Fórmula química

representación de las proporciones de átomos que componen una molécula

Una fórmula química es la representación de los elementos químicos que forman un compuesto químico y la proporción en que se encuentran, o del número de átomos que forman una molécula. También puede darnos información adicional como la manera en que se unen dichos átomos mediante enlaces químicos e incluso su distribución en el espacio. Para nombrarlas, se emplean las reglas de la nomenclatura química. Ejemplo: La fórmula de los silanos[1]​ A veces, los miembros de una familia química se diferencian entre sí por una unidad constante, generalmente un átomo de carbono adicional en una cadena carbonada.

Diferentes fórmulas del peróxido de hidrógeno: empírica, molecular y semidesarrollada.

Existen varios tipos de fórmulas químicas:[2]

Fórmula molecularEditar

La fórmula molecular de un compuesto químico es una representación gráfica de la estructura molecular, que muestra cómo se ordenan o distribuyen espacialmente los átomos. Se muestran los enlaces químicos dentro de la molécula, ya sea explícitamente o implícitamente

Fórmula semidesarrolladaEditar

La fórmula semidesarrollada muestra todos los átomos que forman una molécula covalente, y los enlaces entre átomos de carbono (en compuestos orgánicos) o de otros tipos de átomos. No se indican los enlaces carbono-hidrógeno

 
 
Fórmulas desarrolladas de la D-glucosa y el D-glucopiranósido.[3]

Fórmula desarrolladaEditar

La fórmula desarrollada es el paso siguiente en complejidad de la semidesarrollada, indicando el enlace y la ubicación de cada átomo del compuesto dentro de sus respectivas moléculas, en un plano cartesiano, representando la totalidad de la estructura del compuesto

Fórmula estructuralEditar

La fórmula estructural es similar a las anteriores, pero señalando la geometría espacial de la molécula mediante la indicación de distancias, ángulos o el empleo de perspectivas en diagramas bi o tridimensionales.[4]

 
Fórmulas de Lewis de algunas especies químicas.

Fórmula de LewisEditar

Estructura de Lew s, también llamada diagrama de punto, modelo de Lewis o representación de Lewis, es una representación gráfica que muestra los enlaces entre los átomos de una molécula y los pares de electrones solitarios que puedan existir.

DiagramasEditar

En un diagrama 2D, se aprecia la orientación de los enlaces usando símbolos especiales. Una línea continua representa un enlace en el plano; si el enlace está por detrás, se representa mediante una línea de puntos; si el enlace está por delante, se indica con un símbolo en forma de cuña triangular. A veces se emplean otro tipo de convenios o proyecciones para grupos de compuestos específicos (proyección de Newman, Reactivo de Tollens, etc).

Fórmula generalEditar

La fórmula general de un grupo de compuestos puede representarse de diferentes maneras:

Expresando el número de átomos de cada clase por ejemploEditar

En química inorgánica, una familia de compuestos se puede representar por una fórmula general cuyos subíndices (número de átomos de cada clase) son variables (x, y, z).

Incluyendo expresiones matemáticas en los subíndicesEditar

En química orgánica, es frecuente que los subíndices sean expresiones matemáticas que incluyen la variable n (número de átomos de carbono). Se llama serie homóloga al conjunto de compuestos que comparten la misma fórmula general. Por ejemplo, la fórmula general de los alcoholes es: CnH(2n + 1)OH (donde n ≥ 1)

Serie homóloga Fórmula general Ejemplos
Alcanos CnH2n+2 CH4, C2H6, C3H8, C4H10
Alquenos monoinsaturados CnH2n C2H4, C3H6, C4H8
Alquinos monoinsaturados CnH2n-2 C2H2, C3H4, C4H6
Cicloalcanos CnH2n C4H8, C6H12
Alcoholes CnH(2n + 1)OH CH3OH, C2H5OH

Incluyendo radicales y grupo funcionalEditar

En la expresión de la fórmula general, en química orgánica, suele aparecer la estructura de los compuestos de una serie homóloga, incluyendo la parte del sustituyente (que se representa por R, R', etc) y el grupo funcional. Ejemplo: La fórmula general de los alcoholes primarios es R-OH.

Serie homóloga Fórmula general Ejemplos
Alcoholes R-OH CH3OH, C2H5OH
Éteres R-O-R CH3-O-CH3
Aldehídos R-CHO CH3-CHO, CH3-CH2-CHO
Cetonas R-CO-R CH3-CO-CH3
Ácidos carboxílicos R-COO-H CH3-COOH
Ésteres R-COO-R CH3-CH2-COO-CH3
Aminas R-NH2 CH3-CH2-NH2
Amidas R-CONH2 CH3-CH2-CONH2
Nitrilos R-CN CH3-CH2-CN

Sistema de HillEditar

El sistema de Hill (o notación de Hill) es un sistema de escritura de fórmulas químicas empíricas, fórmulas químicas moleculares y componentes de una fórmula condensada tal que el número de átomos de carbono en un molécula se indica primero, el número de átomos de hidrógeno a continuación, y luego el número de todos los demás elementos químicos posteriormente, en orden alfabético de los símbolos químicos. Cuando la fórmula no contiene carbono, todos los elementos, incluido el hidrógeno, se enumeran alfabéticamente.

Clasificando las fórmulas de acuerdo con el número de átomos de cada elemento presente en la fórmula de acuerdo con estas reglas, y las diferencias en elementos o números anteriores se tratan como más significativas que las diferencias en cualquier elemento o número posterior, como clasificar cadenas de texto en orden lexicográfico: es posible cotejar fórmulas químicas en lo que se conoce como orden del sistema de Hill.

El sistema de Hill fue publicado por primera vez por Edwin A. Hill de la Oficina de Marcas y Patentes de los Estados Unidos en 1900.[5]​ Es el sistema más utilizado en bases de datos químicas e índices impresos para clasificar listas de compuestos.[6]

Una lista de fórmulas en el orden del sistema de Hill está ordenada alfabéticamente, como se muestra arriba, con elementos de una sola letra que van antes de los símbolos de dos letras cuando los símbolos comienzan con la misma letra (por lo que "B" viene antes de "Be", que viene antes de "Br ").[6]

Las siguientes fórmulas de ejemplo se escriben utilizando el sistema de Hill y se enumeran en orden de Hill:

  • BrI
  • BrClH2Si
  • CCl4
  • CH3I
  • C2H5Br
  • H2O4S

Véase tambiénEditar

ReferenciasEditar

  1. Familias de compuestos. Química 1. Fundamentos. Lacreu, Aramendía, Aldabe. Ediciones Colihue SRL. ISBN 9505813430. Pág. 62
  2. Ralph S. Petrucci, William S. Harwood y F. Geoffrey Herring, General Chemistry, 8th Edition (Prentice-Hall 2002), cap 3.
  3. Química orgánica. Stephen J Weininger, Frank R. Stermitz. Editorial Reverté, 1988. ISBN 842917527X Pág. 1289
  4. Química otores, 2005. ISBN 9706863540 Pág.56 y ss.
  5. Edwin A. Hill (1900). «On a system of indexing chemical literature; Adopted by the Classification Division of the U.S. Patent Office». J. Am. Chem. Soc. 22 (8): 478-494. doi:10.1021/ja02046a005. hdl:2027/uiug.30112063986233. 
  6. a b Wiggins, Gary. (1991). Chemical Information Sources. New York: McGraw Hill. p. 120.

Enlaces externosEditar