La formula molecolare è una notazione usata per descrivere la composizione di una sostanza. La maggior parte delle formule sono scritte in modo da fornire anche alcuni dettagli sulla struttura del legame del materiale. Una notazione correlata include formule empiriche. Alcuni materiali non possono essere rappresentati con precisione mediante l’uso di formule molecolari.
La materia è costituita da atomi, la più piccola quantità di massa che mantiene le proprietà chimiche una volta suddivisa. Gli atomi si legano in modi diversi per formare molecole. Una formula molecolare rappresenta la composizione elementare di una molecola.
La formula molecolare dell’acqua è H2O. Il numero due indica due atomi di idrogeno nella molecola. La O appare senza numero, a significare un atomo di ossigeno. A seconda del testo, i numeri possono essere scritti senza pedice. Le formule scritte a mano utilizzano sempre il pedice.
Il propano è un componente del gas naturale. Questo idrocarburo ha tre atomi di carbonio con legami lineari che formano una catena diritta. La catena di carbonio è circondata da otto molecole di idrogeno. La formula molecolare è C3H8. Nel processo di raffinazione, parte del propano reagirà per formare ciclopropano. Il ciclopropano è una molecola triangolare circondata nuovamente da sei atomi di idrogeno, con formula molecolare C3H6.
Una molecola di idrogeno, H2, è andata persa nella produzione del ciclopropano. Altre reazioni erano possibili, inclusa la perdita di una molecola di idrogeno tra due dei tre atomi di carbonio. Il propene, che ha un doppio legame tra il primo e il secondo carbonio, ha anche una formula molecolare di C3H6. Mentre la formula di C3H8 deve essere propano, C3H6 è un’informazione insufficiente per identificare il composto.
La formula empirica è scritta come la più piccola unità ripetitiva di una molecola. La notazione richiede che i pedici nella formula siano interi positivi. Le formule molecolari ed empiriche per il glucosio sono rispettivamente C6H12O6 e CH2O. In questo caso sono necessarie sei formule empiriche del glucosio per costruire la molecola. Le formule empiriche possono essere considerate il minimo comune denominatore.
Le formule molecolari vengono utilizzate per calcolare i pesi molecolari dei materiali, che a loro volta forniscono i valori per determinare il numero di molecole o ioni presenti in una data massa di materiale. Questi calcoli sono necessari per valutare i risultati di una reazione o per preparare una soluzione a concentrazione nota. Le formule molecolari non sono una misura diretta della densità, della massa o dello stato dell’essere.
Le macromolecole, sia naturali che sintetiche, sono difficili da caratterizzare per le loro formule molecolari. Queste molecole a catena lunga hanno spesso punti di diramazione con le proprie lunghe catene. Tipicamente, il monomero, o la sostanza chimica di partenza da cui è stato derivato il polimero, viene utilizzato come formula pseudo-molecolare. Il polietilene viene prodotto rimuovendo una molecola di idrogeno dall’etano per formare etano che poi polimerizza. Ha un’unità ripetitiva di (CH2)n, la n che rappresenta un numero sconosciuto ma grande.