Indica quantos átomos formam determinada substância
A fórmula molecular determina a maior quantidade ou proporção de números inteiros dos átomos que compõem qualquer substância. Ou seja, indica os elementos que fazem parte da substância e o número de átomos de cada elemento presente nas suas moléculas.
Para que o cálculo seja feito de forma correta, é importante saber o valor da massa molar do composto (geralmente é fornecida no enunciado da questão). Com essa informação estabelecida, é possível encontrar a fórmula molecular através das seguintes maneiras: cálculo da fórmula empírica ou mínima e da fórmula percentual ou centesimal.
Fórmula mínima ou empírica
Esse tipo de fórmula aponta a menor proporção, em números inteiros, dos átomos dos elementos que formam a substância. Entendam melhor a seguir:
A fórmula molecular do ácido lático é C3H9O3. Sabe-se que a proporção entre os átomos dos elementos que o constituem é 3:9:3, mas esse valor não é a proporção mínima em números inteiros. A fórmula ainda pode ser simplificada através da divisão dos três números por 3 (menor valor entre eles).
Dessa forma, a proporção mínima do ácido é 1:2:1. Isso significa que a fórmula empírica é CH2O. Neste caso, a fórmula mínima é diferente da molecular, mas não é uma regra. Existem substâncias que podem apresentar fórmulas iguais.
Agora que já sabemos a definição da fórmula empírica, vamos aprender como devemos utilizá-la para determinar a fórmula molecular. Vejamos o exemplo:
O ácido acetilsalicílico possui massa molar de 180 g/mol, composição igual 60% de carbono, 35,55% de oxigênio e 4,45% de hidrogênio. Qual a sua fórmula molecular?
1º passo: encontrar a fórmula mínima desse composto. Para isso, calcula-se a massa molar de cada um dos elementos. De acordo com a tabela periódica, as massas molares são H = 1, C = 12 e O = 16.
C = 60/12 = 5
H = 4,45/1 = 4,45
O = 35,55/16 = 2,22
2º passo: realizar a divisão de todos os resultados pela menor massa, que, no caso, é 2,22.
C = 5/2,22 = 2,25
H = 4,45/2,22 = 2
O = 2,22/ 2,22 = 1
3º passo: como a fórmula mínima precisa de números inteiros, é necessário multiplicar o valor decimal até transformá-lo em inteiro. Para que o cálculo seja correto, os outros valores inteiros também devem passar pelo mesmo processo.
C = 5/2,22 = 2,25. 4 = 9
H = 4,45/2,22 = 2. 4 = 8
O = 2,22/ 2,22 = 1. 4 = 4
Sendo assim, a fórmula mínima é C9H8O4.
4º passo: encontrar a massa molar da fórmula mínima. Isso ocorre através da multiplicação do número de átomos dos elementos pelas massas atômicas (molares).
MM = (9 .12) + (8 .1) + (4 .16) = 108 + 8 + 64 = 180 g/mol
5º passo: calcular a fórmula molecular. Para isso, é preciso multiplicar a fórmula mínima pelo valor de “n”, que é dado pela divisão da massa molar da substância fornecida no enunciado da questão com a massa molar da fórmula mínima encontrada.
n = 180 g/mol / 180 g/mol = 1
Fmol = Fmin.n
Fmol = C9H8O4.1
Fmol = C9H8O4
A fórmula mínima do ácido acetilsalicílico é C9H8O4.
Fórmula percentual ou centesimal
A fórmula centesimal mostra a porcentagem de cada elemento contido na substância. Isto é, a massa dos elementos em 100 partes da massa da substância.
Isso quer dizer que, se a fórmula percentual de uma substância for C70%H30%, por exemplo, para cada 100 gramas dessa substância existem 70 gramas de carbono e 30 gramas de hidrogênio.
Para melhor compreensão, vamos utilizar o mesmo exemplo aplicado acima:
Dados
- C60%; O35,55%; H4,45%
- Massas moleculares: H = 1, C = 12 e O = 16
- Massa molar da substância: 180 g/mol
1º passo: efetuar uma regra de três simples com cada elemento para saber quantos g/mol estão presentes em 180 g/mol do ácido acetilsalicílico.
Carbono
100g ----- 60%
180g ------- x
100x = 180.60
100x = 10800
x = 10800/ 100 = 108
Hidrogênio
100g ----- 4,45%
180g ------ x
100x = 180. 4,45%
100x = 801
X = 801/ 100 = 8
Oxigênio
100g ----- 35,55%
180g ------ x
100x = 180. 35,55
100x = 6399
x = 6399/ 100 = 64
2º passo: efetuar a divisão dos resultados pela massa molar de cada elemento
C = 108/12 = 9
H = 8/1 = 8
O = 64/16= 4
Logo, a fórmula molecular é C9H8O4.