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Horrorizados por este conocimiento, más del 86% de sus compañeros de clase firmaron la petición para prohibirlo, poco sabían que el monóxido de dihidrógeno no es más que agua[1] Sí, te matará cuando te ahogues, su vapor provoca quemaduras graves y las células tumorales tienen mayor contenido de agua que las células normales. Todo esto no se inventó, son hechos. La broma tuvo éxito porque a la gente no se le ocurrió escribir su fórmula química a partir del nombre monóxido de dihidrógeno, H2O. Si se hubieran tomado la molestia de escribir la fórmula, no habrían caído en la trampa de Nathan. El proyecto de Nathan titulado"¿Cómo de crédulos somos?" ganó un premio en el concurso.
Por tanto, si no queremos ser víctimas de tales bromas, deberíamos saber escribir fórmulas químicas. Venga, ¡vamos a profundizar!
Definición de fórmula química
Una fórmula química es un conjunto de símbolos químicos que indican el número o la proporción de átomos de cada tipo de elemento en una molécula o compuesto.
A partir de la historia anterior, ¿cómo puedes escribir la fórmula química del agua a partir de su nombre químico, monóxido de dihidrógeno?
Di" significa 2 y "mono" significa 1. Por tanto, el dihidrógeno indica que hay dos átomos de hidrógeno y el monóxido indica la presencia de un átomo de oxígeno. Así, la fórmula química del agua es H2O. Por supuesto, este truco no es posible con todas las fórmulas químicas, pero no te preocupes, ¡te lo pondremos fácil!
Tipos de fórmulas químicas
Hay varias formas de escribir la fórmula química que representa una molécula o un compuesto. Los distintos tipos de fórmulas químicas son
- Fórmula molecular
- Fórmula empírica
- Fórmula indicada
Fórmula molecular
La fórmula molecular de un compuesto muestra el número de átomos de cada tipo que hay en un compuesto o molécula.
Por ejemplo, la fórmula molecular de la glucosa es C6H12O6. Esta fórmula nos da la información de que hay seis átomos de carbono (C6) , doce átomos de hidrógeno (H12) y seis átomos de oxígeno(O6) en una molécula de glucosa.
Fórmula empírica
La fórmula empírica de un compuesto muestra larelación en números enteros más sencilla de los átomos de cada elemento presente en un compuesto o molécula.
Por ejemplo, la fórmula empírica de la glucosa es CH2O.
Esta fórmula muestra que el número de átomos de hidrógeno de la glucosa es exactamente el doble del número de átomos de carbono y de oxígeno. En otras palabras, la proporción de átomos C:H:O en la glucosa es 1:2:1.
Siempre utilizamos fórmulas empíricas para representar compuestos iónicos. Esto se debe a que los compuestos iónicos pueden ser infinitos, por lo que no tienen una fórmula molecular fija.
Fórmula visualizada
La fórmula visualizada de un compuesto muestra todos los átomos y enlaces de una molécula. Cada enlace de una fórmula mostrada representa un par de electrones.
La glucosa y la fructosa tienen la misma fórmula molecular: C6H12O6. Ya puedes ver que también tienen la misma fórmula empírica: CH2O. Entonces, ¿cómo podemos diferenciarlas? Veamos su fórmula mostrada.
Aprenderás más sobre los grupos funcionales en Química Orgánica. También recapitularás las fórmulas químicas en Compuestos orgánicos.
Reglas para escribir fórmulas químicas
Aprender a escribir fórmulas químicas es el corazón de la química. Escribir fórmulas te ayuda en muchos aspectos de la química, como escribir ecuaciones químicas equilibradas y determinar masas de compuestos y moléculas. En resumen, todo lo que aprendas a partir de ahora depende de que conozcas los símbolos de los elementos y los utilices para escribir las fórmulas químicas correctas.
Hay dos aspectos importantes que debes tener en cuenta al escribir fórmulas químicas:
- Los compuestos iónicos no existen como moléculas; por tanto, no tienen fórmula molecular. Los compuestos iónicos existen como entramados gigantes, tienen unidades de fórmula iónica representadas por fórmulas empíricas (Ej: NaCl).
- Los compuestos covalentes existen como moléculas; por tanto, se representan mediante fórmulas moleculares.
Hay algunas reglas que deben seguirse al escribir fórmulas químicas.
- Los elementos se representan con su símbolo químico.
- Las cargas de los iones deben predecirse en función de su posición en la tablaperiódica.
Fig. 2. Tabla periódica de los elementos con las cargas de los iones escritas en la parte superior de los grupos(columnas).
- En las especies iónicas, la suma de las cargas de los iones debe ser igual a cero.
- En las especiescovalentes, las cargas parciales de los elementos deben estar equilibradas.
- El número de átomos de cada elemento o ion en la fórmula se escribe a la derecha de su símbolo en subíndice.
- Si un compuesto contiene más de un ion poliatómico, cada ion se escribe entre paréntesis, con el subíndice escrito a la derecha del paréntesis de cierre (ej- Cu(SO4)2)
- Cuando la proporción de un ion poliatómico es sólo 1, no se requieren paréntesis (ej: NaOH, NH4NO3.)
- En las especies iónicas, siempre se escribe primero el nombre del catión. Esto significa que si el compuesto está formado por un metal y un no metal, debe escribirse primero el símbolo del metal, seguido del símbolo del no metal.
- Los metales de transición pueden presentar dos o más cargas diferentes y pueden formar compuestos distintos con el mismo no metal. Por ejemplo, el cobre puede formar dos compuestos con el cloro: cloruro cuproso (CuCl) y cloruro cúprico (CuCl2). En el cloruro cuproso, la carga del cobre es +1, que se representa como un número romano encerrado entre paréntesis tras el ion metálico correspondiente, cobre en este caso-cloruro cúprico (I). Del mismo modo, el cloruro cúprico se escribe cloruro de cobre (II).
A continuación se ofrece una lista de los iones poliatómicos más comunes que encontrarás muy a menudo.
| Nombre del ion poliatómico | Símbolo | Ejemplo |
| Nitrato | \(NO^{-}_3\) | Nitrato de sodio - (NaNO_3) |
| Nitrito | \(NO_2^-\) | Nitrito de sodio-\(NaNO_2\) |
| Carbonato | \(CO_3^-2) | Carbonato sódico-Sosa de lavar \(Na_2CO_3) |
| Sulfato | \(SO^-2_4\) | Sulfato sódico-(Na_2SO_4\) |
| Sulfito | \(SO^-2}_3) | Sulfito sódico - (Na_2SO_3) |
| Fosfato | \FOSFATO-(PO^{-3}_4\) | Fosfato sódico-(Na_3PO_4\) |
| Fosfito | \(PO^{-3}_3\) | Fosfito trisódico\(Na_3PO_3\) |
| Fosfuro | \(P^{-3}\) | Fosfuro sódico \(Na_3P\) |
| Hidróxido | \(OH^-\) | Hidróxido de sodio- \(NaOH\) |
| Amonio | \(NH_4^+) | Cloruro de amonio (NH4Cl) |
| Bicarbonato/Hidrógeno carbonato | \(HCO^-_3) | Bicarbonato sódico - Bicarbonato sódico - (NaHCO_3) |
| Bisulfato/ Sulfato de hidrógeno | \(HSO^-_4\) | Hidrógeno sulfato sódico- \(NaHSO_4\\) |
| Bisulfito/ Sulfito de hidrógeno | \(HSO_3) | Hidrógeno sulfito de sodio- \(NaHSO_3\) |
| Sulfuro | \(S^{-2}\) | Sodimulfuro-\(Na_2S\) |
| Permanganato | \(MnO_4^-\) | Permanganato potásico \(KMnO_4\) |
Pasos para escribir fórmulas químicas
Veamos cómo se escribe una fórmula química tomando como ejemplo el cloruro de cobre (II). Consulta las reglas para escribir fórmulas químicas para recordar que el cobre puede formar dos compuestos diferentes con el cloro.
- En primer lugar, identifica los elementos o iones presentes en el compuesto para el que intentas escribir la fórmula. Tomemos el ejemplo de un compuesto simple: cloruro de cobre (II). Podemos identificar que hay cobre y que hay cloro en este compuesto.
- A continuación, escribe los símbolos químicos de los elementos/iones que has identificado en el primer paso. Si el compuesto está formado por un metal y un no metal, escribe primero el símbolo del metal.
Fig. 3. Identificación de elementos en un compuesto: cobre y cloro.
- Después de escribir los símbolos químicos de todos los elementos/iones del compuesto, escribe las cargas de los iones justo debajo de los iones respectivos. En este caso, +2 debajo del cobre y -1 debajo del cloro.
Fig. 4. Escribiendo las valencias de cada elemento: cobre y cloro. - Ahora, cruza las valencias de cada elemento con el otro elemento/ion.
Fig. 5. Cruzando las valencias del cobre y el cloro. - Finalmente, la carga de un ion se convierte en la razón/subíndice del otro elemento/ion. Recuerda escribir la proporción en subíndice.
¿Puedes adivinar si CuCl2 es la fórmula molecular o la fórmula empírica del cloruro de cobre? Sí, ¡lo has adivinado! El cloruro de cobre (II) es un compuesto iónico. Por tanto, CuCl2 es la fórmula empírica del cloruro cúprico.
Las fórmulas moleculares y las fórmulas empíricas también pueden hallarse si se conoce la masa atómica relativa o la composición porcentual del compuesto.
Ejemplos de escritura de fórmulas químicas: moléculas, iones y compuestos
Veamos algunos ejemplos para practicar la escritura de fórmulas químicas.
Agua
El nombre químico del agua es monóxido de dihidrógeno. Observando el nombre químico, podemos identificar que contiene hidrógeno y oxígeno (óxido es el nombre del ion oxígeno, O2-).
Sabemos que la valencia del hidrógeno es 1, y la del oxígeno es 2. Siguiendo los pasos para escribir la fórmula química, podemos escribir esto:
Fig. 7. Cruce de las valencias para el agua.
Por tanto, la fórmula química del agua (monóxido de dihidrógeno) es H2O. Ésta es la fórmula molecular del H2O, así como su fórmula empírica. Veamos su fórmula mostrada -
Fig. 8. Fórmula visualizada del agua.
Tetracloruro de carbono
Por el nombre, podemos deducir que este compuesto contiene carbono y cloro. El prefijo tetra- significa 4. Eso significa que hay 4 átomos de cloro en la molécula de este compuesto. ¿Puedes adivinar ya la fórmula química? Sigamos los pasos para llegar a la fórmula.
Fig. 9. Fórmula química del tetracloruro de carbono.
Si has adivinado CCl4 como fórmula química (y también la fórmula empírica) del tetracloruro de carbono, ¡acertaste! Ahora, para la fórmula mostrada
Fig. 10. Fórmula mostrada del tetracloruro de carbono.
Sulfato de cobre(II)
El sulfato de cobre(II) es una sal, es decir, se forma cuando una base de cobre y un ácido de sulfato se neutralizan mutuamente. Es sólido a temperatura ambiente. Averigüemos la fórmula del sulfato de cobre(II) siguiendo estos pasos.
Fig. 11. Fórmula química del sulfato de cobre (II).
El cobre tiene una carga de +2, y la carga del ión sulfato también es de -2, por lo que las cargas se equilibran entre sí. Por tanto, la fórmula molecular del sulfato de cobre esCuSO4 (y no Cu2(SO4)2.)
A veces puedes ver el sulfato de cobre escrito como CuSO4.5H2O. Ésta es la forma hidratada de la sal.
Salhidratada significa que hay agua de cristalización en los cristales sólidos de la sal.
Elagua de cristalización es el agua presente en las sales hidratadas. Las moléculas de agua del interior de los cristales de sal están unidas a los iones metálicos por enlaces dativos[2] [3] o por interacciones ion-dipolo[4].
Una sal que no contiene agua de cristalización se denominasal anhidra.
Nitrato de amonio
El nitrato de amonio es un compuesto iónico. El catión es el amonio (NH4+), y el anión es el nitrato (NO3-). ¿Has encontrado ya la fórmula química de este compuesto? Repasemos de nuevo los pasos
Fig. 12. Fórmula química delnitrato de amonio.
Así pues, la fórmula química del nitrato de amonio esNH4NO3. ¿La has adivinado bien? Como hay 2 átomos de nitrógeno (uno en el catión y otro en el anión), la fórmula molecular también puede escribirse como H4N2O3.
Dibujemos ahora la fórmula mostrada:
Fig. 13. Fórmula mostrada del nitrato amónico.
Ejemplos de fórmulas químicas
Veamos ahora otros problemas de ejemplo, en los que se desconoce el nombre y la fórmula química del compuesto. Se darán las cargas de los iones/elementos. Deberías poder deducir la fórmula química a partir de la información dada.
Un elemento X con carga 3 forma un compuesto con el Oxígeno. ¿Cuál es la fórmula molecular de ese compuesto?
Solución
Sabemos que el oxígeno tiene una carga de -2 (ion óxido= carga -2). Sigamos los pasos para llegar a la fórmula. Recuerda que el oxígeno formará el anión, por lo que el elemento X tiene que formar el catión. Por tanto, se escribirá primero el elemento X.
Fig. 14. Óxido de un hipotético elemento X.
Por tanto, la fórmula molecular de este compuesto es X2O3. Hay que tener en cuenta que la fórmula empírica de este compuesto será la misma que su fórmula molecular.
El elemento Y forma su sulfuro. La carga del elemento Y es 2. ¿Cuál será la fórmula del sulfuro de Y?
Solución
Sulfuro es el nombre del anión azufre, S2-. Sigamos los pasos para llegar a la fórmula.
Fig. 15. Sulfuro de un hipotético elemento Y.
Escribir fórmulas - Puntos clave
- Una fórmula química es un conjunto de símbolos químicos que indican el número de átomos de cada tipo de elemento en una molécula o compuesto.
- Hay varios tipos de fórmulas químicas:
La fórmulamolecular muestra el número de átomos de cada elemento en un compuesto o molécula.
La fórmulaempírica muestra laproporción más simple de números enteros de los átomos de cada elemento presente en un compuesto o molécula.
La fórmulavisualizada muestra cada átomo y enlace dentro de una molécula.
Al escribir fórmulas químicas deben seguirse ciertas reglas:
Los elementos se muestran utilizando su símbolo químico.
En las especies iónicas, la suma de las cargas de los iones debe ser igual a cero.
Las copias múltiples de un átomo o ion se muestran en subíndice.
- En los compuestos iónicos, se escribe primero el nombre del catión.
- Podemos calcular la fórmula y las cargas de los iones utilizando las posiciones de los elementos en la tabla periódica.
Referencias
- https://www.washingtonpost.com/archive/opinions/1997/10/21/dihydrogen-monoxide-unrecognized-killer/ee85631a-c426-42c4-bda7-ed63db993106/
- https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zrx32sg/revision/10#:~:text=Agua%20de%20cristalización%20es%20agua,fórmula%20principal%20por%20a%20punto.&text=hidratada%20significa%20que%20los%20cristales%20sólidos%20contienen%20agua%20de%20cristalización
- https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/hydrated-salt
- Química inorgánica de Shiver y Atkin, Quinta edición
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