Fórmula empírica

Fórmula empírica em química é a que representa um composto químico através dos símbolos atômicos dos elementos que o compõem com os menores subscritos possíveis.^[1]

A fórmula empírica é a fórmula mais simples que se obtém ao dividir a porcentagem de cada elemento pela sua massa atômica^[2] sendo o número relativo de átomos de cada elemento no composto químico, em algumas ocasiões a fórmula empírica e a fórmula molecular podem ser iguais como é o caso da água (H₂O)^[3] onde o hidrogênio e o oxigênio estão na razão de ${\displaystyle 2:1}$ independente do tamanho da amostra e além disso pode ocorrer de algumas substâncias conterem as mesmas fórmulas empíricas mas fórmulas moleculares diferentes, por exemplo:

As substâncias da tabela 1 possuem as fórmulas empíricas iguais e têm a proporção de ${\displaystyle 1:2:1}$ entre os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio.

Para determinar a fórmula empírica de um composto é necessário converter a composição percentual em massa, para isso considera-se uma amostra de massa equivalente à 100g exatos, assim é possível determinar a massa de cada elemento em gramas.^[4]

Por exemplo: O ácido acético é composto de 40% de carbono, 53,33% de oxigênio e 6,66% de hidrogênio, a massa de cada elemento a 100g exatos será igual à sua percentagem: ${\displaystyle C=40\%}$, ${\displaystyle O=53,33\%}$ ${\displaystyle H=6,66\%}$, ou seja, ${\displaystyle m(C)=40g}$, ${\displaystyle m(O)=53,33g}$ e ${\displaystyle m(H)=6,66g}$.

Para converter essas proporções em quantidade de matéria (mol), é preciso dividir a massa em gramas de cada elemento pela respectiva massa molar (${\displaystyle {\frac {g}{mol}}}$).

${\displaystyle C={\frac {40g}{12{\frac {g}{mol}}}}=3,33mol}$

${\displaystyle H={\frac {6,66g}{1{\frac {g}{mol}}}}=6,66mol}$

${\displaystyle O={\frac {53,33g}{16{\frac {g}{mol}}}}=3,33mol}$

Os valores encontrados indicam a proporção entre cada elementos, a relação entre eles devem ser expressas em número inteiros e em sua menor proporção, sendo assim cada quantidade em mol deve ser dividida pelo menor valor encontrado, por exemplo:

${\displaystyle C={\frac {3,33}{3,33}}=1}$

${\displaystyle H={\frac {6,66}{3,33}}=2}$

${\displaystyle O={\frac {3,33}{3,33}}=1}$

Os números estão na proporção

C:H:O = ${\displaystyle 3,33:3,33:6,66=1:2:1}$

Portanto a fórmula empírica é CH₂O.^[2]

A fórmula empírica também é chamada de fórmula mínima.^[5]