La formule moléculaire est une notation utilisée pour décrire la composition d’une substance. La plupart des formules sont écrites d’une manière qui donne également des détails sur la structure de liaison du matériau. Une notation connexe comprend des formules empiriques. Certains matériaux ne peuvent pas être représentés avec précision par l’utilisation de formules moléculaires.
La matière est constituée d’atomes, la plus petite quantité de masse qui conserve des propriétés chimiques lorsqu’elle est subdivisée. Les atomes se lient de différentes manières pour former des molécules. Une formule moléculaire représente la composition élémentaire d’une molécule.
La formule moléculaire de l’eau est H2O. Le nombre deux indique deux atomes d’hydrogène dans la molécule. Le O apparaît sans nombre, ce qui signifie un atome d’oxygène. Selon le texte, les chiffres peuvent être écrits sans indices. Les formules écrites à la main emploient toujours l’indice.
Le propane est un composant du gaz naturel. Cet hydrocarbure a trois carbones avec des liaisons linéaires formant une chaîne droite. La chaîne carbonée est entourée de huit molécules d’hydrogène. La formule moléculaire est C3H8. Dans le processus de raffinage, une partie du propane réagira pour former du cyclopropane. Le cyclopropane est une molécule triangulaire entourée à nouveau de six atomes d’hydrogène, avec une formule moléculaire de C3H6.
Une molécule d’hydrogène, H2, a été perdue dans la production du cyclopropane. D’autres réactions étaient possibles, notamment la perte d’une molécule d’hydrogène entre deux des trois carbones. Le propène, qui a une double liaison entre le premier et le deuxième carbone, a également une formule moléculaire de C3H6. Alors que la formule de C3H8 doit être du propane, C3H6 est une information insuffisante pour identifier le composé.
La formule empirique s’écrit comme la plus petite unité répétitive d’une molécule. La notation exige que les indices dans la formule soient des entiers positifs. Les formules moléculaires et empiriques du glucose sont respectivement C6H12O6 et CH2O. Dans ce cas, six formules empiriques de glucose sont nécessaires pour construire la molécule. Les formules empiriques peuvent être considérées comme le plus petit dénominateur commun.
Les formules moléculaires sont utilisées pour calculer les poids moléculaires des matériaux, qui à leur tour fournissent les valeurs pour déterminer le nombre de molécules ou d’ions présents dans une masse donnée de matériau. Ces calculs sont nécessaires pour évaluer les résultats d’une réaction ou pour préparer une solution d’une concentration connue. Les formules moléculaires ne sont pas une mesure directe de la densité ou de la masse, ou de l’état d’être.
Les macromolécules, tant naturelles que synthétiques, sont difficiles à caractériser par leurs formules moléculaires. Ces molécules à longue chaîne ont souvent des points de ramification avec leurs propres longues chaînes. Typiquement, le monomère, ou le produit chimique de départ à partir duquel le polymère est dérivé, est utilisé comme formule pseudo-moléculaire. Le polyéthylène est fabriqué en retirant une molécule d’hydrogène de l’éthane pour former de l’éthane qui polymérise ensuite. Il a une unité répétitive de (CH2)n, le n représentant un nombre inconnu mais grand.