Determinación de la fórmula de un compuesto

¿Alguna vez te has preguntado cómo los químicos descubren de qué está hecho exactamente un compuesto? Todo comienza con el análisis elemental cuantitativo. Cuando quemamos completamente una sustancia, obtenemos productos que podemos medir para determinar su composición.

En nuestro ejemplo, al quemar 0.2 gr de una sustancia orgánica desconocida, obtuvimos 0.2934 gr de CO₂ y 0.12 gr de H₂O. Con estos datos podemos averiguar la fórmula empírica del compuesto, que nos muestra la proporción más simple de átomos en la molécula.

El primer paso es calcular cuántos gramos de cada elemento (carbono, hidrógeno y oxígeno) están presentes en los productos de combustión. Esto requiere usar las relaciones entre los pesos moleculares y atómicos de cada compuesto.

💡 Consejo práctico: Siempre recuerda que la fórmula empírica representa la relación más simple entre los átomos, mientras que la fórmula molecular muestra la cantidad exacta de átomos en la molécula.

Cálculo de la composición elemental

Para encontrar la cantidad de carbono presente, usamos la relación entre el peso atómico del carbono (12g) y el peso molecular del CO₂ (44g). Así, los 0.2934g de CO₂ contienen 0.08g de carbono.

De manera similar, calculamos que los 0.12g de H₂O contienen 0.013g de hidrógeno. Por diferencia, determinamos que hay 0.107g de oxígeno en la muestra original de 0.2g.

Ahora necesitamos expresar estos valores como porcentajes:

• Carbono: 40%
• Hidrógeno: 6.5%
• Oxígeno: 53.5%

Para encontrar la relación atómica entre los elementos, dividimos cada porcentaje por el peso atómico correspondiente. Esto nos da el número relativo de moles de cada elemento:

• C: 40/12 = 3.33
• H: 6.5/1 = 6.5
• O: 53.5/16 = 3.3

🔍 Atención: En química, el porcentaje en peso de cada elemento es clave para determinar la composición real de un compuesto. ¡Estos cálculos son comunes en exámenes!

Determinación de la fórmula molecular

Para encontrar la fórmula empírica, dividimos todos los valores por el menor (3.3):

• C: 3.3/3.3 = 1
• H: 6.5/3.3 = 2
• O: 3.3/3.3 = 1

Esto nos indica que por cada átomo de carbono, hay 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Por tanto, la fórmula empírica es CH₂O, con un peso de 30g.

¿Pero es esta la fórmula molecular real? Para averiguarlo necesitamos conocer el peso molecular del compuesto. Si mediante análisis espectroscópicos sabemos que pesa 180g, podemos calcular cuántas unidades de CH₂O contiene: 180g ÷ 30g = 6

¡Por tanto, la fórmula molecular es C₆H₁₂O₆! Este compuesto podría ser la glucosa, un azúcar fundamental en biología.

🌟 Recuerda: La fórmula molecular siempre es un múltiplo entero de la fórmula empírica. El diagrama al final de tus notas muestra la estructura de la glucosa, ilustrando cómo se organizan estos átomos en la molécula real.