La formula minima (detta anche formula empirica) è una formula chimica che indica il rapporto numerico minimo tra gli atomi che formano la molecola di un composto.

Ad esempio, la formula minima del benzene è CH e ci dice che in ciascuna molecola di questo composto c’è un atomo di carbonio per ogni atomo di idrogeno.

A differenza quindi della formula molecolare, che ci fornisce il numero esatto di atomi in ogni molecola (C₆H₆ nel caso del benzene), la formula minima indica in che proporzione si trovano tra loro i vari atomi:

Ad esempio, nel glucosio ci sono due atomi di idrogeno per ogni atomo di carbonio e di ossigeno, e infatti ogni sua molecola ha il doppio di atomi di idrogeno (12) rispetto agli atomi di carbonio e di ossigeno (6).

Quando il numero effettivo di atomi all’interno della molecola esprime già il loro rapporto minimo (come nel caso di H₃PO₄), la formula minima e la formula molecolare coincidono.

Come si ricava la formula minima?

Per ricavare la formula minima di un composto, abbiamo bisogno di una di queste due informazioni:

• la composizione percentuale del composto
• la formula molecolare del composto

Partiamo dalla composizione percentuale e immaginiamo di avere un composto formato al 37,5% da carbonio, al 12,5% da idrogeno e al 50% da ossigeno. Se prendessimo 100 g di questo composto, avremmo quindi 37,5 g di carbonio, 12,5 g di idrogeno e 50,0 g di ossigeno.

Dividendo le masse in grammi di questi elementi per le loro rispettive masse molari, otteniamo il numero di moli di ciascun elemento in 100 g di composto:

n_C=\frac{37,5\ g}{12,011\ \frac{g}{mol}}=3,1\ mol

n_H=\frac{12,5\ g}{1,008\ \frac{g}{mol}}=12,4\ mol

n_O=\frac{50,0\ g}{15,999\ \frac{g}{mol}}=3,1\ 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 3,1), ricaviamo gli indici da inserire nella formula minima del composto:

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

indice_H=\frac{12,4}{3,1}=4

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

Pertanto, la formula minima del composto sarà CH₄O (negli indici il numero 1 viene omesso).

Se invece fossimo in possesso della formula molecolare di un composto, dovremmo semplicemente ridurre ai minimi termini tutti gli indici dividendoli per il massimo comune divisore.

Ad esempio, se avessimo C₄H₁₆O₄, ci basterebbe dividere per 4 tutti gli indici e otterremmo CH₄O.

Se gli indici della formula molecolare non possono essere ridotti ai minimi termini (in altre parole, se non c’è un massimo comune divisore), la formula minima è uguale alla formula molecolare, come nel caso di N₂O₃.