Enlace químico y fórmulas empírica, molecular y estructural

Q: ¿Cuál es la fórmula molecular de ese hidrocarburo si su masa molar es 42,08 g/mol?

La masa de la fórmula empírica CH2 es 12,011 + 2 · 1,008 = 14,027 g/mol. El múltiplo es n = 42,08 ÷ 14,027 ≈ 3. Se multiplica cada subíndice por 3 y la fórmula molecular es C3H6. Comprobación: 3 · 12,011 + 6 · 1,008 = 42,08 g/mol.

Q: ¿Qué fórmula molecular tiene un compuesto de fórmula empírica NO₂ y masa molar 92,01 g/mol?

La masa de NO2 es 14,007 + 2 · 15,999 = 46,005 g/mol. Entonces n = 92,01 ÷ 46,005 = 2. Al multiplicar los subíndices por 2 se obtiene N2O4. La fórmula empírica (NO2) y la molecular (N2O4) son distintas, pero la proporción de nitrógeno y oxígeno es la misma, 1 : 2.

Esta lección es parte de Temario de Química de Décimo año Lección 8 de 14

Por Andrea del Carmen actualizado el 27 de octubre de 2026 12 min de lectura

La sal de mesa, el agua y el cobre de un cable eléctrico están hechos de átomos, pero esos átomos no andan sueltos: están unidos entre sí. La forma en que se unen explica por qué la sal es un sólido duro que se quiebra, por qué el agua es líquida a temperatura ambiente y por qué el cobre conduce la electricidad y se puede doblar sin romperse.

En esta lección vas a ver qué es un enlace químico, en qué se diferencian los enlaces iónico, covalente y metálico, y cómo se representa un compuesto con las fórmulas empírica, molecular y estructural, que también aprenderás a calcular.

Definición

Un enlace químico es la fuerza de atracción que mantiene unidos a dos o más átomos o iones en una sustancia. Se forma cuando los electrones de valencia (los del último nivel de energía) se transfieren de un átomo a otro, se comparten entre dos átomos o se ponen en común entre muchos átomos, y el conjunto queda con menos energía, es decir, más estable que los átomos por separado.

Las características de un enlace químico#

Los electrones que participan en los enlaces son los de valencia. El sodio, con 11 electrones distribuidos en niveles como 2, 8, 1, tiene 1 electrón de valencia; el cloro, con 17 electrones (2, 8, 7), tiene 7. Al enlazarse, muchos átomos quedan con ocho electrones de valencia, como los gases nobles: es la regla del octeto. Es una guía útil, no una ley: el hidrógeno queda con dos electrones, como el helio, y en el trifluoruro de boro (BF₃) el boro queda con solo seis.

Todo enlace químico tiene estas características:

Intervienen los electrones de valencia, que se transfieren, se comparten o se ponen en común.
Formarlo libera energía y romperlo exige energía.
Tiene una longitud, que es la distancia entre los núcleos de los dos átomos unidos.
Puede ser de distintos tipos (iónico, covalente o metálico), según lo que pase con los electrones.

Ejemplo. Según el NIST, en la molécula de hidrógeno (H₂) los dos núcleos están a 0,741 Å, y la entalpía de formación de los átomos de hidrógeno gaseosos es de 217,998 kJ por mol de átomos. ¿Cuánta energía hace falta para romper los enlaces de un mol de moléculas de H₂? (Un mol es un paquete de 6,022 · 10²³ partículas.)

Solución. Al romper un mol de enlaces H–H se forman dos moles de átomos de hidrógeno, así que la energía es 2 · 217,998 = 435,996 kJ, unos 436 kJ. La longitud del enlace, 0,741 Å, equivale a 74,1 pm (1 Å = 100 pm).

Los tres tipos de enlace: iónico, covalente y metálico#

Tipo de enlace	Qué pasa con los electrones	Entre qué elementos, en general	Ejemplos	Propiedades típicas
Iónico	Un átomo cede electrones y otro los gana; se forman iones de carga opuesta que se atraen	Un metal y un no metal	NaCl (sal de mesa), CaO	Sólidos duros y frágiles, con punto de fusión alto; conducen la corriente fundidos o disueltos en agua
Covalente	Dos átomos comparten uno o más pares de electrones	No metales entre sí	H₂O, CO₂, CH₄, Cl₂	Por lo general forman moléculas; muchos son gases o líquidos a temperatura ambiente; casi no conducen la corriente
Metálico	Los electrones de valencia se mueven libremente entre iones positivos	Átomos de un metal (o de varios, en las aleaciones)	Cobre, hierro, aluminio, bronce	Conducen el calor y la electricidad, tienen brillo y son maleables y dúctiles

Para saber qué tipo de enlace se forma entre dos átomos ayuda la electronegatividad, que mide cuánto atrae un átomo los electrones de un enlace. En la escala de Pauling, según la Real Sociedad de Química (RSC), el sodio tiene 0,93, el hidrógeno 2,20 y el cloro 3,16. Cuanto mayor es la diferencia entre los dos átomos, más se acerca el enlace al tipo iónico; si la diferencia es cero, el enlace es covalente no polar. No hay un límite exacto: el carácter iónico crece de forma gradual.

Ejemplo. Compara la diferencia de electronegatividad en el cloruro de sodio (NaCl), el cloruro de hidrógeno (HCl) y el cloro (Cl₂).

Solución. En el NaCl, 3,16 − 0,93 = 2,23: una diferencia grande, y el enlace es iónico. En el HCl, 3,16 − 2,20 = 0,96: los electrones se comparten, pero pasan más tiempo cerca del cloro; es un enlace covalente polar. En el Cl₂, 3,16 − 3,16 = 0: los dos átomos atraen igual y el enlace es covalente no polar.

Ejemplo. ¿Qué iones forman el sodio y el cloro cuando se unen, y con cuántos electrones queda cada uno?

Solución. El sodio cede su único electrón de valencia: pasa de 11 a 11 − 1 = 10 electrones y queda como ion Na⁺, con la misma cantidad de electrones que el neón. El cloro gana ese electrón: pasa de 17 a 17 + 1 = 18 y queda como ion Cl⁻, con los mismos electrones que el argón. Los dos iones, de carga opuesta, se atraen: ese es el enlace iónico.

El enlace metálico#

En un trozo de metal, cada átomo suelta sus electrones de valencia, que dejan de pertenecer a un átomo en particular y se mueven por todo el sólido. Queda una red ordenada de iones positivos rodeada por un «mar» de electrones deslocalizados. La atracción entre los iones positivos y ese mar de electrones es el enlace metálico.

Este modelo explica las propiedades de los metales:

Conducen la electricidad porque sus electrones se pueden mover cuando se conecta una batería; por eso los cables se hacen de cobre o de aluminio.
Conducen bien el calor, porque los electrones móviles transportan energía de un lugar a otro: una olla de aluminio se calienta rápido.
Son maleables y dúctiles: se pueden laminar o estirar en hilos, porque las capas de iones se deslizan sin separarse; el mar de electrones las sigue manteniendo unidas. En un cristal iónico, en cambio, un golpe pone frente a frente iones de igual carga, que se repelen, y el cristal se quiebra.
Tienen brillo, porque los electrones libres reflejan la luz.

Fórmulas empírica, molecular y estructural#

Hay tres maneras de escribir la fórmula de una sustancia:

La fórmula molecular indica cuántos átomos de cada elemento tiene una molécula. El peróxido de hidrógeno es H₂O₂: dos hidrógenos y dos oxígenos.
La fórmula empírica indica solo la proporción más simple, en números enteros, entre los átomos. Para el H₂O₂ es HO, porque la proporción 2 : 2 se simplifica a 1 : 1.
La fórmula estructural muestra qué átomo está unido con cuál y con qué tipo de enlace: un guion es un enlace simple, dos guiones un enlace doble y tres un enlace triple. Para el peróxido de hidrógeno es H–O–O–H.

Sustancia	Fórmula molecular	Fórmula empírica	Fórmula estructural
Agua	H₂O	H₂O	H–O–H
Peróxido de hidrógeno	H₂O₂	HO	H–O–O–H
Dióxido de carbono	CO₂	CO₂	O=C=O
Eteno	C₂H₄	CH₂	H₂C=CH₂
Etino (acetileno)	C₂H₂	CH	H–C≡C–H

A veces la fórmula molecular y la empírica coinciden, como en el agua. Los compuestos iónicos no forman moléculas, sino redes de iones; por eso su fórmula, como NaCl o CaCl₂, indica solo la proporción entre los iones y es una fórmula empírica.

Por qué hace falta la fórmula estructural#

Dos sustancias distintas pueden tener la misma fórmula molecular. El etanol (el alcohol de las bebidas) y el éter dimetílico son los dos C₂H₆O, pero sus átomos están unidos de otra manera: en el etanol, CH₃–CH₂–OH, el oxígeno está al final de la cadena y unido a un hidrógeno; en el éter, CH₃–O–CH₃, el oxígeno está entre los dos carbonos. Son isómeros: sustancias distintas que solo la fórmula estructural permite distinguir.

Cómo calcular la fórmula empírica a partir de porcentajes#

En el laboratorio se mide qué porcentaje de la masa de un compuesto corresponde a cada elemento. Con esos datos y las masas atómicas se obtiene la fórmula empírica. Las masas atómicas de esta lección son las de la CIAAW de la IUPAC: H = 1,008; C = 12,011; N = 14,007; O = 15,999 y Fe = 55,845.

Se supone una muestra de 100 g: así, cada porcentaje se convierte en gramos.
Se divide la masa de cada elemento entre su masa atómica. El resultado (en moles) es proporcional al número de átomos.
Se divide cada resultado entre el menor de ellos.
Si salen números enteros, o casi, esos son los subíndices. Si sale un número como 1,5 o 1,33, se multiplican todos por 2 o por 3 hasta obtener enteros.

Ejemplo. Un compuesto contiene 40,0 % de carbono, 6,7 % de hidrógeno y 53,3 % de oxígeno. ¿Cuál es su fórmula empírica?

Solución. En 100 g hay 40,0 g de C, 6,7 g de H y 53,3 g de O. Se dividen entre las masas atómicas: C: 40,0 ÷ 12,011 ≈ 3,330; H: 6,7 ÷ 1,008 ≈ 6,647; O: 53,3 ÷ 15,999 ≈ 3,331. Se divide entre el menor, 3,330: C ≈ 1,000; H ≈ 1,996; O ≈ 1,000. La proporción es 1 : 2 : 1, y la fórmula empírica es CH₂O. Comprobación: en el CH₂O, el carbono es 12,011 ÷ 30,026 ≈ 40,0 % de la masa.

Ejemplo. Un óxido de hierro contiene 69,9 % de hierro y 30,1 % de oxígeno. ¿Cuál es su fórmula empírica?

Solución. Fe: 69,9 ÷ 55,845 ≈ 1,252; O: 30,1 ÷ 15,999 ≈ 1,881. Al dividir entre el menor: Fe = 1 y O ≈ 1,50. Como 1,5 no es entero, se multiplican los dos por 2: Fe = 2 y O ≈ 3,0. La fórmula empírica es Fe₂O₃. Comprobación: 2 · 55,845 ÷ 159,687 ≈ 69,9 % de hierro.

De la fórmula empírica a la fórmula molecular#

La fórmula empírica no dice cuántos átomos tiene la molécula, solo su proporción. Para obtener la fórmula molecular hace falta un dato más: la masa molar del compuesto, que se mide en el laboratorio. La fórmula molecular es un múltiplo entero de la empírica.

Fórmula

n = masa molar del compuesto ÷ masa de la fórmula empírica

Luego se multiplica cada subíndice de la fórmula empírica por n, que siempre es un número entero (1, 2, 3…).

Ejemplo. La fórmula empírica del primer ejemplo es CH₂O y la masa molar del compuesto es 180,16 g/mol. ¿Cuál es su fórmula molecular?

Solución. La masa de CH₂O es 12,011 + 2 · 1,008 + 15,999 = 30,026 g/mol. Entonces n = 180,16 ÷ 30,026 ≈ 6,0. Se multiplica por 6: la fórmula molecular es C₆H₁₂O₆, la de la glucosa. Comprobación: 6 · 12,011 + 12 · 1,008 + 6 · 15,999 = 180,16 g/mol.

La misma fórmula empírica CH₂O corresponde a varias sustancias. El ácido acético del vinagre es C₂H₄O₂, con masa molar de 60,05 g/mol: en su caso, n = 60,05 ÷ 30,026 ≈ 2. Por eso la fórmula empírica sola no identifica a un compuesto.

Ponte a prueba#

¿Cuál es la fórmula empírica de un hidrocarburo con 85,6 % de carbono y 14,4 % de hidrógeno?#

En 100 g hay 85,6 g de C y 14,4 g de H. Se dividen entre las masas atómicas: 85,6 ÷ 12,011 ≈ 7,127 y 14,4 ÷ 1,008 ≈ 14,286. Al dividir entre el menor, el carbono da 1 y el hidrógeno ≈ 2,00, que se redondea a 2. La proporción es 1 : 2, así que la fórmula empírica es CH₂.

¿Cuál es la fórmula molecular de ese hidrocarburo si su masa molar es 42,08 g/mol?#

La masa de la fórmula empírica CH₂ es 12,011 + 2 · 1,008 = 14,027 g/mol. El múltiplo es n = 42,08 ÷ 14,027 ≈ 3. Se multiplica cada subíndice por 3 y la fórmula molecular es C₃H₆. Comprobación: 3 · 12,011 + 6 · 1,008 = 42,08 g/mol.

¿Qué fórmula molecular tiene un compuesto de fórmula empírica NO₂ y masa molar 92,01 g/mol?#

La masa de NO₂ es 14,007 + 2 · 15,999 = 46,005 g/mol. Entonces n = 92,01 ÷ 46,005 = 2. Al multiplicar los subíndices por 2 se obtiene N₂O₄. La fórmula empírica (NO₂) y la molecular (N₂O₄) son distintas, pero la proporción de nitrógeno y oxígeno es la misma, 1 : 2.

¿Por qué un cable de cobre conduce la electricidad y un cristal de sal seca no?#

En el cobre, unido por enlace metálico, los electrones de valencia están deslocalizados y se mueven libremente por todo el metal; al conectar una batería, fluyen y hay corriente. En el cristal de sal, los electrones están fijos en los iones Na⁺ y Cl⁻, y los iones no se pueden desplazar porque están sujetos en la red. Si la sal se funde o se disuelve en agua, los iones quedan libres y entonces sí conduce.

¿Qué información da la fórmula estructural que no da la fórmula molecular?#

La fórmula molecular solo dice cuántos átomos de cada elemento hay; la estructural muestra cómo están unidos y si los enlaces son simples, dobles o triples. Por ejemplo, el etanol y el éter dimetílico tienen la misma fórmula molecular, C₂H₆O, pero en el etanol el oxígeno está unido a un carbono y a un hidrógeno (CH₃–CH₂–OH) y en el éter está entre dos carbonos (CH₃–O–CH₃). Solo la estructural los distingue.