As fórmulas são usadas para representar
compostos ou agregados de seus átomos. As fórmulas química
mais importantes são as fórmulas empíricas e as
estruturais.
A fórmula de uma molécula emprega um símbolo e um subíndice
para indicar o número de cada tipo de átomo na molécula.
Tal fórmula é chamada de fórmula molecular. Uma molécula
de água consiste em 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo
de oxigênio, e assim a fórmula molecular da água
é H2O. A molécula de sacarose (obtida da
cana-de-açucar) consiste em 12 átomos de C, 22 átomos
de H e 11 átomos de O, sua fórmula molecular é: C12H22O11.
Alguns elementos não se combinam, existindo em forma
molecular, e geralmente são representados por fórmulas
moleculares. O oxigênio é encontrado no ar como molécula
diatômica O2 e o nitrogênio, como molécula
N2.
Quantitativamente a fórmula representa uma molécula ou
uma fórmula unitária de uma substância, e esta indica
o número de cada tipo de átomo em uma molécula ou fórmula
unitária. Assim, a fórmula molecular do composto
nicotina, C10H14N2,
indica que uma molécula de nicotina consiste em 10 átomos
de C, 14 átomos de H e 2 átomos de N. Analogamente, a fórmula
unitária de sulfato de potássio consiste em 2 átomos
de potássio, 1 átomo de enxofre e 4 átomos de oxigênio.
Quantitativamente a fórmula química é também usada
para representar um mol (clique aqui
para saber sobre mol) de moléculas ou fórmulas unitárias
de uma substância. Ela descreve a composição de substância
especificando o número de mols de átomos de cada
elemento em um mol de moléculas ou fórmulas unitárias.
Assim, um mol de moléculas de nicotina (C10H14N2)
consiste em 10 mols de átomos de carbono, 14 mols de átomos
de hidrogênio e 2 mols de átomos de nitrogênio.
FÓRMULAS EMPÍRICAS
A fórmula empírica dá somente o número relativo de átomos
de diferentes elementos em um composto, sendo que tais números
são expressos como uma razão mais simples. A fórmula
empírica da glicose, a qual consiste em átomos de
carbono, hidrogênio e oxigênio em proporção de 1:2:1,
é CH2O. A fórmula molecular de uma substância
é sempre um múltiplo inteiro de sua fórmula empírica.
Por exemplo, a fórmula molecular da glicose é C6H12O6,
que é 6 vezes sua fórmula empírica. Enquanto a fórmula
empírica dá somente uma proporção de átomos, a fórmula
molecular dá o número real de átomos de cada elemento
em uma molécula individual. Em alguns casos a proporção
de átomos apresentada na fórmula molecular não pode
ser reduzida para números inteiros menores, e como um
resultado, as fórmulas molecular e empírica são as
mesmas. Este é o caso da sacarose, C12H22O11.
Substâncias moleculares são geralmente representadas por
fórmulas moleculares, se o número de átomos de cada
elemento na molécula é conhecido. Contudo, para substâncias
que não são compostas de moléculas, é possível
escrever somente uma forma empírica. Uma das substâncias
é o carbeto de silício, um sólido duro usado como um
abrasivo e conhecido como carborundum. Este composto é
rodeado por (e ligado a) 4 átomos de carbono, e cada átomo
de carbono e semelhantemente circundado por 4 átomos de
silício. A ligação normal de carbono e silício
estende-se em 3 dimensões e somente termina no limite físico
do cristal carbeto de silício. Não há pequenos
agregados separados de átomos. Não há molécula de
carbeto de silício. Em uma amostra de carbeto de silício
o número total de átomos de silício é igual ao número
total de átomos de carbono. Em outras palavras, a razão
dos átomos de silício para os átomos de carbono é 1:1
e, assim, escrevemos a fórmula empírica como SiC.
