Formule chimique

Définition

Une formule chimique décrit la composition atomique des composés en donnant des informations sur le rapport numérique des atomes présents. Différents types de formules (développée, semi-développée, structurale) donnent des informations plus complètes que d'autres (empirique, brute ou moléculaire)

Une formule chimique dénombre les atomes de chaque élément d'un composé. Elle contient les symboles des atomes des éléments présents dans le composé ainsi que leur nombre, sous forme d'indices. Exemple : H₂O (2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène).

Représentation d'une formule chimique :

La formule chimique structurale du butane C₄H₁₀ montrent ses divers composés et les liaisons entre chaque. Elle contient des informations sur la structure au contraire des autres types de formules chimiques (formule empirique du groupe éthyle, formule moléculaire et formule semi-développée).

Explications

Une formule chimique est une image symbolisée et schématique de la molécule d'un corps, formée par la juxtaposition des symboles chimiques des éléments chimiques qui la composent. Un chiffre, placé en bas à droite du symbole, précise le nombre des atomes d'un élément par rapport à l'autre dans la molécule.

Ceci permet de différencier, par exemple, le nitrate NO₃ du nitrite NO₂. Par exemple de formule chimique, l'eau (eau pure) = H₂O. Une molécule d'eau est donc formée de 2 atomes d'hydrogène et de 1 atome d'oxygène.

Développement

Une formule chimique se développe en formule brute, formule moléculaire, formule développée, formule structurale, formule empirique, etc. Plusieurs "normes" sont appliquées pour symboliser un élément chimique, notamment dans le tableau périodique des éléments.

Parmi les formules, il convient de distinguer les symboles élémentaires : H pour l'hydrogène, Mg pour le magnésium, N pour l'azote. Si deux atomes ou plus du même élément se combinent pour former une molécule, ceci est à nouveau indiqué par une formule (moléculaire) : H₂ pour l'hydrogène, N₂ pour l'azote, O₂ pour le dioxygène, O₃ pour l'ozone.

⭐ Voir aussi la formule ionique.

Différences entres types de formules

Il existe différentes formules chimiques avec une appellation qui précise le type :

• Formule de rapport (formule brute) : composée de symboles d'éléments et de petits nombres (indices) en indice, elle représente simplement le rapport contenant les éléments chimiques individuels d'un composé chimique. Dans ce cas, les ratios entiers sont utilisés. Exemple : La formule du rapport pour le benzène est C₁H₁, la formule du rapport du sulfate d'aluminium est Al₂O₁₂S₃.
• Formule moléculaire et formule condensée : La formule moléculaire indique le nombre d'atomes des éléments chimiques contenus dans un composé. Pour les molécules, cela indique également l'abondance réelle des atomes d'éléments différents dans la molécule. Les formules de somme des sels correspondent généralement à leurs formules de rapport, mais sont généralement données sous la forme d'unités de formule qui satisfont à la stoechiométrie du composé. Exemple : La formule moléculaire du benzène est C₆H₆, la formule moléculaire du sulfate d'aluminium est Al₂(SO₄)₃. Toutefois, cette formulation a ses limites de compréhension; par exemple, l'insuline a pour formule moléculaire : C₂₅₄H₃₇₇N₆₅O₇₅S₆ (ce qui est peu lisible).
• Formule développée : Outre le nombre d'atomes différents dans une molécule, la formule développée reflète également leur arrangement, c'est-à-dire qu'elle fournit également des informations sur le type d'atomes et la nature de leurs liaisons, éventuellement également sur leurs angles et leurs longueurs. Les lettres représentent des atomes individuels. Un tiret correspond à une paire d'électrons présente dans un nuage / orbital d'électrons et constitue soit la liaison entre les atomes, soit une paire dite d'électrons libres. Deux lignes parallèles signifient une double liaison.
• Formule structurelle chimique cristalline (formule structurale) :  il s'agit d'une formule spéciale utilisée en minéralogie pour les composés chimiques plus complexes. La formule structurelle chimique du cristal est basée sur la formule moléculaire, mais trie les constituants par cations et anions, ainsi que la position structurelle des anions. Par exemple, la formule moléculaire de la fluoroapatite est Ca₅(PO₄)₃F, tandis que la formule développée est Ca₅[F oe (PO₄)₃], l'anion fluor ne se liant pas au complexe de phosphate, mais seulement au cation calcium. Le fluor est séparé en conséquence du bandage anionique restant et déplacé au voisinage du cation.
• Formule empirique : la formule empirique est la plus simplifiée des formules chimiques.

L'utilisation des termes de chaque type de formule n'est pas toujours uniforme et de nombreux termes sont utilisés comme synonymes.

Les formules structurelles sont principalement utilisées pour décrire des molécules. Cependant, une formule structurelle est également utilisée pour la description des ions dans les cristaux, car les ions dans les cristaux ioniques sont également "structurés".

Une formule utilisée pour les substances apparentées au sel doit être appelée "unité de formule", et non une formule structurelle ou une formule moléculaire. La structure réelle d'un composé semblable à un sel est d'abord clarifiée par sa structure cristalline.

Quelques exemples

Si l'écriture de la formule chimique d'un élément simple de la table périodique se résume à son symbole élémentaire, d'autres sont des composés chimiques. Ainsi, la formule chimique de :

• carbone : C;
• monoxyde de carbone : CO;
• dioxyde de carbone : CO₂;
• Eau : H₂O;
• Azote (natrium) : N;
• Nitrite : NO₂;
• Nitrate : NO₃;
• fer : Fe.

En rapport avec "formule chimique"

• formule brute

  

  La formule brute d'un composé chimique est sa formule chimique ou formule ionique, exactement la même que la formule moléculaire non-développée.

• formule condensée

  

  La formule condensée d'une molécule est la formule dans laquelle les symboles des atomes sont répertoriés dans l'ordre dans lequel ils apparaissent dans...

• formule développée

  

  Une formule développée est un type de formule chimique, comme la formule structurelle, qui identifie l'emplacement des liaisons chimiques entre les atomes...

• formule empirique

  

  La formule empirique est la plus simple des types de formule chimique. Elle donne le plus petit rapport de nombre entier d'éléments dans un composé, tandis...