Tabla de Contenidos
Une formule moléculaire est une façon de représenter des substances chimiques dans laquelle la composition atomique exacte du produit chimique est indiquée. C’est une formule qui indique les types d’atomes et le nombre d’entre eux qui composent la molécule d’une substance pure.
Dans la formule moléculaire, les différents types d’atomes sont représentés par leurs symboles chimiques, en utilisant des indices pour indiquer le nombre de fois que chaque atome est répété. Dans tous les cas, l’indice 1 est omis.
Quelles substances ont une formule moléculaire et quelles substances n’en ont pas ?
Il est très important de mentionner que, comme son nom l’indique, les formules moléculaires ne s’appliquent qu’aux composés moléculaires, c’est-à-dire à ceux qui sont constitués d’unités discrètes, appelées molécules, dans lesquelles les forces intramoléculaires qui maintiennent les atomes ensemble (c’est-à-dire liaisons covalentes) sont beaucoup plus fortes que les forces de cohésion qui maintiennent les molécules ensemble.
En ce sens, les formules moléculaires ne s’appliquent pas aux composés ioniques , puisque ceux-ci ne sont pas formés par des molécules mais par des ions. Dans les composés ioniques, chaque cation est lié simultanément à plusieurs anions et non à un en particulier. En raison de la nature de la liaison ionique, il n’y a pas d’unité discrète composée d’un anion et d’un cation dans ces composés. Cependant, il est courant que les gens se réfèrent aux unités de ces composés en tant que molécules et à leurs formules empiriques en tant que formules moléculaires, bien qu’il s’agisse d’une idée fausse considérable d’un point de vue chimique.
En d’autres termes, dire que la formule moléculaire du chlorure de sodium est NaCl est une erreur , car le chlorure de sodium est un composé ionique et non un composé moléculaire. Cela dit, il convient de noter qu’au niveau pratique l’utilisation de l’une ou l’autre formule est exactement la même, donc faire cette erreur conceptuelle est sans conséquence d’un point de vue pratique (jamais d’un point de vue théorique !).
D’autre part, les formules moléculaires ne s’appliquent pas non plus aux solides covalents, c’est-à-dire ceux qui sont formés par un réseau d’atomes à une, deux ou trois dimensions reliés entre eux par des liaisons covalentes. Dans ces cas, il n’y a pas une seule molécule répétitive dans le composé, mais chaque cristal est lui-même une grosse molécule dont le nombre total d’atomes varie. Dans ces cas, un autre type de formule appelée formule empirique est utilisée .
Utilité de la formule moléculaire
Les formules moléculaires sont d’une grande importance, car elles permettent de voir rapidement la composition élémentaire d’un composé moléculaire, ce qui permet de calculer très rapidement et facilement des variables telles que le poids moléculaire et, par conséquent, la masse molaire de la substance. La plupart des calculs stoechiométriques que les chimistes font quotidiennement sont effectués au moyen de masses molaires.
Par exemple, la formule moléculaire du dioxyde de carbone est CO 2 , donc son poids moléculaire correspond à la somme du poids d’un atome de carbone (12 011) et de deux atomes d’oxygène (15 999 chacun) :
En plus de cela, les formules moléculaires permettent également d’établir des relations stoechiométriques entre les éléments qui composent une substance. Ainsi, dans le cas de la molécule d’eau, dont la formule moléculaire est H 2 O, nous pouvons voir qu’il y a 2 atomes d’hydrogène pour chaque atome d’oxygène.
Enfin, les formules moléculaires nous permettent de déterminer quand deux composés chimiques sont isomères l’un de l’autre. L’isomérie est la relation entre deux substances chimiques qui sont différentes ou d’une certaine manière se distinguent l’une de l’autre, mais partagent la même formule moléculaire.
Par exemple, l’éthanol ou l’alcool éthylique et l’éther diméthylique sont deux composés organiques différents qui ont des propriétés physiques et chimiques très différentes (le premier est un liquide tandis que le second est un gaz à température ambiante, par exemple). Cependant, les deux substances partagent la même formule moléculaire, à savoir C 2 H 6 O, c’est pourquoi ce sont des isomères.
Limites de la formule moléculaire
Les formules moléculaires ont l’inconvénient de ne montrer que la composition d’une molécule, mais pas la connectivité entre les atomes qui la composent. En d’autres termes, il ne dit pas comment ou dans quel ordre les atomes sont liés, mais seulement quels atomes sont présents.
Cela limite son utilisation aux applications mentionnées dans la section précédente, mais il n’est pas particulièrement utile pour comprendre comment ou pourquoi les molécules se forment, ni ne permet de comprendre et de comparer leurs propriétés. Il existe d’autres formules que certaines personnes appellent également des formules moléculaires et qui fournissent beaucoup plus d’informations. C’est le cas des formules semi-développées, des formules développées, des structures de Lewis et autres. Cependant, aucun de ceux-ci n’est vraiment une formule moléculaire appropriée.
Formule moléculaire vs formule empirique
Une formule qui est liée à la formule moléculaire mais pas la même chose est la formule empirique. Cela représente la composition d’une substance chimique (qu’elle soit ionique ou moléculaire), montrant uniquement les éléments qui la composent et la relation minimale d’entiers qui peut être écrite entre tous ses atomes.
Les formules empiriques s’avèrent être une version simplifiée de la formule moléculaire. En d’autres termes, la formule moléculaire est toujours un multiple entier de la formule empirique. Par exemple, le peroxyde d’hydrogène est un composé de formule moléculaire H 2 O 2 . Ce rapport 2: 2 entre les atomes d’hydrogène et d’oxygène peut être représenté par des nombres entiers plus simples, à savoir 1: 1, de sorte que la formule empirique du peroxyde d’hydrogène est HO.
Formule moléculaire versus formules semi-développées
Comme mentionné précédemment, les formules moléculaires ne montrent pas la connectivité entre les atomes d’une molécule. Pour cela, il existe des formules développées ou structures de Lewis. Cependant, il existe un type de formules qui ont un caractère intermédiaire entre la formule moléculaire et la formule structurelle appelée formule semi-développée.
Dans ces formules, les atomes qui composent une molécule sont regroupés en fonction de leur connectivité, et les groupes sont souvent écrits dans l’ordre dans lequel ils sont liés. Ces formules sont faciles à reconnaître car elles comportent parfois des parenthèses et peuvent avoir le même élément plusieurs fois dans différentes parties de la formule.
Par exemple, l’éthanol peut être représenté par C 2 H 5 OH, où l’accent est mis sur le fait qu’il existe un premier groupe d’atomes (C 2 H 5 -) dans lequel le carbone et l’hydrogène sont liés ensemble, et puis il y a un autre groupe d’atomes (les OH) qui lui sont attachés.
Exemples de formules moléculaires
Le tableau ci-dessous montre quelques exemples de formules moléculaires pour des composés courants.
| nom | Formule moléculaire | nom | Formule moléculaire | |
| Eau | H2O _ _ | Glucose | C 6 H 12 O 6 | |
| pentoxyde de diazote | Non 2 O 5 | Ammoniac | NH3 _ | |
| Oxyde d’aluminium | A 2 ou 3 | Butane | C 4 H 10 | |
| Acide acétique | C2H4O2 _ _ _ _ _ | Benzène | C6H6 _ _ _ | |
| le dioxyde de soufre | OS 3 | Acide phosphorique | H 3 PO 4 |
Les références
Álvarez, DO (2021, 15 juillet). Formule chimique – Concept, types, pièces et exemples . Concept. https://concepto.de/formula-quimica/
Chang, R. (2021). Chimie (11e éd .). ÉDUCATION DE MCGRAW HILL.
Cohésion et adhérence de l’eau (article) . (sd). Académie Khan. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/chemistry-of-life/structure-of-water-and-hydrogen-bonding/a/cohesion-and-adhesion-in-water
Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. et Robinson, WR (14 février 2019). 2.4 Formules chimiques – Chimie 2e . OpenStax.Org. https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/2-4-chemical-formulas
Textes libres. (2020, 11 août). 6.9 : Calcul des formules moléculaires pour les composés . Chimie LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Courses/University_of_British_Columbia/CHEM_100%3A_Foundations_of_Chemistry/06%3A_Chemical_Composition/6.9%3A_Calculator_Molecular_Formulas_for_Compounds
Mott, V. (nd). Formules moléculaires | Introduction à la Chimie . lumen. https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/molecular-formulas/
