Cálculo de Fórmulas em O que você não pode deixar de estudar para a prova

Fórmula percentual (centesimal)

Indica a porcentagem, em termos de massa, entre os elementos em uma substância. Com a fórmula percentual é possível calcular a fórmula mínima.
Continuemos com a H​2​​O como exemplo:
Em 1 mol de H​2​​O, temos 2g de H e 16g de O, totalizando 18g de água, correto?

Assim, se dividirmos 2 por 18, obteremos a porcentagem de H em 1 mol de H_2​2​​O, de 11,11%. Por complementaridade, 88,89% é de O. A fórmula centesimal ficaria, após arredondamento, H11%O89%. Isso indica que, ao pesarmos um determinado volume de água, saberemos que 11% deste peso se refere a átomos de H, e 89% a átomos de O.

Fórmula mínima (empírica)

Esta fórmula indica a menor relação possível entre os elementos formadores de um composto químico com os menores números inteiros possíveis.

Exemplo:
Glicose, fórmula molecular, C6​​H12​​O​6​​, fórmula mínima, CH2​​O. Ou seja, a proporção mínima entre os elementos é 1:2:1.
Água oxigenada, fórmula molecular, H2​​O2​​, fórmula mínima, HO. Ou seja, a proporção mínima entre os elementos é 1:1.

Dessa forma, é possível que várias substâncias apresentem a mesma fórmula mínima. Por exemplo, o ácido acético apresenta fórmula molecular C2​2​​H4​4​​O2​2​​ e fórmula mínima CH​2​​O igual a da glicose.

- Calculando a fórmula mínima

Nós iremos seguir basicamente dois passos.

1 - Calcular o número de mol

2 - Dividir os resultados pelo menor valor encontrado

Exemplo: Em um composto encontra-se 2,4 g de carbono e 0,6 g de hidrogênio. Calcule a sua fórmula mínima.

Etapa 1: Encontrar o número de mol

Número de mol de Carbono: n = m / MM = 2,4/12 = 0,2
Número de mol de Hidrogênio: n = m / MM = 0,6/1 = 0,6

Etapa 2: Dividir ambos pelo menor número

Carbono: 0,2/0,2 = 1 mol
Hidrogênio: 0,6/0,2 = 3 mol
Logo a fórmula minima é: CH​3​​

Fórmula Molecular

É a combinação de símbolos químicos e índices que expressam o número de átomos de cada elemento que compõe uma molécula e a proporção em que eles se encontram.

Exemplo: H2​​O
Com a fórmula molecular nesse exemplo, podemos observar que o molécula de água é formada por 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio.

Nós podemos relacionar a fórmula molecular com a fórmula mínima.

F.molec. = (F.mín).X

Onde esse X é um número inteiro.

Lembrando da fórmula molecular da glicose (C​6​​H​12​​O​6​​) e da sua fórmula mínima (CH​2​​O). Aplicando na relação anterior:

C6​​H12​​O​6​​ = (CH2​​O). X

Onde, se esse X for igual a 6. Multiplicando a fórmula mínima nós iremos chegar na fórmula molecular.

Para encontrarmos esse valor de X. Nós podemos calcular a massa molar da fórmula molecular e da fórmula mínima. Para que matematicamente fique mais fácil.

OBS: MM C​6​​H12​​O​6​​ = 180 g/mol; MM CH2​​O = 30 g/mol.

MM C6​​H​12​​O​6​​ = (MM CH​2​​O). X
180 = 30.X
X = 180/30
X = 6

Calculando a fórmula molecular a partir da fórmula centesimal

Vamos ver um problema para entender o passa a passo que iremos tomar para fazer esse calculo

Exemplo: A fórmula centesimal da vitamina C é C40,9%H4,55%O54,6% se a sua massa molar é 176g/mol, identifique sua fórmula molecular.

Para esse tipo de problema a primeira coisa que nós podemos fazer é supor que a massa de composto será de 100g. Para que a gente posso converter essas porcentagens em massa.

Sendo assim, nós teremos: C = 40,9 g; H = 4,55 g; O = 54,6 g.

Agora com a massa de cada um deles, nós iremos descobrir o número de mol.
C = n = m/MM = 40,9/12 = 3,41
H = n = m/MM = 4,55/1 = 4,55
O = n = m/MM = 54,6/16 = 3,41

Agora nós iremos dividir todos eles pelo menor resultado.
C = 3,41/3,41 = 1
H = 4,55/3,41 = 1,33
O = 3,41/3,41 = 1

Como não chegamos em um número inteiro. Iremos multiplicar todos eles por algum número que faça todos eles ficarem inteiro. Nesse exemplo, iremos multiplicar todos por 3.

C = 1 x 3 = 3
H = 1,33 x 3 =4
O = 1 x 3 = 3

Logo a fórmula mínima é: C3​​H4​​O​3​​.

Como o problema quer saber a fórmula molecular, iremos aplicar a seguinte fórmula:

MM Fórm. Molec. = (MM Fórm. mín). X

Logo,
176 = 88 . X
X = 2

Portanto a fórmula molecular é 2 x a fórmula mínima:

C​3​​H​4​​O​3​​ x 2 = C​6​​H​8​​O6​​.