Fórmula Mínima ou Empírica

A fórmula mínima ou empírica indica a menor proporção, em números inteiros de mol, dos átomos dos elementos que constituem uma substância.

Por exemplo, a fórmula molecular do peróxido de hidrogênio, cuja solução aquosa é mais conhecida como água oxigenada, é H₂O₂ e sua fórmula mínima é HO. Ou seja, a proporção mínima entre seus elementos é de 1 : 1. No caso do tetróxido de dinitrogênio, cuja fórmula molecular é N₂O₄, a fórmula mínima será NO₂.

Mas, muitas vezes, pode acontecer da fórmula molecular ser igual à fórmula mínima, como mostra o caso da água (H₂O), cuja proporção mínima é de 1 : 2 entre o hidrogênio e o oxigênio.

Outro fator interessante é que várias substâncias podem ter a mesma fórmula mínima. Além disso, essa fórmula pode ser igual à fórmula molecular de outro composto.

Por exemplo, a glicose (C₆H₁₂O₆) e o ácido acético (C₂H₄O₂) apresentam seus elementos constituintes na mesma proporção mínima (1 : 2 : 1). Assim, a fórmula mínima de ambos é CH₂O. Essa fórmula, por sua vez, é igual à fórmula molecular e também à fórmula mínima do formaldeído.

Podemos determinar a fórmula empírica de duas formas, a partir da Fórmula Percentual ou por meio dos dados experimentais.

Nesses dois passos, busca-se resumidamente:

Veja os exemplos a seguir:

Exemplo 1: Fórmula empírica a partir da fórmula percentual

“Uma amostra foi submetida a uma análise quantitativa. Foi revelado que tal substância é composta de 25 % em massa de hidrogênio e 75% em massa de carbono. Qual é a fórmula mínima desse composto? (Dados: Massas molares: C= 12 g/mol. H = 1 g/mol).”

Resolução:

A fórmula percentual da substância em questão é C_75%H_25%.

Para transformar essas proporções em quantidade de matéria (mol), basta dividir o valor da massa em gramas de cada elemento pela respectiva massa molar (g/mol).

Considerando uma amostra de 100g, as porcentagens em massa nos permitem concluir que a substância contém 75 g de carbono e 25 g de hidrogênio. Dividindo esses valores pelas respectivas massas molares, temos:

• Carbono: 75 = 6,25
                 12
• Hidrogênio: 25 = 25
                    1

Esses valores indicam a proporção entre os elementos, porém, não são a menor proporção e nem estão em números inteiros. Para conseguirmos isso, basta dividir os dois valores pelo menor deles, que no caso é o 6,25. Isso pode ser feito porque quando dividimos ou multiplicamos uma série de números por um mesmo valor, a proporção que existe entre eles não é alterada.

•  Carbono : 6,25 = 1
                  6,25
• Hidrogênio: 25 = 4
                  6,25

Portanto, a fórmula mínima desse composto é: CH_4.

Exemplo 2: Fórmula empírica a partir das massas obtidas experimentalmente

“Ao realizar a preparação de 55, 6 g de uma substância sólida e branca, certo químico constatou que precisou combinar 8,28 g de fósforo com cloro. Determine a fórmula mínima ou empírica desse composto, dadas as massas molares em g/mol: P = 30,97; Cl = 35,46.”

Resolução:

Para encontrar os valores em mol, basta dividir as massas dos elementos na amostra pelas suas respectivas massas molares. Lembrando que se a massa total é igual a 55,6 g e a massa do fósforo é 8,28g, a massa do cloro será 47,32g (55,6 – 8,28).

P = __8,28 g___  ≈ 0,267 mol
         3,97 g/mol                      

Cl = __47,2 g___  ≈ 1,334 mol
         35,46 g/mol                      

Visto que os valores não são inteiros, para descobrir a fórmula mínima é preciso dividir todos os valores pelo menor deles, que é o 0,267:

P = 0,267_ = 1
       0,267        

Cl = 1,334_ ≈ 5
        0,267        

Assim, a fórmula mínima ou empírica desse composto é PCl_5.

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