Fórmula estructural: definición, tipos y ejemplos

¿Qué es una fórmula estructural?

Una fórmula estructural es una representación de una molécula que incluye la disposición de los átomos y los enlaces químicos dentro de dicha molécula. Las fórmulas estructurales, que suelen representarse en forma de diagrama, consisten en símbolos elementales que representan los átomos que están conectados por una, dos o tres líneas que representan los enlaces químicos. Una línea representa un enlace covalente simple, mientras que dos y tres líneas representan enlaces covalentes dobles y triples. Por ejemplo, la fórmula estructural del isopentano, un componente principal de la gasolina, es

Utilizamos fórmulas estructurales para identificar compuestos químicos. Los compuestos químicos son sustancias formadas a partir de dos o más elementos separados. Los átomos de los elementos separados se unen a través de electrones y forman compuestos químicos. En pocas palabras, los compuestos químicos son el mundo que nos rodea. El aire que respiramos, el escritorio en el que nos sentamos y el agua que bebemos son todos compuestos químicos. El agua consta de dos átomos de hidrógeno combinados con un átomo de oxígeno. La fórmula estructural del agua es

Vemos dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno.

Tipos de fórmulas estructurales

Se han desarrollado innumerables fórmulas estructurales diferentes, cada una con sus propias ventajas y propósitos. En esta sección, cubriremos cuatro de los estilos más comunes de fórmulas estructurales: fórmulas estructurales de punto electrónico, fórmulas estructurales de enlace lineal, fórmulas estructurales condensadas y fórmulas estructurales esqueléticas.

• Puntos de electrones: la fórmula estructural de puntos de electrones es un diagrama que utiliza puntos para representar electrones y símbolos químicos para representar los átomos presentes en cada elemento que compone la molécula. Las fórmulas de puntos de electrones se basan en la regla del octeto, es decir, los átomos comparten electrones de modo que cada átomo tiene ocho electrones a su alrededor. Esta fórmula puede ser útil porque muestra los electrones no ligados, así como los electrones enlazados. Estos electrones no ligados representan lugares donde se pueden ganar electrones en compuestos iónicos o donde los electrones se pueden unir para formar compuestos químicos más complejos.
• Punto de Lewis: las fórmulas estructurales del punto de Lewis y del punto de electrones son muy similares, ya que ambas utilizan puntos para representar electrones y símbolos químicos para representar átomos presentes en la molécula. La única diferencia entre las dos es que la fórmula del punto de electrones utiliza puntos para los electrones enlazados, mientras que la fórmula del punto de Lewis utiliza líneas para representar enlaces covalentes. Para comparar, tenemos las fórmulas estructurales del punto de Lewis y del punto de electrones para el amoníaco a continuación.

• Fórmulas estructurales condensadas: son versiones abreviadas de las fórmulas de puntos de Lewis o de puntos de electrones. Las fórmulas condensadas omiten los enlaces y los pares solitarios de electrones, dejando una línea de símbolos químicos que representan átomos de elementos y subíndices que indican el número de esos elementos. Esta fórmula se representa mediante una sola línea de texto, lo que la hace útil en programas de procesamiento de textos o libros de texto. A continuación, comparamos la fórmula estructural del peróxido de hidrógeno con su fórmula estructural condensada. Si bien la fórmula de puntos de Lewis es una buena visualización de una molécula, la fórmula condensada aún muestra conectividad. Tenga en cuenta que, si bien los átomos de hidrógeno pueden estar enumerados juntos en la fórmula condensada, no están unidos entre sí. El hidrógeno solo tiene un electrón para emparejarse. Para que se empareje con dos átomos de oxígeno y otro átomo de hidrógeno, sabemos que ambos átomos de hidrógeno deben estar unidos a un átomo de oxígeno y, a partir de allí, los átomos de oxígeno también se unen. Las fórmulas condensadas omiten cualquier electrón no unido.

Fórmula estructural	Fórmula condensada

• Fórmula estructural de enlace lineal/esquelético: la fórmula estructural de enlace lineal, también conocida como fórmula esquelética, es una fórmula representada en forma de diagrama que utiliza líneas para indicar enlaces covalentes, similar a la estructura de puntos de Lewis. A diferencia de la estructura de Lewis, la estructura de enlace lineal omite los átomos de carbono e hidrógeno y asume su presencia en la molécula. A continuación, se muestran varios ejemplos de fórmulas de enlace lineal.

El primer ejemplo es el butano, que tiene 4 átomos de carbono y 10 átomos de hidrógeno. Como la estructura esquelética omite los átomos de carbono e hidrógeno, lo único que nos queda es una línea en zigzag. Las líneas representan los enlaces covalentes entre los átomos de carbono. Cada esquina o curva del zigzag representa un átomo de carbono y se supone que los átomos de hidrógeno están allí.

El segundo ejemplo es el 2-butino, que tiene cuatro átomos de carbono y seis átomos de hidrógeno. La estructura esquelética nos hace omitir los átomos de hidrógeno y carbono y nos deja con una línea recta con dos líneas más pequeñas por encima y por debajo de una sección media de la línea. Este segmento de línea triple representa un triple enlace. Debido a la forma en que se forman los triples enlaces, la estructura de enlace lineal de un triple enlace es una línea recta. En un doble enlace, el zigzag seguiría presente, solo habría una línea adicional por encima o por debajo de la línea que representa el doble enlace.

La fórmula de enlace lineal es especialmente útil cuando se trata de compuestos químicos más complejos, especialmente compuestos orgánicos. Omitir y suponer que los átomos de hidrógeno y carbono están presentes simplifica estos diagramas complejos y los hace más fáciles de leer y comprender.

Ejemplos de fórmulas estructurales

A continuación se muestran más ejemplos de las diferentes fórmulas estructurales que aprendimos en la sección anterior.

	Punto de electrón	Punto de Lewis	Condensado
Metano

	Vinblastina
Punto de Lewis
Enlace de línea

Estos ejemplos de vinblastina detallan varios símbolos más para indicar fórmulas estructurales de moléculas. La línea triangular en negrita nos permite saber que, en un espacio tridimensional, ese átomo está más cerca de nosotros que el átomo de origen. Alternativamente, la línea triangular rayada nos permite saber que el átomo al que conduce esta línea está más lejos del átomo de origen.

Resumen de la lección

La fórmula estructural es una representación de una molécula de un compuesto químico y muestra cómo se organizan y se unen entre sí los átomos elementales. Una fórmula estructural se diferencia de una fórmula molecular en que muestra la disposición de la molécula, mientras que la fórmula molecular solo muestra el número de átomos de cada elemento. Hay cuatro tipos principales de fórmulas estructurales. La fórmula de punto de electrones utiliza puntos para representar electrones enlazados y no enlazados. La fórmula de punto de Lewis es similar a la de punto de electrones, pero utiliza líneas en lugar de puntos para representar electrones enlazados. La fórmula condensada prescinde de los enlaces y los puntos, dejando símbolos químicos que representan elementos y subíndices que muestran el número de átomos de cada elemento. Finalmente, la fórmula de enlace de línea, o esquelética, omite los átomos de carbono e hidrógeno, lo que la hace útil para compuestos orgánicos complejos.