Fórmula Química
Una fórmula química usa símbolos de elementos y subíndices para mostrar qué elementos hay en una sustancia y cuántos átomos de cada uno.
Definition
Una fórmula química es un código breve que indica qué átomos hay en una sustancia y cuántos, usando símbolos de elementos y números pequeños. Cada subíndice da el número de átomos del elemento que lo precede en una molécula o unidad fórmula, los paréntesis agrupan iones poliatómicos, y un subíndice después de un paréntesis multiplica todo lo que está dentro; la fórmula establece la proporción fija que define a un compuesto. Las fórmulas vienen en varias formas: la fórmula empírica da la proporción entera más simple de átomos, la fórmula molecular da el número real de átomos por molécula, y la fórmula estructural muestra la conectividad. Los compuestos iónicos se escriben como unidades fórmula empíricas porque forman redes en lugar de moléculas, y la fórmula molecular siempre es un múltiplo entero de la fórmula empírica, determinado a partir de la masa molar.
Example
$H_2O$ significa $2$ átomos de hidrógeno y $1$ átomo de oxígeno, y $CO_2$ significa $1$ átomo de carbono y $2$ átomos de oxígeno. El hidróxido de calcio es $Ca(OH)_2$, con $1$ calcio, $2$ oxígenos y $2$ hidrógenos, y la glucosa, $C_6H_{12}O_6$, tiene $24$ átomos en total; un par de mayúscula y minúscula como $Co$ es cobalto mientras que $CO$ es monóxido de carbono, así que las mayúsculas importan. El benceno tiene la fórmula empírica $CH$ y la fórmula molecular $C_6H_6$, y su masa molar de $78.11\text{ g/mol}$ es seis veces la masa empírica de $13.02\text{ g/mol}$; el peróxido de hidrógeno es $HO$ empíricamente y $H_2O_2$ molecularmente.
Key Insight
Si no hay un número pequeño después de un símbolo, significa $1$, y nadie escribe $H_2O_1$. La fórmula da la receta, no el arreglo: $C_2H_6O$ es tanto el etanol (un alcohol bebible) como el dimetil éter (un gas), así que a veces los químicos necesitan fórmulas estructurales para distinguirlos. El análisis por combustión convierte las masas de $CO_2$ y $H_2O$ de una muestra quemada en moles de carbono e hidrógeno y de ahí en una fórmula empírica, y esa cadena de masa a fórmula fue cómo los químicos del siglo diecinueve determinaron la composición de los compuestos orgánicos antes de que existiera la espectroscopía.