La formula molecolare è una formula chimica che indica il numero effettivo di atomi presenti nelle singole molecole di un composto.

Ad esempio, la formula molecolare del perossido di sodio è Na₂O₂ e ci dice che ogni molecola di questo composto è formata da due atomi di sodio e da due atomi di ossigeno.

La formula molecolare non va confusa con la formula minima, che indica invece il rapporto numerico minimo tra gli atomi che formano la molecola di un composto.

Ad esempio, nel caso del perossido di sodio la formula minima è NaO e ci dice che in ogni molecola di questo composto c’è un atomo di sodio per ogni atomo di ossigeno.

Come si ricava la formula molecolare?

Per ricavare la formula molecolare di un composto, abbiamo bisogno di due cose:

• la formula minima del composto
• la massa molecolare relativa del composto

Prendiamo ad esempio lo stirene, che ha come formula minima CH e come massa molecolare relativa 104,152 u.

La prima cosa da fare è calcolare la massa molecolare relativa della formula minima, che si ottiene sommando le masse molecolari relative degli elementi che la compongono (riportate sulla tavola periodica):

MM_{CH}=12,011\ u+1,008\ u=13,019\ u

Qui ad esempio bisogna sommare la massa molecolare relativa del carbonio (12,011 u) e la massa molecolare relativa dell’idrogeno (1,088 u).

A questo punto dividiamo la massa molecolare relativa del composto per la massa molecolare relativa della formula minima:

\frac{104,152\ u}{13,019\ u}=8

Adesso è sufficiente moltiplicare gli indici della formula minima del composto per questo numero, per cui prendiamo CH e moltiplichiamo sia l’indice di C (cioè 1) sia l’indice di H (cioè 1) per 8.

Così facendo, otteniamo C₈H₈.

Esercizio guidato

Il fruttosio è composto:

• per il 40% da carbonio (C)
• per il 6,7% da idrogeno (H)
• per il 53,3% da ossigeno (O)

La massa molecolare relativa del fruttosio è 180,156 u.

Scrivere la formula molecolare del fruttosio.

Ricaviamo innanzitutto la formula minima del fruttosio. Le percentuali fornite ci dicono che in 100 g di fruttosio ci sono 40 g di carbonio, 6,7 g di idrogeno e 53,3 g di ossigeno. Dividiamo quindi le masse in grammi di tali elementi per le loro rispettive masse molari, così da ottenere il numero di moli di ciascun elemento in 100 g di composto:

n_C=\frac{40\ g}{12,011\ \frac{g}{mol}}=3,3\ mol

n_H=\frac{6,7\ g}{1,008\ \frac{g}{mol}}=6,6\ mol

n_O=\frac{53,3\ g}{15,999\ \frac{g}{mol}}=3,3\ mol

Ricordiamoci che la massa molare di un elemento è uguale alla sua massa atomica relativa, che troviamo sulla tavola periodica.

Se adesso dividiamo i numeri di moli che abbiamo ottenuto per quello più piccolo (in questo caso 3,3), ricaviamo gli indici da inserire nella formula minima del composto:

indice_C=\frac{3,3}{3,3}=1

indice_H=\frac{6,6}{3,3}=2

indice_H=\frac{3,3}{3,3}=1

Pertanto, la formula minima del composto è CH₂O.

Ora calcoliamo la massa molecolare di tale formula sommando la massa atomica relativa dei suoi elementi:

MM_{CH_2O}={12,011}+{2\ ·1,008}+{15,999}=30,026\ \frac{g}{mol}

A questo punto dividiamo la massa molecolare relativa del composto per il valore appena trovato:

\frac{180,156}{30,026}=6

Adesso è sufficiente moltiplicare gli indici della formula minima del composto per questo numero. Otteniamo così C₆H₁₂O₆.