Fórmulas químicas

La mayoría de las sustancias son compuestos constituidos por combinaciones de átomos. La fórmula del agua, H2O, indica que por cada dos átomos de hidrógeno está presente un átomo de oxígeno. La fórmula muestra asimismo que el agua es eléctricamente neutra, e indica igualmente que (por causa de que las masas atómicas son H = 1,01, O = 16,00) 2,02 unidades de masa de hidrógeno se combinan con 16,00 unidades de masa de oxígeno para hacer 18,02 unidades de masa de agua. Puesto que las masas relativas se preservan perseverantes, las unidades de masa pueden ser expresadas en toneladas, kilogramos, libras o cualquier otra unidad siempre que la masa de todas las sustancias sea expresada en las mismas unidades.

En forma parecida, la fórmula del dióxido de carbono es CO2; la del octano, C8H18; la del oxígeno, O2 y la de la cera de velas (parafina) CH2. En cada caso, los subíndices (dado por supuesto que significa 1 si no aparece ningún subíndice) exhiben el número relativo de átomos de cada elemento en la sustancia. El CO2 tiene 1 C por cada 2 O, y el CH2 tiene 1 C por cada 2 H.

Pero, ¿por qué redactar O2 y C8H18 en lugar de redactar simplemente O y C4H9, que indican las mismas relaciones atómicas y de masas? Los experimentos revelan que el oxígeno atmosférico no se fundamenta en átomos individuales (O), sino en moléculas formadas por relaciones de átomos (O2); la relación entre el carbono y el hidrógeno en las moléculas de octano es de C 8 y H 18 y no otra amalgama de átomos de carbono y de hidrógeno. Las fórmulas del oxígeno atmosférico y del octano son ejemplos de fórmulas moleculares. El agua está constituida por moléculas de H2O, y el dióxido de carbono por moléculas de CO2. De ahí que el H2O y el CO2 son fórmulas moleculares. Pero, la cera de las velas (CH2), por ejemplo, no está constituida por moléculas que contienen un átomo de carbono y dos átomos de hidrógeno, sino que en realidad se fundamenta en cadenas muy largas de átomos de carbono, en las cuales la mayoría de éstos están unidos a dos átomos de hidrógeno además de estar unidos a los dos átomos de carbono vecinos en la cadena. Estas fórmulas, que expresan la estructura atómica relativa apropiada, sin embargo no la fórmula molecular, se llaman fórmulas empíricas.

Se puede decir que todas las fórmulas que son múltiplos de proporciones más simples, representan moléculas: las fórmulas H2O2 y C2H6 representan a los compuestos peróxido de hidrógeno y etano. Y a su vez puede decirse que las fórmulas que presentan relaciones atómicas simples son fórmulas empíricas, a menos que la evidencia muestre lo contrario. Por ejemplo, las fórmulas NaCl y Fe2O3 son empíricas; la primera simboliza al cloruro de sodio (sal común) y la última al óxido de hierro (orín), sin embargo en esos compuestos no están presentes moléculas individuales de NaCl o Fe2O3.

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