La fórmula empírica de un compuesto es la proporción más simple de sus átomos en números enteros.

Mediante el cálculo de fórmulas empíricas se puede representar de forma sencilla cualquier compuesto químico.

Sin embargo,  la fórmula molecular es más compleja porque muestra la cantidad de cada tipo de átomo presente en una molécula.

calculo de formulas empiricas y moleculares



Antes calcular las formulas empíricas y moleculares necesitas saber que es la composición centésimas de un compuesto y como se calcula.

 

Composición Centesimal de un Compuesto Químico

La composición centesimal de un compuesto sirve para medir la masa que ocupa cada elemento que forma parte del compuesto.

Se mide en tanto por ciento de masa, en gramos.

Ese porcentaje se calcula dividiendo la masa atómica de cada elemento multiplicado por el número de átomos que constituyen el compuesto, entre la masa molecular de todo el compuesto químico.

Al resultado final hay que multiplicarlo por cien.

Es decir, para calcular la composición centesimal de un compuesto los pasos son los siguientes

  1. Calcular el tanto por ciento en masa de cada átomo que compone la molécula.
  2. Dividir entre la masa molecular.
  3. Multiplicar por cien.

Lo puedes comprobar en este ejemplo:

composicion centesimal de un compuesto

La fórmula para calcular la composición centesimal en porcentaje es:

 

Composición Centesimal  =    Masa elemento en gramos · 100
 Masa del compuesto en gramos

 



Luego verás que para obtener la formula empírica de un compuesto es necesario saber su  composición Centesimal

Ejercicios Resueltos de Composición Centesimal

En estos ejercicios verás cómo se calcula la composición centesimal del agua y de un hidrocarburo con sus porcentajes de masa en gramos.

Cálculo de Composición Centesimal del Agua:

Calcular la composición centesimal del H y O en el agua sabiendo que en 45 gramos de agua hay 5 gramos de H y 40 gramos de O:

Composición Centesimal del H =  5 ·100 = 11,11% de Hidrógeno
45

 

Composición Centesimal del O =  40 ·100 = 88,88% de Oxígeno
45

 

Cálculo de Composición centesimal en un Hidrocarburo

Una muestra de hidrocarburo de 85 gramos contiene 68 gramos de Carbono y 17 gramos de.H. Calcula sus composiciones centesimales:

Composición Centesimal del C = 68 ·100 = 80% de Carbono
85

 

Composición Centesimal del H =  17 ·100 = 20% de Hidrógeno
85

 

Ariketa Ehuneko Komposizioa:

Aquí tienes un ejercicio resuelto de composición centesimal en euskera: potasio sulfatoen ehuneko Konposizioa:

ehuneko komposizioa kalkulatu kimika

Ejercicio de Composición Centesimal de práctica:

36 gramos de un compuesto contiene 13.92 g de  Potasio, 4,99g  Nitrógeno y 17,09g Oxígeno. Calcular su composición centesimal.




 

Calculo de Fórmulas Empíricas y Moleculares

Para calcular la formula empírica de un compuesto debes de seguir los siguientes pasos:

  1. Calcular el porcentaje de masa de cada átomo con la composición centesimal.
  2. Dividir cada resultado entre la masa atómica del elemento para sacar los moles.
  3. Dividir ambos resultados entre el número más pequeño hasta que llegar a números enteros sencillos.
  4. En algunos casos tendrás que aproximar los decimales, multiplicar por 2 o por 3.

 

Ejercicios Resueltos de fórmulas empíricas y moleculares

En estos ejemplos resueltos vamos a calcular la formula empírica de agua, de un hidrocarburo simple y de otro más complejo a partir de la composición centesimal y de sus porcentajes de masa.

Ejemplo 1: Formula Empírica del Agua

Calcular la formula empírica del agua sabiendo que en 45 gramos de agua hay 5 gramos de H y 40 gramos de O:

El primer paso es calcular el porcentaje de hidrógeno y oxígeno en el agua, o lo que es lo mismo su composición centesimal:

% H =  5 ·100 = 11,11% de Hidrógeno
45

 

% O =  40 ·100 = 88,88% de Oxígeno
45

 

El segundo paso es dividir estos porcentajes entre las masas atómicas del H que es 1 gramo/mol y entre la del oxígeno que es de 16 gramos/mol.

Así calcularemos los moles de cada uno

H:  11,11% 11,11 → 11,11 / 5,55 = 2
1
O:  88,88% 5,55 → 5,55 / 5,55 = 1
16

 

Una vez que hayamos calcula esa división, los resultados son 11,11 y 5,55.

Ambas se deben dividir entre el número más pequeño que en este caso es 5,55.

El resultado es 2 átomos de H y uno de 0

 

Por lo tanto la fórmula empírica del agua es: H2O

Importante:

El orden de colación de los elementos químicos para calcular las fórmulas empíricas de los hidrocarburos es: C, H, O, N y después el resto.

Es decir

  1. Se coloca el carbono.
  2. Se coloca el hidrogeno.
  3. Se coloca el oxígeno.
  4. Se coloca el nitrógeno.

Si no hay alguno te saltas su lugar.



Ejemplo 2: Cálculo de la Formula Empírica de un Hidrocarburo

Una muestra de hidrocarburo de 85 gramos contiene 68 gramos de Carbono y 17 gramos de. Hidrogeno. Calcula su fórmula empírica.

  1. Calcular los tantos por ciento de carbono e hidrogeno, es decir, su composición centesimal:
% C = 68 ·100 = 80% de Carbono
85

 

% H =  17 ·100 = 20% de Hidrógeno
85
 

 

Dividir cada resultado entre la masa atómica de cada para saber el número de moles y entre el número más pequeño.

 

C:  80% 6,66 → 6,66 / 6,66 = 1
12
H:  20% 20 → 20 / 6,66 = 3
1

Por lo tanto la fórmula empírica del hidrocarburo es: CH3

 

Ejemplo 3: Calcular la Formula Molecular de un Hidrocarburo

Una muestra de hidrocarburo de 85 gramos contiene 68 gramos de Carbono y 17 gramos de hidrogeno. Calcula su fórmula molecular sabiendo que su peso es 30g/mol:

1- Lo primero que tenemos que hacer es, como en el caso anterior, calcular su composición centésimas, es decir el porcentaje de C y de H que hay que en los 85 gramos de hidrocarburo.

El dato de la masa molecular del hidrocarburo (de 30 g/mol) no lo tenemos en cuenta hasta que tengamos su fórmula empírica y vayamos a a calcular la formula molecular.

 

% C = 68 ·100 = 80% de Carbono
85

 

% H =  17 ·100 = 20% de Hidrógeno

2- El segundo paso, es dividir cada resultado ente la masa atómica del carbono y del hidrogeno para saber los moles:

 

C:  80% 6,66 → 6,66 / 6,66 = 1
12
H:  20% 20 → 20 / 6,66 = 3
1

 

3 -Después se dividen los resultados por el valor más pequeño de ambos:

Y así se obtiene que la fórmula empírica del hidrocarburo es: CH3

 

4- Para calcular la fórmula molecular se necesita saber el valor de “n”, es decir,  cuántas veces necesitamos multiplicar la fórmula empírica para alcanzar el peso molecular (30g/mol):

N x·Peso molecular (CH3) = 30 

n x15 = 30 → n = 2

Así, para saber la fórmula molecular del hidrocarburo habría que multiplicarlo por 2, es decir: C2H6 .

Se trata del etano (CH3-CH3)




 

Ejemplo 4: Calculo de la Formula Empírica con los datos de la composición centesimal

Dada la composición centesimal de una sustancia con 0,8% de H; 36,5% de Na; 24,6% de P y 38,1% de O. Calcula su fórmula empírica.

  •  El primer paso es dividir cada elemento químico entre su masa atómica.

Calculo de la Formula Empírica con los datos de la composición centesimal

  • El segundo paso es dividir todo entre el número más pequeño.

composición centesimal Calcula su fórmula empírica.

  • Como resultado, la fórmula empírica del compuesto  es Na2HPO3.

 

Ejemplo 5: calcular la Fórmula Molecular con los datos de la Composición Centesimal

Una substancia orgánica contiene 63,1% de C y 8,7% de H y el resto es oxígeno.

A una temperatura de 250 C y una presión de 750 mmHg, 1,65 gramos de esa substancia en forma de vapor ocupan un volumen de 629 mL.

Calcula su fórmula molecular.

  1. Como nos han dicho que tiene oxígeno, primero tenemos que calcular el porcentaje de oxigeno que contiene

En  100 g de compuesto, las cantidades son 63,1 g de C, 8,7 g de H y 28,2 g O.

  1. Dividimos cada una entre la masa atómica del elemento químico para obtener los moles de casa una.

calcular formula empirica paso 1

  1. Una vez calculamos los moles, dividimos entre el número más pequeño y aproximamos los decimales a números enteros.

calculo de la formula empirica paso 2

  1. Ya tenemos la fórmula empírica del compuesto es:

 

  1. Para calcular la fórmula molecular del compuesto utilizamos la fórmula de los gases ideales P*V=RNT

calcular formula molecular paso 1

6- Calculamos el número n con la formula empírica y la masa molecular:

calcular formula molecular paso 2

La fórmula molecular del compuesto es la empírica multiplicada por dos, es decir, es:  formula molecular de un hidrocarburo

 

Ariketa Erresolututa: Lortu Formula Empirikoa eta Molekularra:

formula empirika eta molekularra kalkulatu

Ejercicio de Formula Empírica y Molecular de práctica:

36 gramos de un compuesto contiene 13.92 g de  Potasio, 4,99g  Nitrógeno y 17,09g Oxígeno. Calcular las fórmulas empírica y molecular si su masa molecular es 101 g/mol.

Datos: Las masas atómicas del K, N y O son 39, 14 y 16 gramos/mol.

 





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