Leer fórmulas químicas

El etanol y el éter dimetílico tienen la misma fórmula, C₂H₆O, pero uno está en las bebidas y el otro es un gas que se usa como combustible.

Una fórmula química es una frase corta escrita con símbolos de elementos. H₂O, CO₂ y NaCl concentran mucha información en pocos caracteres: qué elementos hay, en qué proporción y, a menudo, cómo están conectados los átomos. Leer fórmulas con soltura facilita todo lo demás en química, desde ajustar reacciones hasta calcular cuánta cantidad de una sustancia necesitas.

Símbolos y subíndices

Cada símbolo representa un átomo de ese elemento. Un número pequeño escrito abajo a la derecha, el subíndice, indica cuántos hay del átomo que va justo antes. Sin subíndice, hay uno. Así, H₂O son dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno; CO₂ es un carbono y dos oxígenos; CH₄ es un carbono y cuatro hidrógenos. Fíjate en las mayúsculas: Co es cobalto, pero CO es monóxido de carbono, un carbono y un oxígeno.

Los paréntesis agrupan átomos que van juntos como un conjunto. El hidróxido de calcio es Ca(OH)₂: el subíndice que sigue al paréntesis multiplica todo lo de dentro, así que hay un calcio, dos oxígenos y dos hidrógenos. Un número grande escrito delante de una fórmula, el coeficiente, cuenta unidades completas. 2H₂O significa dos moléculas de agua, que juntas tienen cuatro átomos de hidrógeno y dos de oxígeno.

Fórmulas moleculares, iónicas y estructurales

En una molécula covalente, la fórmula da el número real de cada átomo en una molécula: la glucosa es C₆H₁₂O₆, seis carbonos, doce hidrógenos y seis oxígenos. En un compuesto iónico como NaCl o MgCl₂ solo da la proporción de iones en la red, porque no hay moléculas separadas. Una fórmula molecular no muestra cómo están conectados los átomos, y eso puede importar mucho. El etanol y el éter dimetílico son los dos C₂H₆O. En el etanol, el oxígeno está al final con un hidrógeno unido, C-C-O-H; en el éter dimetílico está entre los carbonos, C-O-C.

Por eso los químicos también escriben fórmulas semidesarrolladas como CH₃CH₂OH o C₂H₅OH para el etanol, que indican el orden de los átomos, y dibujan fórmulas estructurales con una línea por cada enlace. El etanol es un líquido que hierve a unos 78 °C y se mezcla con el agua, en parte porque su grupo O-H puede formar puentes de hidrógeno. El éter dimetílico no tiene grupo O-H y es un gas a temperatura ambiente.

Los nombres también siguen a la fórmula. En los compuestos covalentes sencillos de dos elementos, los prefijos griegos cuentan los átomos: mono para 1, di para 2, tri para 3, tetra para 4. CO es monóxido de carbono, CO₂ es dióxido de carbono y N₂O₄ es tetróxido de dinitrógeno. Los nombres coreanos cuentan los átomos del mismo modo, con números sino-coreanos. Los compuestos iónicos se nombran sin prefijos, con el no metal terminado en -uro (u óxido, si es oxígeno) seguido del metal, como cloruro de sodio y óxido de magnesio, porque las cargas ya fijan la proporción. El agua, el amoníaco y el metano conservan sus nombres tradicionales.

De la fórmula a la masa

Suma las masas atómicas de una fórmula y obtienes su masa molar, la masa en gramos de un mol de la sustancia. Con los valores de la IUPAC de 2024, el agua es 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol. El dióxido de carbono es 12.011 + 2 × 15.999 = 44.009 g/mol. El cloruro de sodio es 22.990 + 35.45 = 58.44 g/mol. La glucosa es 6 × 12.011 + 12 × 1.008 + 6 × 15.999 = 180.156 g/mol. Con esta suma, una receta escrita en moléculas se convierte en una receta escrita en gramos.