O que é fórmula molecular, fórmula empírica e fórmula mínima

A fórmula molecular indica o número de átomos de cada elemento que compõe uma molécula. Já a fórmula empírica indica a proporção entre os átomos de uma substância.

O que é fórmula molecular

A fórmula molecular nos indica o número de átomos de cada elemento que compõe a molécula ou espécie química da substância, bem como a proporção entre eles. Assim, por meio da análise da composição de uma fórmula molecular, podemos determinar quais elementos (análise qualitativa) que constituem a molécula e em qual proporção os átomos se encontram (análise quantitativa) na mesma.

Por exemplo: a molécula do peróxido de hidrogênio é formada por dois átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio. Portanto, a sua fórmula molecular é H2O2.  Já a fórmula molecular da glicose é C6H12O6.

Veja mais três exemplos de fórmulas moleculares:

  • Ácido acético: C2H4O2
  • Ácido lático: C3H6O3
  • Formaldeído: CH2O

Mas como é possível calcular a fórmula molecular de uma substância? Para a determinação da fórmula molecular é necessário primeiro obter a fórmula empírica dessa mesma substância.

Fórmula empírica

A fórmula empírica (ou mínima) indica a proporção, em menores números inteiros, entre os átomos que formam as substâncias.

Na glicose (C6H12O6), por exemplo, a proporção dos átomos é de um átomo de carbono, para dois de hidrogênio, para um de oxigênio, ou seja, CH2O (1:2:1).

É importante salientar que esse tipo de fórmula não é suficiente para identificar uma substância, pois há casos em que a fórmula mínima de uma substância corresponde à fórmula molecular de outra. Do mesmo modo, há substâncias que podem apresentar a mesma fórmula mínima. Veja no quadro abaixo:

Fórmula molecular e empírica

Veja que a fórmula mínima CH2O é a mesma para todas as substâncias. Isso porque ela expressa que, em todos os casos, os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio estão presentes nas fórmulas moleculares em uma relação de 1:2:1.

Além disso, o único que apresenta a fórmula molecular igual à fórmula empírica é o formaldeído.

Cálculo da fórmula empírica

Para determinar a fórmula empírica ou fórmula mínima, devemos seguir estes dois passos:

  1.  Calcular o número de mol de átomos de cada elemento;
  2.  Dividir os resultados pelo menor valor encontrado.

Veja um exemplo de como isso funciona na prática:

Uma amostra contém 2,4 g de carbono e 0,6 g de hidrogênio. A massa atômica do carbono é 12 e a do hidrogênio é 1. Para determinar a fórmula mínima do composto, devemos, inicialmente, calcular o número de mol (n) de átomos de cada elemento.

n =  m/M

Para o carbono: 2,4 g / 12 g/mol = 0,2 mol

Para o Hidrogênio: 0,6 g/ 1 g/mol = 0,6 mol

Em seguida, determinamos as menores proporções possíveis em números inteiros. Como o menor valor encontrado foi 0,2, dividimos ambos os resultados por esse valor:

0,2 mol / 02 = 1

0,6 mol / 0,2 = 3

Assim, a fórmula mínima é CH3.

Achou difícil? Confira os quatro passos para você calcular a fórmula empírica de forma simples:

Cálculo da fórmula empírica

Como calcular a fórmula molecular

O cálculo da fórmula molecular pode ser feito de diversas maneiras, mas no post de hoje vamos apresentar duas delas.

1- A partir da porcentagem em massa, calculando a fórmula mínima.

Como exemplo, vamos utilizar uma amostra de 100 g de vitamina C ou ácido ascórbico (C6H8O6), cuja massa molecular é de 176.

C = 40,9% em massa = 40,9 g

H = 4,55 % em massa = 4,55 g

O = 54,6 % = 54,6 g

Em seguida, calculamos o número de mol de cada átomo:

C = 40,9 g / 12 g mol -1 = 3,41 mols

H = 4,55 g mol -1 / 1 g mol -1  = 4,55 mols

O = 54,6 g/ 16 g mol -1  = 3,41 mols

Agora que já encontramos o número de mols, iremos determinar a relação entre o número de mols. Dessa forma, iremos descobrir qual é a fórmula mínima:

C = 3,41 mols /3,41 = 1 mol

H = 4,55 mols / 3,41 = 1,33 mol

O = 3,41 mol / 3,41 = 1 mol

Como os valores encontrados não são inteiros, devemos, em seguida, multiplicá-los por um mesmo número que permita obter a menor proporção de números inteiros. Nesse caso, o número adequado é 3.

Assim:

C =  1 mol x 3 = 3 mol

H = 1,33 mol x 3 = 4 mol

O =  1 mol x 3 = 3 mol

Portanto, a fórmula mínima é: C3H4O3

Dessa maneira, podemos concluir que a relação entre a fórmula mínima e a molecular é:

Fórmula mínima                 Fórmula molecular

C3H4O3 ————————–   (C3H4O3)n

MM= 88 ————————  MM = 176

Sendo assim:

88 n = 176

n =  2 → (C3H4O3)→ Fórmula molecular:  C6H8O6

2- Relacionando as porcentagens em massa com a massa molecular do composto.

Vamos utilizar o mesmo exemplo da Vitamina C:

C = 40,9 %

H = 4,55 %     → MM = 176

O = 54,6 %

Considerando que sua fórmula molecular seja: CxHyOz

Agora, devemos relacionar as porcentagens em massa com as massas atômicas e a massa molecular:

Cx             +          Hy         +                Oz

12 x           +         1 y         +               16 z       =     176

↓                              ↓                               ↓                  ↓

40,9 %                 4,55 %                     54,6 %    =    100%

 

Cx   → 176 ———100%         Hy → 176 ———100%           Oz → 176 ———100%

12 x ——- 40,9%                      1 y ——— 4,55 %                   16z ——–54,6 %

x = 6                                           y = 8                                           z = 6

Portanto, a fórmula molecular é C6H8O6.

Por fim, para entender ainda melhor como calcular a fórmula molecular, veja esta videoaula:

Exercício sobre fórmula molecular:

(PUCCamp-SP) Em 0,5 mol de quinina, substância utilizada no tratamento de malária, há 120 g de carbono, 12 g de hidrogênio, 1,0 mol de nitrogênio e 1,0 mol de átomos de oxigênio. Pode-se concluir que a fórmula molecular da quinina (massa molar  = 324 g/mol) é:

a) C20H12N2O2
b) C20H24N2O2
c) C10H12NO
d) C10H6N2O2
e) C3H6NO

Resposta: B

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Fórmula Empírica e Molecular

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Munique Química - Poluição
Os textos e exemplos de apresentação desta aula sobre Fórmula Empírica foram preparados pela professora Munique Dias para o Blog do Enem. Munique é formada em química pela UFSC, tem mestrado e atualmente cursa o doutorado em Engenharia. Química, também pela UFSC. Facebook: https://www.facebook.com/MuniqueDias .