5. Determinación de las fórmulas de las sustancias

En primer lugar, hay que determinar la proporción de átomos de cada tipo en el compuesto; es decir, la fórmula empírica. Por ejemplo, (C_xH_yO_z)_n significa que en la sustancia hay x átomos de C por cada y átomos de H por cada z átomos de O. Si es una molécula, su fórmula será C_xH_yO_z, C_2xH_2yO_2z, C_3xH_3yO_3z, etc, ya que en todos esos casos la proporción es la misma; para concretar la fórmula molecular habrá que saber también la masa relativa o la molar.

Para determinar la fórmula empírica se necesita saber la masa de cada elemento que hay en una cantidad determinada de compuesto, que se da directamente o se puede obtener a partir de otros datos. También se puede facilitar la composición centesimal, ya que indica la masa de cada elemento que hay en 100 g de compuesto.

Para pasar del nivel experimental (masas de cada elemento) al atómico (número de átomos de cada tipo), se calcula la cantidad de sustancia de cada elemento.

masa ------> cantidad de sustancia ------> número de átomos

Las proporciones de combinación en masas o cantidades de sustancia se indican con dos puntos (:). Se deben escribir con suficiente número de cifras significativas (tres al menos).

Como la proporción de átomos en el compuesto ha de ser necesariamente de números enteros (no hay fracciones de átomo), es necesario hacer la transformación correspondiente. Para ello, se divide cada número de la proporción por el más pequeño de ellos, y se transforma el resultado a proporción de números enteros.

Ejemplo o ejercicio resuelto

La composición centesimal del paracetamol es 63.57% de carbono, 5.96% de hidrógeno, 9.27% de nitrógeno y el resto de oxígeno. Si su masa molecular relativa es 151, determina su fórmula molecular.

AV - Reflexión

Observa las imágenes siguientes: en la primera aparece el peso de una cápsula de porcelana, en la segunda el peso de un trozo de cinc colocado dentro de ella y en la tercera, el cloruro de cinc formado por reacción del cinc anterior con ácido clorhídrico. Determina la fórmula del cloruro de cinc.


Imágenes 13, 14 y 15 de elaboración propia

En la primera imagen tenemos la masa de la cápsula de porcelana. Restamos esa cantidad en las otras dos medidas para deducir la masa de cinc inicial y de cloruro de cinc obtenido.

111,1 g - 108,2 g = 2,9 g de cinc

114,3 g -108,2 g = 6,1 g de cloruro de cinc

Como el cinc se combina con el cloro para dar cloruro de cinc, restando las dos masas anteriores podemos calcular cuánto cloro ha intervenido.

6,1 g de cloruro de cinc - 2,9 g de cinc = 3,2 g de cloro

Ya estamos en condiciones de establecer la proporción en que se combinan el cloro y el cinc.

2, 9 g de cinc reaccionan con 3,2 g de cloro

Como los átomos de cinc y de cloro no pesan igual¹ tendremos que dividir por el peso molar de cada uno de ellos para encontrar en qué proporción reaccionan los átomos de cinc con los de cloro.

2, 9 g de cinc / 65,4 g/mol = 0.0444 moles de cinc
3,2 g de cloro / 35,5 g/mol = 0,0901 moles de cloro

La proporción de combinación entre ambos elementos es:

0.0444 moles de cinc reaccionan con 0,0901 moles de cloro

Dividiendo por el más pequeño de ambos números encontramos una relacción más sencilla:

0.0444 moles de cinc / 0.0444= 1 mol de cinc

0,0901 moles de cloro / 0.0444= 2,03 moles de cinc

Teniendo en cuenta el error experimental, puedes aceptar que la proporción de combinación es aproximadamente:

1 mol de Zn : 2 mol de Cl

Esta sustancia no forma moléculas, sino estructuras gigantes, con lo que su fórmula será directamente ZnCl₂.

(1) Imagina este ejemplo. Para formar bicicletas necesitamos 2 ruedas, un cuadro de bicicleta y un sillín. Por cada dos ruedas necesitamos un cuadro. La fórmula de la bicicleta sería R₂CS. Sin embargo las ruedas pesan 3 kg cada una, el cuadro 10 kg y el sillín 1kg. Por lo tanto para formar una bici necesito que 6 kg de ruedas se mezclen (“reaccionen”) con 10 kg de cuadros de bicicleta. La proporción o relación entre las masas no coincide con la proporción entre las partículas.

AV - Pregunta de Selección Múltiple

Una sustancia gaseosa tiene una masa relativa de 44. Indica de qué sustancias de entre las siguientes puede tratarse.

	CO₂
	Correcto Incorrecto!
	N₂O
	Correcto Incorrecto!
	CH₃CH₂OH (etanol)
	Correcto Incorrecto!
	C₃H₈(propano)
	Correcto Incorrecto!

« Anterior


Imagen 11 de NEUROtiker. dominio público	Imagen 12 de Benjah-bmm27, dominio público