Che cosa sono e a che cosa servono le formule chimiche?

Per sapere come è fatto dal punto di vista chimico un elemento o un composto, è necessario vedere da quanti e da quali atomi sono formate le sue molecole. Lo strumento che ci permette di ottenere queste informazioni è la formula chimica di quell’elemento o di quel composto:

O₂

H₂SO₄

Come funzionano le formule chimiche?

Nelle formule chimiche il simbolo di un elemento viene usato per rappresentare un suo atomo (H, S, O…). Se gli atomi di quell’elemento sono più di uno, viene aggiunto al simbolo un numero in basso a destra che specifica la loro quantità esatta, chiamato indice numerico.

Nel caso di O₂ abbiamo la formula dell’ossigeno, che è formato da molecole che hanno due atomi di ossigeno ciascuna. Nel caso di H₂SO₄ abbiamo invece la formula dell’acido solforico, che è formato da molecole che hanno due atomi di idrogeno, un atomo di zolfo (e infatti non ci sono numeri dopo la S) e quattro atomi di ossigeno ciascuna.

Formula bruta e formula di struttura

Le formule chimiche si dividono in:

• formule brute (o grezze)
• formule di struttura

Una formula bruta (o grezza) indica il tipo e il numero di atomi che compongono le molecole di una sostanza, senza però specificare come sono legati tra loro e come sono disposti questi atomi.

Ad esempio, la formula H₂O, che è la formula dell’acqua, ci dice che ogni molecola dell’acqua è formata da due atomi di idrogeno e da un atomo di ossigeno, ma non ci dà informazioni più precise sulla struttura della molecola.

Le formule brute possono essere di due tipi:

• formule minime (o empiriche), se indicano il rapporto numerico minimo tra gli atomi di una molecola
• formule molecolari, se indicano il numero effettivo di atomi presenti in una molecola

Se prendiamo ad esempio il benzene, la sua formula minima è CH (e ci dice che in ciascuna molecola per ogni atomo di carbonio ce n’è uno di idrogeno), mentre la sua formula molecolare è C₆H₆ (e ci dice che ogni molecola contiene sei atomi di carbonio e sei atomi di idrogeno).

Una formula di struttura, come suggerisce il nome, indica invece la corretta struttura di una molecola. In altre parole, offre una rappresentazione di come sono legati tra loro e di come sono disposti gli atomi di una molecola.

Ad esempio, questa è la formula di struttura del benzene:

Attenzione

Negli elementi le molecole sono sempre formate da atomi di un unico tipo (in questo caso si parla di molecola monoatomica) o da più atomi uguali, mentre nei composti le molecole sono sempre formate da atomi diversi. Nell’ossigeno, che è un elemento, ci sono infatti solo atomi di ossigeno, mentre nell’acido solforico, che è un composto, ci sono atomi diversi.

Se un gruppo di atomi è presente più di una volta in una formula, viene messo tra parentesi, dopodiché viene aggiunto alle parentesi un numero in basso a destra che indica quante volte quel gruppo si ripete:

Fe₂(SO₄)₃

Qui ad esempio il gruppo SO₄, formato da un atomo di zolfo e quattro atomi di ossigeno, si ripete tre volte, per cui ci sono in tutto due atomi di ferro, tre atomi di zolfo e dodici atomi di ossigeno.

È inoltre importante ricordarsi che in una formula chimica è diverso scrivere H₂ e 2H (quest’ultima forma indica due atomi del tutto indipendenti, cioè che non sono uniti l’uno all’altro da un legame chimico).