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U1 T4. Fórmula empírica y molecular.
Composición centesimal
Flickr. Por Azote. Lic. CC.
 
¿Sabes lo que significa alguna de estas siglas: CR7, 11M,
A92 o R5? Seguro que te has dado cuenta en seguida de
que CR7 se refiere a Cristiano Ronaldo y al número de su
camiseta en el Real Madrid; 11M representa la fatídica
fecha de los atentados de Madrid; A92, la autovía que
cruza Andalucía y que se construyó para la Exposición
Universal de Sevilla de 1992; y R5 simboliza al Renault 5,
un pequeño y elegante coche muy popular en los años 70
y 80 del siglo pasado. Como ves, las siglas son un
conjunto de caracteres con un significado propio
construido con las iniciales de algunas palabras y que
pueden incluir también números. Las anteriores
representan a un jugador de fútbol, a un atentado
terrorista, a una obra pública y a un modelo de coche.
Pues bien, algo parecido ocurre con las fórmulas químicas ya que contienen letras y
números, y representan de manera abreviada a una sustancia pura.
 Molécula de agua D.Públ
Sabes que el agua es una sustancia
formada por moléculas cuya fórmula es
H
2
O. Pero, ¿qué significado tiene dicha
fórmula? Seguro que respondes a esta
pregunta diciendo que el agua está
formada por los elementos hidrógeno y
oxígeno, y que en cada molécula de
agua se unen dos átomos de hidrógeno
a un átomo de oxígeno.
Pues exactamente esa es la información
que podemos extraer de la fórmula de una sustancia molecular
como el agua: es una expresión que indica los elementos
químicos que forman una sustancia (que se representan mediante sus símbolos), y el número de
átomos de esos elementos que hay en una molécula, (que se indican mediante subíndices que se
escriben a la derecha del símbolo del elemento y que tienen que ser números enteros mayores que
cero).
 
Pero como hemos visto en el tema anterior, no todas las sustancias están formadas por moléculas,
en muchas sustancias sólidas millones de átomos están ordenados en el espacio formando redes o
cristales. En los cristales no existen moléculas y la fórmula química indica la relación en la que se
encuentran los átomos de los elemento en la red. Así, la fórmula del cloruro de sodio (NaCl) indica
que en la red cristalina, por cada átomo de sodio hay un átomo de cloro.
En este tema vas a aprender a diferenciar entre fórmula empírica y fórmula molecular, a hallar
dichas fórmulas a partir de datos experimentales obtenidos en los laboratorios, y a calcular la
composición centesimal de un compuesto.
Curiosidad
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 Cristal NaCl Dominio Público
 
En una molécula de amoníaco (NH
3
) hay átomo de nitrógeno y átomos de
hidrógeno.
Enviar 
Rellena los espacios en blanco con los números adecuados.
AV - Actividad de Espacios en Blanco
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1. Fórmula empírica y molecular
 Partículas de Dalton Dominio Público
Habrás oído hablar de la alquimia. Fue una
práctica desarrollada por distintas
civilizaciones desde la antigüedad hasta
finales del siglo XVI, que combinaba
distintas artes: química, medicina, física,
astrología, magia, etc. Los alquimistas,
que buscaban con ahinco la piedra filosofal
para poder transformar otros metales en
oro y para fabricar el elixir de la larga
vida, ya utilizaban símbolos para
representar las sustancias que conocían.
Posteriormente Dalton (1808), que como
viste en el primer tema fue el padre de la
primera teoría atómica con una base
experimental, propuso utilizar círculos en
los que incluía trazos y letras para
representar a los elementos, y así poder
combinar el número adecuado de estos círculos para representar a los compuestos.
Poco después Berzelius (1814) suprimió los círculos y propuso designar a los
elementos con la letra inicial de su nombre en latín, y la segunda letra si era
necesario. Una vez establecidos los símbolos de los elementos se pudo empezar a
representar la composición química de los compuestos mediante fórmulas muy
similares a las que utilizamos actualmente. De esta manera se adoptó un lenguaje
común para todos los estudiosos de la química, que es universal y fácil de entender.
 
Wikimedia Armando-Martin CC
Hemos visto en los temas anteriores que las sustancias puras están formadas por entidades
elementales que pueden ser átomos (He, Ne,...), moléculas (O
2
, CO
2
, NH
3
,...) o cristales (NaCl,
SiO
2,...
).
Pues bien, una formula química es una expresión que representa a las sustancias constituidas por
moléculas o por cristales, indicando su composición química, es decir, los elementos que la forman,
mediante sus símbolos, y la proporción entre el número de átomos de dichos elementos, mediante
subíndices que se escriben a la derecha de cada elemento (para simplificar se omite el subíndice 1).
Vamos a ver la diferencia entre la fórmula empírica y la fórmula
molecular de un compuesto con un ejemplo:
El peróxido de hidrógeno es una sustancia formada por moléculas en
las que se unen dos átomos de oxígeno y dos átomos de hidrógeno.
Por tanto, su fórmula molecular sera H
2
O
2
. Como ves, la fórmula
molecular indica el número de átomos de cada elemento que forman
una molécula.
La fórmula empírica, en cambio, indica la relación más sencilla
entre el número de átomos de los distintos elementos que forman un
compuesto. En el peróxido de hidrógeno, por cada átomo de H hay
un átomo de O, y su fórmula empírica será HO.
Curiosidad
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Solo podemos asignar una fórmula molecular a los compuestos que están formados por moléculas. 
Vamos a ver algunos ejemplos:
SUSTANCIA TIPO DE PARTÍCULAS FÓRMULA MOLECULAR FÓRMULA EMPÍRICA
 Dioxígeno moléculas O2 O
 Amoníaco moléculas NH3 NH3
 Cloruro de sodio cristales - NaCl
 Etino moléculas C2H2 CH
 Benceno moléculas C6H6 CH
Si te fijas en el etino y el benceno observarás que tienen distinta fórmula molecular pero la misma
fórmula empírica. La fórmula molecular es un múltiplo de la fórmula empírica. Por ejemplo, la
fórmula molecular del benceno es seis veces su fórmula empírica.
La fórmula empírica de un compuesto indica la proporción más sencilla entre el
número de átomos de los distintos elementos que lo forman.
La fórmula molecular expresa el número de átomos de cada elemento que forman
una molécula. La formula molecular de una sustancia pura puede coincidir con su
fórmula empírica o ser un múltiplo de ella.
La fórmula empírica de un compuesto orgánico es C
2
H
4
O. Si su masa molecular es 88
u, Indica cuál es su fórmula molecular.
C
2
H
4
O 
C
4
H
8
O
2
CH
2
O
C
2
H
4
O
2
 ¿Qué representamos con la fórmula H
2
O?
 A un nivel no observable A un nivel observable
Una molécula de agua
Una sustancia pura llamada
agua Un mol de agua
 
Importante
AV - Pregunta de Elección Múltiple
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 Flickr. Aitor Agirregabiria. Lic Creative C. 1 mol de agua Imagen propia
Una fórmula química se puede interpretar de distintas maneras:
- A un NIVEL NO OBSERVABLE (que no podemos ver) representa a una molécula e indica el
número de átomos de cada elemento que la forman, o la relación entre el número de átomos de los
distintos elementos que forman un cristal. Por ejemplo, HNO
3
 representa a una molécula de ácido
nítrico e indica que está formada por la unión de un átomo de hidrógeno, un átomo de nitrógeno y
tres átomos de oxígeno; y NaCl indica que en un cristal de cloruro de sodio, por cada átomo de sodio
hay un átomo de cloro.
- A un NIVEL OBSERVABLE representa:
A una sustancia pura. Por ejemplo, H
2
O representa al agua, una sustancia muy conocidapor
nosotros e imprescindible para la vida.
A un mol de dicha sustancia, indicando los moles de los distintos elementos contenidos en él.
Por ejemplo, CO
2
 representa a un mol de dióxido de carbono, es decir, a 44 g de CO
2
, e indica
que en ese mol hay 1 mol de átomos de carbono (12 g) y 2 moles de átomos de oxígeno (2 x 16
g = 32 g).
 
FÓRMULAS ESTRUCTURALES
La fórmula molecular indica el número de átomos de cada elemento que forman una molécula, pero
no nos da información de cómo están estos unidos entre sí.
Para ello se utilizan, sobre todo en química orgánica, las fórmulas estructurales, que muestran el
orden en el que se unen los átomos y el tipo de enlace que se produce entre ellos (como veremos
más adelante, los átomos de una molécula se pueden unir por enlaces simples, dobles o triples).
En las fórmulas estructurales de los compuestos orgánicos se pueden indicar los enlaces entre todos
los átomos (fórmulas desarrolladas) o sólo los enlaces entre los átomos de carbono (fórmulas
semidesarrolladas):
 Compuesto
Fórmula
molecular
Fórmula desarrollada
Fórmula
semidesarrollada
 metano CH4 —
 butano C4H10
 
 CH
3
-CH
2
-CH
2
-CH
3
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 etanol C2H6O
 
 CH
3
-CH
2
OH
 eteno C2H4
 
 CH
2
=CH
2
 etino C2H2
 
 CH≡CH
 
 
La mayoría de las moléculas son tridimensionales y las fórmulas estructurales no nos
proporcionan información a cerca de cómo están dispuestos en el espacio los distintos
átomos que forman la molécula. Para entender mejor la estructura de las moléculas y
cómo tienen lugar las transformaciones químicas, se utilizan desde hace mucho
tiempo las fórmulas en perpestiva, las proyecciones en un plano y los modelos
moleculares de distinto tipo, que indican gráficamente la geometría de la molécula;
es decir, cómo se disponen en el espacio los distintos átomos, los ángulos que forman
los distintos enlaces y la distancia relativa entre los átomos que forman estos enlaces.
Hoy en día existen numerosos programas informáticos que generan modelos
moleculares que se pueden girar para observar las moléculas desde distintos puntos
de vista.
CH
4
 
(metano)
 Fórmula molecular Fórmula en perpestiva Modelo de bolas y varillas Modelo compacto
 Wikimedia. Dominio Público
 
Curiosidad
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Teniendo en cuenta que la masa atómica relativa del carbono es 12 u y que el Número
de Avogagro es 6,022.1023, indica cuáles de las siguientes cantidades se encuentran
en una bombona que contiene 200 moles de butano (C
4
H
10
): 
200 moléculas de butano.
2000 moles de átomos de hidrógeno.
9600 gramos de carbono.
200 x 6,022.1023 moléculas de butano.
AV - Pregunta de Elección Múltiple
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2. Composición centesimal
 
 Aparato para Análisis elemental. Scai. UMA.
 
 
En los laboratorios de química se pueden
obtener los porcentajes en masa de los
elementos que forman un compuesto,
siguiendo distintos procedimientos de
análisis. A partir de estos porcentajes,
como veremos en el último apartado del
tema, se puede calcular la fórmula del
compuesto. Esta información es muy útil
porque a partir de ella podemos
identificar a una sustancia desconocida, o
confirmar que hemos obtenido en el
laboratorio un compuesto determinado.
 Scai. Universidad de Málaga
La composición centesimal indica el porcentaje en
masa de cada elemento en un compuesto.
Cuando decimos que la composición centesimal
del CO
2
 es 27,3% en carbono y 72,7% en
oxígeno, queremos indicar, por ejemplo, que en
100 gramos del compuesto hay 27,3 gramos de
carbono y 72,7 gramos de oxígeno; o bien, que
en una tonelada de CO
2
 hay 27,3 toneladas de C
y 72,7 tonelades de O; etc. Es decir, la
composición centesimal indica las unidades de
masa de cada elemento que hay en 100 unidades de masa del compuesto.
La composición centesimal de un compuesto indica el porcentaje en masa de sus
elementos. Es decir, las unidades de masa de cada elemento que hay en 100 unidades
de masa del compuesto. 
Curiosidad
Importante
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Al analizar una muestra de un compuesto se obtiene que está formado por azufre y
oxígeno, y que contiene un 50,1% en masa de azufre.
¿Cuál será el porcentaje en masa de oxígeno en el compuesto? 
 
 Monóxido de carbono
 
 Dióxido de carbono
 
 Detector de CO de un garaje. Dominio Público
Como ves, una molécula de
dióxido de carbono (CO
2
) tiene un
átomo de oxígeno más que una
molécula de monóxido de carbono (CO). Por tanto, el porcentaje en masa de oxígeno
será mayor en el primer compuesto que en el segundo.
Por eso, cuando se queman combustibles de carbono (gasolina, carbón, madera, gas,
etc) en un ambiente con la suficiente cantidad de oxígeno, se produce dióxido de
carbono; pero si la cantidad de oxígeno es insuficiente, se forma monóxido de carbono
que es un gas tóxico muy peligroso. ¿Sabes por qué?
Has estudiado que la hemoglobina de los glóbulos rojos se encarga de transportar el
oxígeno que respiramos desde los pulmones a las células de nuestro cuerpo.
Pues bien, cuando inhalamos monóxido de carbono, es absorbido por los pulmones y
se une a la hemoglobina, impidiendo que esta pueda transportar todo el oxígeno
necesario para que los tejidos puedan mantenerse vivos, produciéndose el
envenenamiento por CO que puede provocarnos la muerte.
La combustión incompleta de dichos combustibles se puede producir, por ejemplo, en
un automóvil arrancado en un garaje sin ventilación, en los aparatos domésticos
(estufas, calentadores, hornillas, etc) que utilizan gas, carbón o leña, si no están
correctamente instalados, fallan en su funcionamiento o no tienen una ventilación
adecuada. Por eso es muy importante revisar periódicamente estos aparatos.
Curiosidad
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3. Cálculo de la composición centesimal a
partir de la fórmula
 Imagen propia
 
 
Como ya hemos indicado, la composición
centesimal de una sustancia se puede obtener en
el laboratorio por distintos procedimientos, y a
partir de estos datos se puede hallar su fórmula.
Pero si conocemos de antemano la fórmula
empírica o molecular de un compuesto, podemos
hallar su composición centesimal mediante un
sencillo cálculo matemático.
La fórmula molecular (o la unidad fórmula) nos
indica, como hemos visto, la relación entre el
número de átomos o el número de moles de cada
elemento del compuesto.
Así, en 1 mol de H
2
SO
4
 (2x1 g + 32 g + 4x16 g
= 98 gramos) hay 2 moles de H (2 x 1 g = 2 g),
1 mol de S (32 g) y 4 moles de O (4 x 16 g = 64
g).
Como sabes desde hace mucho tiempo, dividir es repartir. Si, por ejemplo, queremos repartir 20
canicas entre 5 niños, tendremos que dividir 20 entre 5 para saber las canicas que le corresponden a
cada uno de los niños. Pues de la misma manera, si dividimos 2 g de hidrógeno entre 98 g de H
2
SO
4
,
obtenemos los gramos de hidrógeno que corresponden a cada gramo del compuesto. Ahora
tendremos que multiplicar por 100 para calcular la masa de hidrógeno en 100 gramos de H
2
SO
4
.
Pues así vamos a calcular el porcentaje de cada uno de los elementos que forman el compuesto:
 
 
 
Para calcular el tanto por ciento en masa de un elemento en un compuesto
realizaremos la siguiente operación:
 
 
En "masa del compuesto" pondremos su masa molar y en "masa del elemento", la
masa del elemento en cuestión en un mol del compuesto. 
Importante
file:///C:/Users/Belen/Desktop/QU_U1_T4_contenidos/index.html
10 de 14 06/07/2012 2:44Halla la composición centesimal del nitrato de potasio (KNO
3
).
Masas atómicas: K= 39,1 u; N = 14,0 u; O = 16,0 u.
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4. Cálculo de la fórmula a partir de la
composición centesimal
 
RECUERDA
Ya sabes que los subíndices que están a la derecha de los
símbolos de los elementos en la fórmula empírica de un
compuesto, indican la proporción entre el número de
átomos o entre el número de moles de los elementos que
lo forman, ya que ambas coinciden. Por ejemplo, CaCO
3
es la fórmula del carbonato de calcio e indica que por
cada átomo de calcio, hay un átomo de carbono y tres
átomos de oxígeno. Pero también indica que en cualquier
muestra de dicho compuesto hay 1 mol de Ca y 1 mol de
C por cada 3 moles de O.
 
 
Entonces, para calcular la
fórmula empírica de un
compuesto del que
conocemos el porcentaje en
masa de los elementos que
lo forman, nos bastaría con
hallar la proporción entre el
número de moles de los
distintos elementos en una
cantidad cualquiera del
compuesto, por ejemplo,
en 100 gramos (la fórmula
tiene que ser la misma,
independientemente de la
masa de sustancia que
tomemos), y expresarla en
forma de números enteros
y sencillos.
Lo entenderás mejor con
un ejemplo:
Vamos a calcular la fórmula
empírica de un compuesto
cuya composición en masa
es del 36% en aluminio y
64% en azufre:
Si suponemos que
tenemos 100 gramos del compuesto, los porcentajes en masa indicarán los gramos de cada
elemento en esos 100 gramos. Habrá 36 g de Al y 64 g de S.
Utilizando la masa atómica de cada elemento, podemos transformar su masa en número de
moles. De esta manera hallamos la relación entre el número de moles de los distintos elementos,
pero seguramente no estará expresada en forma de números enteros y sencillos:
 
 
Por cada 1,33 moles de aluminio habrá 2,00 moles de azufre.
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Para expresar la relación anterior en forma de números enteros y sencillos, dividimos el
número de moles de cada elemento entre el número de moles menor de todos ellos. 
Relación de moles: 
moles Al = 1,33 mol / 1,33 mol = 1
moles S = 2 mol / 1,33 mol = 1,5
Es posible que, aún así, no se obtenga una relación de números enteros, y tengas que
multiplicar por un número sencillo para conseguirlo. En el ejemplo, vemos que una relación de
moles de 1 mol de Al por 1,5 moles de S, es lo mismo que decir que por cada 2 moles de Al hay
3 moles de S. Por tanto, tenemos que multiplicar ambas cantidades por 2:
Relación de moles: 
moles Al = 1 x 2 = 2
moles S = 1,5 x 2 = 3
La fórmula empírica del compuesto será, por tanto, Al
2
S
3
Halla la fórmula empírica de una sal de cobre sabiendo que su composición centesimal
es 20.06% de S, 40,12% de O y el resto de Cu.
Datos. Masas atómicas relativas: S = 32,06 u; O = 16,00 u; Cu = 63,54 u.
Ya vimos que la fórmula molecular puede coincidir con la fórmula empírica o ser un múltiplo de
ella. En este caso, para hallar la fórmula molecular multiplicaremos la fórmula empírica por un
número entero "n", que será el cociente de dividir la masa molecular entre la masa de la fórmula
empírica. En el butano, por ejemplo, la fórmula empírica es C
2
H
5
 y su masa molecular es 58 u. Como
la masa de la fórmula empírica es 29 u, es evidente que tendremos que multiplicar por 2 (n= 58
u/29 u = 2) la fórmula empírica para obtener la molecular:
Fórmula molecular del butano = (C
2
H
5
)
2
 = C
4
H
10
Importante
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múltiplo de ella.
 
Fórmula molecular = (Fórmula empírica)
n
 
n = masa molecular / masa fórmula empírica
Si n=1, la fórmula empírica y molecular coinciden.
Al analizar un compuesto orgánico resultó que contenía 64,80% de C, 13,61 % de H y
el resto de oxígeno. Si su masa molecular es 74 u, calcula:
a) Su fórmula empírica.
b) Su fórmula molecular.
Datos. Masas atómicas relativas: C = 12 u; H = 1 u; O = 16 u.
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