Lendo fórmulas químicas

O etanol e o éter dimetílico têm a mesma fórmula, C₂H₆O, mas um está nas bebidas e o outro é um gás usado como combustível.

Uma fórmula química é uma frase curta escrita com símbolos de elementos. H₂O, CO₂ e NaCl guardam muita informação em poucos caracteres: quais elementos estão presentes, em que proporção e, muitas vezes, como os átomos estão ligados. Ler fórmulas com fluência facilita todas as outras partes da química, do balanceamento de reações ao cálculo de quanto de uma substância você precisa.

Símbolos e índices

Cada símbolo representa um átomo daquele elemento. Um número pequeno escrito embaixo e à direita, o índice, diz quantos há do átomo logo antes dele. Sem índice, é um. Então H₂O são dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio; CO₂ é um carbono e dois oxigênios; CH₄ é um carbono e quatro hidrogênios. Cuidado com as maiúsculas: Co é cobalto, mas CO é monóxido de carbono, um carbono e um oxigênio.

Os parênteses agrupam átomos que vêm em conjunto. O hidróxido de cálcio é Ca(OH)₂: o índice depois dos parênteses multiplica tudo o que está dentro, então há um cálcio, dois oxigênios e dois hidrogênios. Um número grande escrito na frente de uma fórmula, o coeficiente, conta unidades inteiras. 2H₂O quer dizer duas moléculas de água, que juntas têm quatro átomos de hidrogênio e dois de oxigênio.

Fórmulas moleculares, iônicas e estruturais

Para uma molécula covalente, a fórmula dá o número real de cada átomo numa molécula: a glicose é C₆H₁₂O₆, seis carbonos, doze hidrogênios e seis oxigênios. Para um composto iônico como NaCl ou MgCl₂, ela só dá a proporção de íons no retículo, porque não há moléculas separadas. Uma fórmula molecular não mostra como os átomos estão ligados, e isso pode importar muito. O etanol e o éter dimetílico são ambos C₂H₆O. No etanol, o oxigênio fica na ponta com um hidrogênio, C-C-O-H; no éter dimetílico, fica entre os carbonos, C-O-C.

Por isso os químicos também escrevem fórmulas condensadas como CH₃CH₂OH ou C₂H₅OH para o etanol, que dão uma pista da ordem dos átomos, e desenham fórmulas estruturais com um traço para cada ligação. O etanol é um líquido que ferve a cerca de 78 °C e se mistura com a água, em parte porque seu grupo O-H faz ligações de hidrogênio. O éter dimetílico não tem grupo O-H e é um gás à temperatura ambiente.

Os nomes também seguem a fórmula. Em compostos covalentes simples de dois elementos, prefixos gregos contam os átomos: mono para 1, di para 2, tri para 3, tetra para 4. CO é monóxido de carbono e CO₂ é dióxido de carbono, e N₂O₄ é tetróxido de dinitrogênio. Os nomes coreanos contam os átomos do mesmo jeito, com números sino-coreanos. Os compostos iônicos não levam prefixos, porque as cargas já fixam a proporção; em português, o nome do não metal vem primeiro, com a terminação -eto (ou a forma óxido), e o metal depois, como em cloreto de sódio e óxido de magnésio. Água, amônia e metano mantêm seus nomes tradicionais.

Da fórmula à massa

Some as massas atômicas de uma fórmula e você obtém a massa molar, a massa em gramas de um mol da substância. Com os valores da IUPAC de 2024, a água tem 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol. O dióxido de carbono tem 12.011 + 2 × 15.999 = 44.009 g/mol. O cloreto de sódio tem 22.990 + 35.45 = 58.44 g/mol. A glicose tem 6 × 12.011 + 12 × 1.008 + 6 × 15.999 = 180.156 g/mol. É com essa soma que uma receita escrita em moléculas vira uma receita escrita em gramas.