Fórmula molecular: cómo sacarla, ejemplos y ejercicios

La fórmula molecular es una representación de una molécula de un compuesto, en la cual se indican, mediante sus símbolos químicos, los átomos de todos los elementos presentes en el compuesto y el número de ellos. Cada átomo viene acompañado de un subíndice.

La fórmula molecular tiene la limitación que no indica los enlaces de los diferentes átomos de la molécula, ni su relación espacial; tal como sí lo expresa la fórmula estructural. En algunos casos, no es específica, por ejemplo: C₆H₁₂O₆ es la fórmula molecular de la glucosa, la galactosa y la fructosa.

Existen un conjunto de reglas para la disposición de los átomos en una fórmula molecular. Para las sales iónicas, por ejemplo cloruro de sodio, primero se coloca el símbolo del catión (Na⁺) y luego el símbolo del anión (Cl^–). Por esto la fórmula molecular del cloruro de sodio es NaCl.

La fórmula molecular de los compuestos orgánicos se escribe colocando primero el símbolo del carbono (C), seguido del símbolo del hidrógeno (H) y luego los restantes átomos. Por ejemplo, la fórmula molecular del ácido acético es C₂H₄O₂.

Índice del artículo

• 1 Cómo sacar la fórmula molecular
  • 1.1 Primer paso
  • 1.2 Segundo paso
  • 1.3 Tercer paso
  • 1.4 Cuarto paso
  • 1.5 Quinto paso
• 2 Ejemplos de fórmulas moleculares
• 3 Ejercicios resueltos
  • 3.1 – Ejercicio 1
  • 3.2 – Ejercicio 2
• 4 Referencias

Cómo sacar la fórmula molecular

La obtención de la fórmula molecular de un compuesto está basada en el establecimiento previo de la fórmula mínima o empírica del mismo. Por esta razón, los pasos iniciales en la obtención de ambas fórmulas son comunes.

Primer paso

Es usual la expresión de la masa de los elementos de un compuesto químico en una forma porcentual. Debe realizarse entonces un cálculo sencillo para transformar los porcentajes másicos de los diferentes elementos en sus masas expresadas en gramos.

Segundo paso

Conociendo la masa en gramo de cada uno de los elementos, y su masa atómica, se puede obtener el número relativo de cada átomo o el número de moles de cada átomo dividiendo la masa de cada uno de los distintos elementos entre su masa atómica.

Tercer paso

Se dividen los números relativos de todos los átomos, entre el número relativo de valor menor. Los  valores de la proporción mínima deben de ser número enteros. En el caso que un valor de la proporción contenga un decimal, debe hacerse una corrección que haga desaparecer tal decimal.

La corrección consiste en multiplicar todos los valores de la proporción por un número que vuelva enteros a todos los valores. Por ejemplo, si un valor de la proporción mínima es 1.25, se deben multiplicar todos los valores por cuatro (4). Ya que 1.25 multiplicado por 4 es igual a 5, un número entero.

Cuarto paso

Se colocarán todos los símbolos químicos de los elementos del compuesto y con su subíndice correspondiente; esto es, el valor de la proporción mínima del elemento.

Quinto paso

La fórmula mínima de un compuesto se puede transformar en su fórmula molecular mediante la obtención de la relación entre el peso molecular del compuesto y el del peso de su fórmula mínima (n). Esta relación es la misma que existe entre la fórmula molecular y la fórmula mínima.

n = peso molecular del compuesto / peso de la fórmula mínima

Para obtener la fórmula molecular, debe multiplicarse la fórmula mínima por n. Esto implica que cada uno de los subíndices de la fórmula mínima deberá ser multiplicado por n.

n = Peso molecular / Peso fórmula mínima

= Fórmula molecular / Fórmula mínima

Fórmula molecular = n · fórmula mínima

Ejemplos de fórmulas moleculares

A continuación se enlistan algunas fórmulas moleculares comunes:

-Óxido ferroso (FeO)

-Hidróxido de sodio (NaOH)

-Óxido de potasio (K₂O)

-Óxido perclórico (Cl₂O₇)

-Hidróxido férrico [Fe(OH)₃]

-Cloruro de calcio (CaCl₂)

-Ácido clorhídrico (HCl)

-Sulfato de sodio (N₂SO₄)

-Ácido sulfúrico (H₂SO₄)

-Ácido perbrómico (HBrO₄)

-Cloruro de aluminio (AlCl₃)

-Metano (CH₄)

-Propano (C₃H₈)

-Etano (C₂H₆)

-Alcohol etílico (C₂H₆O)

-Ácido acético (C₂H₄O₂)

-Benceno (C₆H₆)

-Glucosa (C₆H₁₂O₆)

Ejercicios resueltos

– Ejercicio 1

El benzoato de metilo tiene los porcentajes de masa siguientes:

C: 70,57 %,

H: 5,93 %

O: 23,49 %

Y un peso molecular de 136,1 g/mol. Determine la fórmula molecular.

Primer paso

El primer paso es expresar los porcentajes de masa de los elementos en sus masas en gramos, sabiendo que los porcentajes de masa están en relación al peso molecular.

De los 136,1 gramos correspondientes al mol del compuesto, 70,57% representa solo carbono. Y así sucesivamente con los restantes elementos:

Masa de carbono = 136,1 g · (70,57/100)

= 96,05 g

Masa de hidrógeno = 136,1 g · (5,93/100)

= 8,06 g

Masa de oxígeno = 136,1 · (23,49/100)

= 31,96 g

Segundo paso

En la elaboración de la fórmula molecular debe determinarse los números relativos de los átomos (NRA). Para ello, se dividen las masas de los elementos entre sus masas atómicas:

NRA (C) = 96 g / 12 g

= 8

NRA (H) = 8 g / 1 g

= 8 g

NRA (O) = 32 g / 16 g

= 2

Tercer paso

Debemos calcular entonces las proporciones mínima de los elementos (PME). Para ello se dividen todos los valores de NRA entre el valor de NRA menor:

PME (C) = 8 / 2

= 4

PME (H) = 8 / 2

= 4

PME (O) = 2 / 2

= 1

Cuarto paso  

Escribir la fórmula mínima del benzoato de metilo, basándose en que los subíndices de los elementos son sus proporciones mínimas calculadas:

C₄H₄O

Quinto paso

Finalmente, debe establecerse la fórmula molecular del benzoato de metilo. Calculamos pues n:

n = peso molecular / peso fórmula mínima

El peso de la fórmula mínima viene a ser de 68 g/mol:

= 136,1 g / 68 g

n ≈ 2

Fórmula molecular = 2 · fórmula mínima

= 2 · C₄H₄O

Fórmula molecular del benzoato de metilo = C₈H₈O₂

– Ejercicio 2

Los porcentajes de los elementos que forman el benceno son los siguientes:

C: 92,36 %

H: 7,64 %.

El peso molecular del benceno es 78 g/mol. Determine su fórmula molecular.

Primer paso

Transformar los porcentajes en masa de los elementos en sus masas en gramos:

Masa de carbono = 78 g · (92,36/100)

= 72,04 g

Masa de hidrógeno = 78 g · (7,64/100)

= 5,96 g

Segundo paso

Cálculo de los números relativos de los átomos (NRA). Para ello, se dividen las masas de los elementos entre sus masas atómicas:

NRA (C) = 72 g / 12 g

= 6

NRA (H) = 6 g / 1 g

= 6

Tercer paso

Cálculo de los valores de la proporción mínima de los elementos (PME). Esto se calcula dividiendo los valores de NRA de todos los elementos entre el valor menor de NRA:

PME (C) = 6 / 6

= 1

PME (H) = 6 / 6

= 1

Cuarto paso

Escritura de la fórmula mínima del benceno, tomando en cuenta que los subíndices de los elementos son los valores de la proporción mínima calculada.

Fórmula mínima del benceno: CH

Quinto paso

Establecimiento de la fórmula molecular mediante el cálculo de la relación entre la masa molecular y la masa de la fórmula mínima:

n = Peso molecular / Peso de la fórmula mínima

= 78 g / 13 g

n = 6

Fórmula molecular = n · fórmula mínima

= 6 · CH

= C₆H₆

Referencias

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2020). Chemical formula. Recuperado de: en.wikipedia.org
3. Boundless Learning. (s.f.). Molecular Formulas. Recuperado de: courses.lumenlearning.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (29 de septiembre de 2019). Calculate Empirical and Molecular Formulas. Recuperado de: thoughtco.com
5. Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2020). How to Use Empirical Formulas to Find Molecular Formulas. Recuperado de: dummies.com