Fórmulas químicas

As fórmulas químicas existem para representar compostos químicos. Dessa forma, buscam explicitar aspectos importantes de cada substância, como sua composição química e, até mesmo, a sua estrutura espacial.

Leia também: Como determinar a geometria de uma molécula?

Resumo sobre fórmulas químicas

• As fórmulas químicas permitem não só identificar a substância, mas também determinar os tipos de ligações químicas existentes entre os átomos.
• São exemplos de fórmulas químicas:
  • fórmula molecular: indica os elementos presentes e a quantidade de átomos em cada molécula;
  • íon-fórmula: representa a proporção entre cátions e ânions em compostos iônicos e pode indicar a carga de íons;
  • fórmula mínima: expressa a composição de um composto usando os menores números inteiros possíveis;
  • fórmula centesimal: indica a composição percentual em massa de cada elemento;
  • fórmula estrutural: representa as ligações entre os átomos e pode evidenciar a geometria molecular.

O que são fórmulas químicas?

As fórmulas químicas são utilizadas para representar aspectos pertinentes da substância, como a sua composição química ou, até mesmo, a sua estrutura espacial.

Dessa forma, a determinação e a indicação da fórmula química se tornam muito relevantes para identificação e melhor compreensão da natureza da substância. Por meio das fórmulas químicas, diversos aspectos podem ser identificados, como os elementos que estão presentes, as quantidades de cada um e as ligações químicas que são feitas pelos elementos.

Fórmula molecular

A fórmula molecular apresenta os elementos de um composto covalente, bem como a quantidade de cada um para cada molécula. Tais quantidades são representadas por números subscritos, os quais são chamados de índices de atomicidade.

Por exemplo, a fórmula molecular da água é H₂O e deixa de maneira explícita que uma molécula de água apresenta dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. O álcool etílico (etanol), por exemplo, apresenta fórmula molecular C₂H₆O, indicando que cada molécula de etanol apresenta dois átomos de carbono, seis átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.

A fórmula molecular, contudo, apresenta uma limitação no que diz respeito à identificação de alguns compostos, pois substâncias distintas podem ter a mesma fórmula molecular (compostos isômeros). O próprio etanol, representado anteriormente, apresenta a mesma fórmula molecular do éter metílico (metóxi-metano).

Íon-fórmula

O chamado íon-fórmula tem o mesmo objetivo da fórmula molecular, porém é usado para compostos iônicos. Assim, apresenta a quantidade de cátions e ânions existentes em um composto iônico. É o caso, por exemplo, do MgBr₂, que é formado por um íon Mg²⁺ e mais dois íons Br⁻, o que sabemos pela fórmula.

Alguns compostos iônicos não são eletricamente neutros, mostrando a principal diferença em relação à fórmula molecular: a indicação da carga total do composto. Por exemplo, o íon SO₄²⁻ é um íon composto em que o somatório das cargas é igual a -2, ou seja, o somatório das cargas do átomo de enxofre com os quatro átomos de oxigênio é igual a -2.

Fórmula mínima

A fórmula mínima é utilizada para apresentar a fórmula de um composto com os menores números inteiros possíveis. É também chamada de fórmula empírica. Por exemplo, a glicose apresenta fórmula molecular C₆H₁₂O₆, mas é perceptível que é possível dividir todos os índices de atomicidade por 6, de modo que a sua fórmula mínima é CH₂O.

O íon-fórmula, por vezes, é também uma fórmula mínima. O maior exemplo é o cloreto de sódio, NaCl. Quando se avalia a estrutura cristalina desse sal, percebe-se que cada íon de Na⁺ é envolto por 6 íons de Cl⁻ e, da mesma forma, cada íon Cl⁻ é envolto por 6 íons de Na⁺. Dessa forma, o íon-fórmula do cloreto de sódio deveria ser Na₆Cl₆, mas é comumente representado por sua fórmula mínima, ou seja, NaCl.

Fórmula centesimal

A fórmula centesimal apresenta a composição centesimal (ou percentual) mássica de cada elemento na fórmula. Por exemplo, o dióxido de carbono apresenta fórmula molecular CO₂, de modo que sua massa molecular é igual a 44 u, valor que é alcançado pela soma da massa atômica do carbono (12 u) com duas massas atômicas de oxigênio (2 × 16 u, que dá 32 u).

A massa de carbono (12 u) representa, aproximadamente, 27% da massa total do dióxido de carbono. Já as massas dos átomos de oxigênio representam, aproximadamente, 73% da massa do dióxido de carbono. Assim, em termos de fórmula centesimal, o CO₂ seria representado por C_27%O_73%.

Fórmula estrutural

A fórmula estrutural é utilizada para representar a estrutura molecular de um composto. Ela é muito útil, pois explicita os tipos e as quantidades de ligação que ocorrem entre os átomos. A fórmula estrutural também pode ser utilizada para explicitar a geometria molecular mais adequada para cada molécula.

Por meio da fórmula acima, vê-se que o carbono faz uma ligação tripla com o nitrogênio, enquanto faz uma ligação simples com o hidrogênio.

Especificamente para compostos orgânicos, a fórmula estrutural ganha algumas variantes:

1. Fórmula estrutural condensada: como forma de tornar a fórmula estrutural mais limpa, as ligações com os átomos de hidrogênio são omitidas, indicando a presença destes por meio de índices de atomicidade. Dessa forma, ficam explícitas apenas as ligações entre os átomos de carbono.

2. Fórmula estrutural em bastão: também chamada de fórmula em linha de ligação, a fórmula em bastão é uma representação minimalista do composto orgânico, assim apenas as ligações covalentes entre os átomos de carbono são representadas, em ziguezague. Os átomos de carbono são os vértices que surgem do ziguezague, sendo omitidos. Os átomos de hidrogênio ligados aos átomos de carbono também são omitidos. Os demais são explicitados normalmente.

Exercícios resolvidos sobre fórmulas mínimas

Questão 1. (Idomed – Medicina Unificado – Online/2025.2) O halotano, representado pela fórmula estrutural a seguir, é um composto empregado como anestésico.

O número de átomos de carbono nessa molécula é igual a:

A) 2

B) 3

C) 4

D) 5

Resposta: Letra A.

Na fórmula estrutural em bastão, os átomos de carbono são omitidos, estando nos vértices da estrutura representada. Dessa forma, há dois átomos de carbono: um ligado aos três átomos de flúor (F) e outro ligado aos átomos de cloro (Cl) e bromo (Br). Os átomos de carbono estão ligados entre si.

Questão 2. (Emescam/2025.1) O chá de alho é uma excelente opção caseira para quem precisa fortalecer o sistema imunológico. O alho possui um composto chamado alicina, principal responsável por seus fins medicinais, prevenindo, por exemplo, doenças cardiovasculares. A alicina é um composto de massa molecular igual a 162 g/mol, constituída por átomos de C, H, O e S.

O gráfico a seguir apresenta a composição percentual em massa da molécula de alicina:

Composição percentual em massa

Considerando as informações apresentadas, a fórmula molecular da alicina é

A) C₄H₆S₂O.

B) C₆H₁₀S₂O.

C) C₆H₈SO₂.

D) C₄H₁₀SO₂.

Resposta: Letra B.

Dos 162 gramas, que correspondem a 1 mol da alicina, temos que 44,40% é correspondente ao carbono, assim:

44,40% de 162 gramas = 0,4440 × 162 ≈ 72 gramas

Como a massa molar do carbono é igual a 12 gramas, podemos dizer que o número de átomos de carbono na alicina é igual a:

72/12 = 6 átomos de carbono.

O mesmo raciocínio pode ser aplicado para os demais elementos:

• Hidrogênio (H)

6,17% de 162 gramas = 0,0617 × 162 ≈ 10 gramas

A massa molar do hidrogênio é igual a 1 grama, assim o número de átomos de hidrogênio na alicina é igual a:

10/1 = 10 átomos de hidrogênio.

• Enxofre (S)

39,50% de 162 gramas = 0,3950 × 162 ≈ 64 gramas

A massa molar do enxofre é igual a 32 gramas, assim o número de átomos de enxofre na alicina é igual a:

64/32 = 2 átomos de enxofre.

• Oxigênio (O)

9,93% de 162 gramas = 0,0993 × 162 ≈ 16 gramas

A massa molar do oxigênio é igual a 16 gramas, assim o número de átomos de oxigênio na alicina é igual a:

16/16 = 1 átomo de oxigênio.

Assim, a fórmula molecular é C₆H₁₀S₂O.

Fontes

DO CANTO, E. L.; LEITE, L. L. C.; CANTO, L. C. Química – na abordagem do cotidiano. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2021.

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de Química: Questionando a vida e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.

FRANCISCO, F. M.; DO CANTO, E. L. Química na abordagem do cotidiano. 5ª ed. vol. 1. São Paulo: Moderna, 2009.

USBERCO, J.; SPITALERI, P.; SALVADOR, E. Química 1: conecte live. 3ª ed. vol. 1. São Paulo: Saraiva, 2018.

REIS, M. Química: ensino médio. 2ª ed. vol. 1. São Paulo: Ática, 2016.