Formules brutes

Formule brute
  1. Qu’est ce qu’une formule brute ?
  2. Écrire une formule brute
  3. Indiquer la composition d’une molécule à partir de sa formule brute
  4. Trouver la formule brute d’une molécule à partir de sa composition
  5. Trouver la formule brute à partir de la formule développée ( ou semi-développée)
  6. Trouver une formule brute à partir du nom d’une molécule
  7. Formule brute d’un ion
  8. Formule brute d’un composé ionique
  9. Formules brutes de quelques espèces chimiques courantes

Qu’est ce qu’une formule brute ?

Il s’agit d’une notation associée à toute espèce chimique qui indique la nature et les proportions de ses différents éléments chimiques.

Elle correspond au type de formule le plus simple, utilisée dès le niveau collège. On précise à présent qu’il s’agit d’une formule « brute » afin de la distinguer des formules développées et semi-développées que l’on apprend à utiliser en classe de seconde.

Exemples de formules brutes

  • Eau: H2O
  • Dioxyde de carbone: CO2
  • Acide acétique: C2H4O2

Écrire une formule brute

L’écriture d’une formule brute se fait en suivant quelques règles de base dont les principales sont:

  • chaque élément chimique est représenté par son symbole atomique
  • le nombre (ou la proportion) de chaque élément est noté en indice (petit nombre en bas à droite) de son symbole.
  • un indice « 1 » n’est jamais noté pour alléger la notation, par conséquent un symbole sans indice est implicitement associé à une quantité « 1 »‘
  • dans le cas d’un ion, le nombre et signe des charges élémentaires portées est noté en exposant.

Remarque

L’ordre dans lequel les symboles atomiques sont notés dans la formule brute dépend du type d’espèce chimique:

  • par ordre alphabétique pour la plupart des espèces organiques.
  • dans le cas d’une molécule à atome central celui-ci est noté en premier.
  • dans le cas d’un composé ionique le symbole du ou des cations sont notés en premier suivi des symboles des anions.

Indiquer la composition d’une molécule à partir de sa formule brute

La formule brute n’est pas seulement la représentation d’une espèce chimique, elle traduit aussi sa composition, on peut donc exploiter la formule brute d’une molécule pour en tirer la liste des éléments qui la constituent ainsi que leur quantité.



Exemples

  • La molécule d’eau a pour formule H2O, elle est composée de deux atomes d’hydrogène (H2) et d’un atome d’oxygène (O)
  • La molécule de méthane de formule CH4 est composée d’un atome de carbone (C) et de 4 atomes d’hydrogène (H4)
  • La molécule de diazote de formule N2 est composée de 2 atomes d’azote
  • La molécule de glucose de formule C6H12O6 est composée de 6 atomes de carbone (C6), de 12 atomes d’hydrogène (H12) et 6 atomes d’oxygène (O6)

Trouver la formule brute d’une molécule à partir de sa composition

La formule brute d’une molécule peut être trouvée à partir de sa composition, il suffit de noter chaque élément par son symbole et d’indiquer le nombre d’atomes en indices.

Exemples

  • Une molécule constituée de 3 atomes d’oxygène à pour formule O3 (il s’agit de l’ozone)
  • Une molécule constituée de 2 atomes d’hydrogène (H2) et 2 atomes d’oxygène (O2) a pour formule H2O2 (il s’agit de l’eau oxygénée)
  • Une molécule constituée d’un atome de carbone (C), de 4 atomes d’hydrogène (H4) et d’un atome d’oxygène (O) a pour formule CH4O (il s’agit de méthanol)

Trouver la formule brute à partir de la formule développée ( ou semi-développée)

La formule brute d’une molécule peut être établie à partir de sa formule développée. Il suffit de repérer dans cette dernière les différents symboles atomiques et de compter le nombre le nombre de chacun d’entre eux pour en déduire les indices.

Voir fiche « Les formules développées »

Trouver une formule brute à partir du nom d’une molécule

Dans le cas de molécules simples il est parfois possible de déduire la formule brute du nom de la molécule.
Il est par exemple courant de trouver les préfixes suivant:

  • « mono » pour un
  • « di » pour deux
  • « tri » pour trois
  • On trouve également le terme oxyde qui désigne l’oxygéne

Ainsi on peut facilement établir par exemple que:

  • le dihydrogène (di et hydrogène) est une molécule constituée de deux atomes d’hydrogène dont la formule est H2
  • le monoxyde de carbone est une molécule constituée d’un atome de carbone et d’un atome d’oxygène (monoxyde) d’où la formule CO
  • le dioxyde de soufre est une molécule constituée d’un atome de soufre et de de deux atomes d’oxygène de formule SO2

Remarque

Il existe aussi un système de nomenclature (vu en première S) qui établit le nom de toute espèce chimique en fonction de sa composition et qui permet donc aussi de déterminer la formule brute.

Formule brute d’un ion

La formule brute d’un ion est établie en suivant les même règles que pour une molécule mais comporte aussi un exposant.

Cet exposant:

  • est situé à la fin de la formule, sur le dernier symbole atomique (même si la charge n’est pas localisée sur ce dernier)
  • comporte le nombre de charges élémentaires excédentaires porté par l’ion ainsi que son signe (positif pour un déficit en électrons et négatif pour un excès)

Exemples

  • L’ion cuivre est formé d’un élément cuivre et présente un défaut de deux d’électrons donc sa formule est Cu2+
  • L’ion hydroxyde est composé d’un élément hydrogène, d’un élément oxygène et présente un excès d’un électron donc sa formule est HO
  • L’ion acétate est composé de deux éléments carbone, de cinq éléments hydrogène, de deux éléments oxygène, il présente un excès d’un électron donc sa formule est C2H5O2
  • Dans le cas ions l’utilisation de la formule brute est plus rarement utilisée car elle n’indique pas la localisation des charges excédentaires.

Formule brute d’un composé ionique

Un composé ionique est toujours l’association d’un cation (parfois plus) avec un anion (parfois davantage)

  • Le composé ionique étant globalement neutre sa formule brute ne mentionne pas de charge.
  • Les proportions de chaque ion indiquées par les indices de la formule sont déterminées en tenant compte de cette neutralité électrique
  • Les formules du cation et de l’anion constituent donc la formule du composé ionique mais sans faire apparaître les charge de chaque ion et en ajoutant éventuellement les indices qui permettent de traduire leurs proportions.

Remarques

Dans la formule du composé ionique, le cation est toujours indiqué en premier.

Le nom du composé ionique est en général formé des noms des ions qu’il contient, ce qui permet d’en tirer la formule du composé ionique.

Exemples

  • Le chlorure de sodium est composé d’ions chlorure (Cl) et d’ions sodium (Na+). Puisqu’un seul ion sodium est nécessaire pour compenser la charge d’un ion chlorure, leur proportions sont identiques (autant d’ions sodium que d’ions chlorure) et il n’est donc pas nécessaire d’ajouter d’indice. La formule du chlorure de sodium est NaCl
  • Le fluorure de magnésium est composé d’ions fluorure (F) et d’ions magnésium (Mg2+). Deux ions fluorure sont nécessaires pour compenser les deux charges élémentaires positives d’un ion magnésium par conséquent le fluorure de magnésium contient deux fois plus d’ions fluorure que d’ions magnésium, le fluorure est accompagné d’un indice « 2 » tandis que le magnésium n’en n’a pas (ce qui est équivalent à un indice « 1 ». Par conséquent la formule brute du fluorure de magnésium est MgF2

Formules brutes de quelques espèces chimiques courantes

Nom Formule brute
Dioxygène O2
Diazote N2
Dioxyde de carbone CO2
Monoxyde de carbone CO
Eau H2O
Méthane CH4
Propane C2H6
Ion hydrogène H+
Ion hydroxyde HO-
Ion sulfate SO42-
Chlorure de sodium NaCl
Hydroxyde de sodium NaOH

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