Uma fórmula química apresenta informações sobre as proporções de átomos que constituem um determinado composto ou molécula química, principalmente utilizando símbolos de elementos e números. Às vezes outros símbolos, tais como traços, parênteses, parênteses rectos, vírgulas, sinais de mais e menos, também são usados. Uma fórmula química pode ser de três tipos – molecular, empírica, e estrutural.
A fórmula molecular representa uma molécula ou um composto químico utilizando símbolos químicos (para indicar os tipos de átomos) e números subscritos (para mostrar o número de átomos de cada tipo na molécula). Fórmulas moleculares também são usadas como abreviações para os nomes de compostos.
Alguns elementos consistem em átomos individuais discretos, como os gases nobres hélio, néon, e árgon. Tais elementos são chamados de gases monatómicos e têm fórmulas moleculares He, Ne e Ar, respectivamente. Poucos elementos existem como moléculas feitas de dois ou mais átomos do mesmo elemento ligados quimicamente. Por exemplo, elementos como hidrogénio, oxigénio, e azoto existem como moléculas diatómicas contendo dois átomos cada um e, assim, têm as fórmulas moleculares H2, O2, e N2, respectivamente. Da mesma forma, elementos como fósforo e enxofre existem como moléculas poliatómicas com fórmulas moleculares P4 e S8, respectivamente.
É importante notar que um subscrito a seguir a um símbolo e um número à frente de um símbolo não representam a mesma coisa; por exemplo, H2 e 2H representam espécies distintamente diferentes. H2 é uma fórmula molecular; representa uma molécula diatómica de hidrogénio, composta por dois átomos do elemento que são ligados quimicamente. A expressão 2H, por outro lado, indica dois átomos de hidrogénio separados que não estão combinados como uma unidade. A expressão 2H2 representa duas moléculas de hidrogénio diatómico.
Os compostos são formados quando dois ou mais elementos se combinam quimicamente, resultando na formação de ligações. Por exemplo, hidrogénio e oxigénio podem reagir para formar água, e sódio e cloro podem reagir para formar cloreto de sódio ou sal de mesa. Algumas vezes descrevemos a composição desses compostos com uma fórmula empírica, que indica os tipos de átomos presentes e a mais simples relação de número inteiro do número de átomos (ou iões) no composto. Por exemplo, o dióxido de titânio (usado como pigmento em tinta branca e no tipo de protector solar espesso, branco, bloqueador) tem uma fórmula empírica de TiO2. Isto identifica os elementos titânio (Ti) e oxigénio (O) como os constituintes do dióxido de titânio e indica a presença de duas vezes mais átomos do elemento oxigénio do que átomos do elemento titânio.
Em muitos casos, a fórmula molecular de uma substância é derivada de uma determinação experimental tanto da sua fórmula empírica como da sua massa molecular (a soma das massas atómicas para todos os átomos que compõem a molécula). Por exemplo, pode-se determinar experimentalmente que o benzeno contém dois elementos, carbono (C) e hidrogénio (H), e que para cada átomo de carbono no benzeno há um átomo de hidrogénio. Assim, a fórmula empírica é CH. Uma determinação experimental da massa molecular revela que uma molécula de benzeno contém seis átomos de carbono e seis átomos de hidrogénio, de modo que a fórmula molecular para o benzeno é C6H6.
A fórmula estrutural de um composto dá a mesma informação que a sua fórmula molecular (os tipos e números de átomos na molécula), mas também mostra como os átomos estão ligados na molécula. Por outras palavras, a fórmula estrutural representa a estrutura molecular de um composto graficamente. Mostra o arranjo provável dos átomos e como os átomos estão ligados no espaço tridimensional real, dando mais informações sobre a geometria molecular. As linhas são usadas para representar as ligações presentes entre os átomos. A fórmula também pode representar os ângulos de ligação aproximados, dando uma sensação da forma da molécula.
Este texto é adaptado de Openstax Chemistry 2e, Section 2.4: Chemical Formulas.
