En empirisk formel anger förhållandet (med minsta möjliga heltal) mellan antal atomer av de olika slagen i en kemisk förening. En molekylformel anger det verkliga antalet atomer av olika slag i en molekyl av ämnet.[1] Ett enkelt exempel på detta koncept är att den empiriska formeln för svavelmonoxid, eller SO, helt enkelt skulle vara SO, lika som den empiriska formeln för disulfurdioxid, S2O2. Sålunda har svavelmonoxid och disulfurdioxid, båda föreningar av svavel och syre, samma empiriska formel. Men deras molekylformler, som uttrycker antalet atomer i varje molekyl av en kemisk förening, är inte desamma.
En empirisk formel nämner inget om arrangemanget eller antalet atomer. Det är standard för många joniska föreningar, som kalciumklorid (CaCl2), och för makromolekyler, såsom kiseldioxid (SiO2).
Molekylformeln, å andra sidan, visar antalet av varje typ av atom i en molekyl.[2] Strukturformeln visar arrangemanget av molekylen. Det är således möjligt för olika typer av föreningar att ha lika empiriska formler.
I kemins tidiga dagar kom information om sammansättningen av föreningar från elementaranalys, som ger information om de relativa mängderna av grundämnen som finns i en förening, vilket kan skrivas som procent eller molförhållanden. Men kemister kunde inte bestämma de exakta mängderna av dessa grundämnen och kunde bara känna till deras förhållanden, därav namnet "empirisk formel". Eftersom joniska föreningar är utökade nätverk av anjoner och katjoner, är alla formler för joniska föreningar empiriska.[3]