Definición de fórmula empírica
La fórmula empírica de un compuesto es la proporción de números enteros más simple de cada tipo de átomo en un compuesto. Puede calcularse a partir de información sobre la masa de cada elemento en un compuesto o de la composición porcentual.
Visualmente, la fórmula empírica es similar a la fórmula molecular , que da el número de átomos en una sola molécula de un compuesto. De hecho, la fórmula empírica de un compuesto puede terminar siendo la misma que su fórmula molecular, pero esto no siempre sucede.
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Como calcular
Para calcular la fórmula empírica, primero debe determinar las masas relativas de los diversos elementos presentes. Puede utilizar datos de masa en gramos o composición porcentual.
Para la composición porcentual, asumimos que el porcentaje total de un compuesto es igual al 100% y la composición porcentual es la misma en gramos. Por ejemplo, la masa total del compuesto es de 100 gramos. Si un compuesto contuviera 68% de carbono, 9% de hidrógeno y 23% de oxígeno, supondríamos 68 gramos de carbono, 9 gramos de hidrógeno y 23 gramos de oxígeno.
Los pasos para determinar la fórmula empírica de un compuesto son los siguientes:
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Paso 1: Obtenga la masa de cada elemento presente en gramos.
- Elemento% = masa en g = m
Paso 2: determina el número de moles de cada tipo de átomo presente.
- m / masa atómica = Cantidad molar (M)
Paso 3: Divida la cantidad de moles de cada elemento por la menor cantidad de moles que encontró en el paso anterior.
- M / valor mínimo de M = Relación atómica (R)
Paso 4: Convierta números en números enteros multiplicando cada uno de ellos por el número más pequeño que terminará con solo números enteros como resultado. Estos números enteros son los subíndices utilizados en la fórmula empírica.
- R * número entero = Fórmula empírica
Ejemplo uno
La mejor manera absoluta de aprender a descifrar fórmulas empíricas es practicar. Aquí hay un par de ejemplos para trabajar, paso a paso.
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Se forma un óxido de aluminio mediante la reacción de 4,151 g de aluminio y 3,692 g de oxígeno. Calcule la fórmula empírica de este compuesto.
¿Qué sabemos?
- El compuesto contiene 4,151 g de aluminio y 3,692 g de oxígeno.
- También conocemos las masas atómicas buscándolas en la tabla periódica: aluminio (26,98 g / mol) y oxígeno (16,00 g / mol).
Repasemos los pasos para resolver esto:
Paso 1: determinar las masas.
- Tenemos estos: 4.151g de Al y 3.692g de O
Paso 2: determina el número de moles dividiendo los gramos por la masa atómica.
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- 4.151 g Al * (1 mol Al / 26.98 g Al) = 0.1539 mol de átomos de Al
- 3.692 g O * (1 mol O / 16.00 g O) = 0.2398 átomos mol O
Paso 3: Divida la cantidad de moles de cada elemento por la menor cantidad de moles.
- 0.1539 mol Al / 0.1539 = 1.000 mol de átomos de Al
- 0.2398 mol O / 0.1539 = 1.500 mol de átomos de O
Paso 4: convierte números en números enteros.
- El número más pequeño por el que podemos multiplicar 1,5 y 1 para obtener números enteros como resultado es 2.
- 1.000 Al * 2 = 2.000 átomos de Al y 1.500 átomos de O * 2 = 3.000 átomos de O
El compuesto contiene 2 átomos de Al por cada 3 átomos de O.
- Fórmula empírica = Al 2 O 3
Ejemplo dos
En este ejemplo, estamos calculando la fórmula empírica para la composición porcentual en masa. La forma más común de nailon (Nylon-6) contiene 63,68% de carbono, 12,38% de nitrógeno, 9,80% de hidrógeno y 14,14% de oxígeno. ¿Cuál es la fórmula empírica del Nylon-6?
¿Qué sabemos?
- El compuesto tiene una composición en% en masa de 63,68% de carbono, 12,38% de nitrógeno, 9,80% de hidrógeno y 14,14% de oxígeno.
- Conocemos las masas atómicas de carbono (12,01 g / mol), nitrógeno (14,01 g / mol), hidrógeno (1,008 g / mol) y oxígeno (16,00 g / mol).
Usando los pasos, resolvamos:
Paso 1: determinar las masas.
Tenemos que determinar cuántos gramos de cada elemento están presentes en 100 g. Todo lo que tenemos que hacer es tomar las cantidades porcentuales y cambiarlas a gramos.
- 63,68 g de carbono
- 12,38 g de nitrógeno
- 9.80g de hidrógeno
- 14,14 g de oxígeno
Paso 2: determina el número de moles dividiendo los gramos por la masa atómica.
- 63,68 g C * (1 mol C / 12,01 g C) = 5,302 mol C átomos
- 12.38g N * (1 mol N / 14.01g N) = 0.8837 mol N átomos
- 9.80 g H * (1 mol H / 1.008g H) = 9.722 moles H átomos
- 14,14 g de O * (1 mol de O / 16,00 g de O) = 0,8838 moles de átomos de O
Paso 3: Divida la cantidad de moles de cada elemento por la menor cantidad de moles.
- 5.302 mol C / 0.8837 = 6.000 mol de átomos de C
- 0.8837 mol N / 0.8837 = 1.000 mol de átomos de N
- 9.722 moles de H / 0.8837 = 11.00 moles de átomos de H
- 0.8838 mol O / 0.8837 = 1.000 mol de átomos de O
Paso 4: convierte números en números enteros.
Sin embargo, para este ejemplo, ya tenemos números enteros. Esto significa que no necesitamos multiplicarlos por nada. El compuesto contiene 6 átomos de C, 1 átomo de N, 11 átomos de H y 1 átomos de O.
- Fórmula empírica = C 6 H 11 NO
Resumen de la lección
La fórmula empírica es la proporción de átomos en números enteros más simple en un compuesto. También puede ser la fórmula molecular , que da el número de átomos en una sola molécula de un compuesto, pero no siempre.
Hay un método de cuatro pasos para usar al calcular la fórmula empírica, comenzando con las masas relativas de cada elemento presente en el compuesto.
- Obtenga la masa de cada elemento presente en gramos.
- Determine el número de moles de cada tipo de átomo presente.
- Divida la cantidad de moles de cada elemento por la menor cantidad de moles que encontró en el paso anterior.
- Convierta números en números enteros multiplicando cada uno de ellos por el número más pequeño que terminará con solo números enteros como resultado.
Al encontrar una fórmula empírica, también puede usar composiciones porcentuales en estos cálculos cambiando los valores porcentuales a los mismos valores en gramos.
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