QUÍMICA · ÁTOMOS, MOLÉCULAS E IONES
El agua H₂O, el oxígeno O₂ y el metano CH₄ son moléculas: entidades eléctricamente neutras formadas por dos o más átomos enlazados. Pueden contener átomos de un mismo elemento o de elementos diferentes.
Una fórmula química no siempre representa una molécula. En una sal sólida como NaCl expresa la proporción entre iones de una red. Los ejemplos siguientes ayudan a leer las fórmulas y a reconocer esa diferencia. Definición de molécula de IUPAC.
EJEMPLO 01
2 H + 1 O = 3 átomos por molécula
El agua es un compuesto molecular inorgánico. Su molécula tiene geometría angular: los dos enlaces O–H no quedan en una línea recta.
Es polar porque la distribución de carga y la geometría dejan un dipolo neto. Una molécula aislada no tiene propiedades colectivas como el punto de ebullición de una muestra.
EJEMPLO 02
H–H · Molécula diatómica de un elemento
Dos átomos de hidrógeno forman una molécula neutra. En la representación de Lewis comparten un par de electrones mediante un enlace sencillo.
H₂ es una molécula, pero no un compuesto: sus átomos pertenecen al mismo elemento. El hidrógeno completa un dueto, no un octeto.
EJEMPLO 03
O₂ · Dos átomos del mismo elemento
El oxígeno molecular del aire es una sustancia elemental. En el modelo de Lewis se representa con un enlace doble, O=O.
Ese dibujo ayuda a contar enlaces y electrones, pero no explica por sí solo todas sus propiedades, como el paramagnetismo. O₂ no es lo mismo que un átomo O.
EJEMPLO 04
N≡N · Enlace triple en el modelo de Lewis
Cada molécula de nitrógeno contiene dos átomos de N. En su estructura de Lewis hay tres pares de electrones compartidos y un par libre en cada átomo.
N₂ es una molécula elemental apolar. El número de átomos no se obtiene contando las líneas del enlace: tres líneas siguen uniendo solo dos átomos.
EJEMPLO 05
O₃ · Tres átomos de oxígeno
El ozono y el oxígeno O₂ son formas diferentes del mismo elemento. O₃ tiene geometría angular y se describe mediante estructuras de resonancia.
La molécula es polar a pesar de contener un solo elemento. No alterna en el tiempo entre dos dibujos de Lewis: la resonancia representa una distribución electrónica deslocalizada.
EJEMPLO 06
O=C=O · Molécula lineal
Una molécula contiene un átomo de carbono y dos de oxígeno. Los enlaces C=O son polares, pero apuntan en sentidos opuestos en una estructura lineal simétrica.
Sus dipolos se compensan y la molécula es apolar. CO₂ contiene carbono, aunque se clasifica entre los compuestos inorgánicos.
EJEMPLO 07
1 N + 3 H = 4 átomos por molécula
La estructura de Lewis tiene tres enlaces N–H y un par libre en N. La geometría molecular es piramidal trigonal y la molécula es polar.
El ion amonio, NH₄⁺, es una entidad distinta: tiene otro hidrógeno y carga positiva. Una molécula neutra y un ion poliatómico no son equivalentes.
EJEMPLO 08
CH₃–C(=O)–OH · Fórmula molecular C₂H₄O₂
Contiene dos carbonos, cuatro hidrógenos y dos oxígenos: ocho átomos en total. Su grupo carboxilo permite reconocerlo como un ácido orgánico.
En agua se ioniza parcialmente y coexisten moléculas con iones. El acetato CH₃COO⁻ tiene carga negativa y no debe confundirse con la molécula del ácido.
EJEMPLO 09
1 H + 1 Cl + 4 O = 6 átomos
HClO₄ identifica la entidad molecular neutra del ácido perclórico, cuya estructura molecular puede estudiarse, por ejemplo, en fase gaseosa.
En disolución acuosa diluida actúa como ácido fuerte y está esencialmente ionizado en H₃O⁺ y ClO₄⁻. La fórmula de un ácido no implica que toda muestra acuosa contenga solo moléculas intactas.
EJEMPLO 10
CH₄ · Cuatro enlaces sencillos C–H
La molécula tiene un carbono y cuatro hidrógenos. Los hidrógenos se distribuyen alrededor del carbono con geometría tetraédrica.
La estructura es simétrica y la molécula se clasifica como apolar. Una fórmula escrita en una línea no significa que los cinco átomos estén alineados.
EJEMPLO 11
CH₃–CH₃ · Ocho átomos en total
El etano contiene dos carbonos unidos por un enlace sencillo y seis hidrógenos. Es un alcano: un hidrocarburo saturado de cadena abierta.
Al contar los átomos se suman 2 + 6. No se multiplica el número de carbonos por el de hidrógenos.
EJEMPLO 12
CH₃–CH₂–CH₃ · Once átomos en total
Los tres carbonos forman una cadena. Los dos extremos son grupos CH₃ y el carbono central es CH₂: 3 + 2 + 3 = 8 hidrógenos.
La escritura semidesarrollada permite comprobar la fórmula molecular sin dibujar cada enlace C–H.
EJEMPLO 13
CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ · Cadena del n-butano
La cadena lineal de cuatro carbonos representa el n-butano. La misma composición C₄H₁₀ también corresponde al 2-metilpropano, con una cadena ramificada.
Son isómeros: coinciden en fórmula molecular y difieren en la conexión de los átomos. C₄H₁₀ no determina una estructura única.
EJEMPLO 14
CH₃(CH₂)₃CH₃ · Cadena del n-pentano
La fórmula condensada agrupa tres unidades CH₂ entre dos grupos CH₃. Se cuentan 2 + 3 = 5 carbonos y 6 + 6 = 12 hidrógenos.
El subíndice fuera del paréntesis multiplica todo el grupo. C₅H₁₂ también tiene isómeros ramificados.
EJEMPLO 15
CH₃(CH₂)₄CH₃ · Cadena del n-hexano
El n-hexano contiene seis carbonos y catorce hidrógenos. Es un hidrocarburo apolar, con baja solubilidad en agua.
La baja solubilidad no significa que cualquier interacción con agua sea imposible. Tampoco debe llamarse molécula a una mezcla comercial de varios hidrocarburos.
EJEMPLO 16
CH₃–CH₂–OH · Fórmula molecular C₂H₆O
El grupo –OH identifica la función alcohol. La molécula tiene dos carbonos, seis hidrógenos y un oxígeno; puede formar puentes de hidrógeno con el agua.
Disolverse no exige separarse en iones: el etanol se mezcla con agua principalmente como moléculas. Su fórmula molecular también corresponde a otro compuesto, el éter dimetílico.
EJEMPLO 17
Propan-1-ol: CH₃–CH₂–CH₂–OH
La fórmula C₃H₇OH cuenta tres carbonos, ocho hidrógenos y un oxígeno. En el propan-1-ol el grupo –OH está en un carbono terminal.
El propan-2-ol, CH₃–CH(OH)–CH₃, coloca el –OH en el carbono central. Son dos alcoholes distintos con la misma fórmula molecular C₃H₈O.
Los siguientes compuestos se describen mediante unidades de fórmula y estructuras extendidas. La expresión de iones sirve para comprobar proporciones y neutralidad; no es una ecuación de disolución ni significa que todos sean solubles.
Un ion poliatómico, como SO₄²⁻, contiene varios átomos enlazados y tiene carga. En cambio, una molécula es neutra. Los enlaces covalentes dentro de un ion pueden coexistir con interacciones entre iones en una red. Compuestos iónicos y moleculares · Qué es un ion.
Na⁺ + Cl⁻
En el sólido hay una red: la fórmula expresa proporción 1:1, no una pareja aislada de átomos.
K⁺ + Cl⁻
La neutralidad global exige un catión por cada anión monovalente.
2 Na⁺ + SO₄²⁻
El sulfato es un ion poliatómico con enlaces covalentes internos; se necesitan dos Na⁺.
K⁺ + NO₃⁻
NO₃⁻ es un ion poliatómico, no una molécula neutra de nitrato.
2 Na⁺ + C₂O₄²⁻
La fórmula contiene dos sodios: NaC₂O₄ no representa la sal neutra habitual.
Na⁺ + ClO⁻
La fórmula de la sal no es la fórmula de toda una mezcla comercial de lejía.
Ag⁺ + NO₃⁻
Un Ag⁺ compensa la carga de un nitrato.
K⁺ + MnO₄⁻
MnO₄⁻ tiene carga total −1; esa carga no es el estado de oxidación del Mn.
Na⁺ + MnO₄⁻
Cambia el catión respecto a KMnO₄, pero se conserva el anión permanganato.
Fe²⁺ + 2 OH⁻
El paréntesis indica dos grupos OH: dos O y dos H por unidad de fórmula.
Fe³⁺ + 3 OH⁻
Es la formulación habitual en ejercicios de precipitación; no describe una molécula aislada ni caracteriza por sí sola la estructura del precipitado.
Na⁺ + OH⁻
El enlace O–H dentro del anión no convierte al sólido entero en una colección de moléculas NaOH.
K⁺ + OH⁻
Se distinguen el ion hidróxido y el catión potasio.
Na⁺ + F⁻
El fluoruro F⁻ es distinto de la molécula de flúor F₂.
Zn²⁺ + 2 Cl⁻
La cuenta formal de cargas da 1:2. El sólido tiene estructura extendida y carácter covalente significativo: no conviene deducir moléculas aisladas ni enlaces puramente iónicos de esta suma.
Ca²⁺ + 2 Br⁻
La unidad de fórmula representa un calcio por dos bromuros en el sólido, no una molécula CaBr₂ aislada.
Fórmula del oxalato de sodio · Estructura del cloruro de zinc · Formulación en equilibrios de precipitación.
En los ejemplos moleculares los átomos se unen mediante enlaces covalentes. La regla del octeto es útil para muchas estructuras, pero tiene límites: H₂ sigue el dueto y existen especies que no cumplen el octeto. No se asigna carga positiva a un átomo solo porque tenga cuatro o menos electrones de valencia.
La polaridad describe una separación de carga en la molécula. H₂O es angular y polar; CO₂ es lineal y sus dipolos de enlace se compensan. Estos esquemas muestran la geometría, no tamaños ni distancias a escala:
La polaridad influye en la solubilidad, pero no la determina por sí sola. El etanol se mezcla con agua principalmente como moléculas. Los alcanos tienen baja solubilidad en agua; eso no equivale a solubilidad estrictamente nula. Los aceites son mezclas y pueden contener moléculas con grupos polares y largas regiones hidrocarbonadas: su escasa miscibilidad no se explica afirmando que todo enlace sea apolar.
Una sal soluble separa sus iones al disolverse. Un ácido molecular puede reaccionar con el agua y formar iones. Por ejemplo, el ácido acético establece un equilibrio:
CH₃COOH(aq) + H₂O(l) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)
El ácido perclórico se trata como esencialmente ionizado en agua diluida:
HClO₄(aq) + H₂O(l) → ClO₄⁻(aq) + H₃O⁺(aq)
Estas ecuaciones explican qué especies hay en disolución. No significan que toda molécula polar se divida en iones. Ionización de ácidos · Estructura y polaridad.
Las tres cuentan cuatro carbonos y diez hidrógenos. La fórmula molecular sola no permite distinguirlo de su isómero ramificado.
1. ¿O₂ es una molécula y también un compuesto?
Es una molécula, pero no un compuesto: contiene solo el elemento oxígeno.
2. ¿Cuántos átomos hay en una molécula de etanol C₂H₅OH?
9: dos C, seis H y un O. El H del grupo OH también se cuenta.
3. ¿Na₂SO₄ representa una molécula aislada en el sólido?
No. Expresa la proporción de dos Na⁺ por cada SO₄²⁻ en el compuesto iónico.
4. ¿Cuántos Na⁺ hacen falta para compensar un oxalato C₂O₄²⁻?
Dos. La suma +2 − 2 = 0 lleva a Na₂C₂O₄.
5. ¿Por qué CO₂ es apolar aunque sus enlaces C=O sean polares?
Por su geometría lineal simétrica: los dipolos de los enlaces se compensan.
6. ¿C₄H₁₀ permite distinguir n-butano de 2-metilpropano?
No. Hace falta información estructural: una fórmula molecular puede corresponder a distintos isómeros.
Consultadas el 7 de octubre de 2026. Ejemplos y explicación didáctica: Editorial Ejemplode.