Problema:

La fórmula empírica de la cafeína es C4H5N2O y su masa molar 194,19 g/mol.

Deduzca su fórmula molecular y determine el porcentaje en peso de cada uno de los elementos.

La fórmula empírica de un compuesto es la fórmula que simplemente nos dice las proporciones de cada átomo presente en dicha molécula, reducidas a su mínimo.

Pero no es la fórmula real, ya que la fórmula real podrían ser el doble o el triple o más.

Pero la fórmula empírica simplemente nos dice la proporción y la relación entre sus átomos.

En este caso nos están dando la fórmula empírica de la cafeína, y además su masa molar.

Cada mol de moléculas de cafeína tienen una masa de 194,19 gramos.

Eso es lo mismo que decir que cada molécula tiene una masa de 194,19 uma.

Miramos en la tabla periódica y vemos que la masa atómica de cada uno de los elementos que componen la cafeína son:

  • C: 12,011 uma
  • H: 1,008 uma
  • N: 14,007 uma
  • O: 15,999 uma

Entonces, la molécula “empírica” de cafeína tendría una masa de:

$4\:\cdot\:12,011\:+\:5\:\cdot\:1,008\:+\:2\:\cdot\:14,007\:+\:1\:\cdot\:15,999\:=\:97,053$

Miramos la relación entre la masa de la molécula empírica y la masa real que nos han dicho:

$\dfrac{194,19}{97,053}\:=\:2,000$

Vaya, que es justo el doble.

Es decir que la molécula real tiene justo el doble de la masa que tiene la molécula empírica. Luego, la fórmula real de la molécula es C8H10N4O2.