2
= 1
Cuarto paso
Escribir la fórmula mínima del ácido acético:
CH2O
Los subíndices del compuesto son los valores obtenidos de PMNE.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 de agosto de 2019). Empirical Formula: Definition and Examples. Recuperado de: thoughtco.com
- Wikipedia. (2020). Empirical formula. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Chemistry LibreTexts. (03 de julio de 2019). Calculating Empirical Formulas for Compounds. Recuperado de: chem.libretexts.org
- Nicola McDougal. (2020). Empirical Formula: Definition, Steps & Examples. Study. Recuperado de: study.com