Formulación y nomenclatura química

FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA QUÍMICA
QUÍMICA INORGÁNICA
Los 92 elementos químicos que existen en la naturaleza se unen entre sí en proporciones variables para formar
las moléculas de lo que denominamos compuestos químicos. Recordemos que los elementos químicos son
sustancias que no pueden descomponerse en otras más sencillas.
Es evidente que este número elevado de elementos dará lugar a miles de compuestos, lo que hace imposible el
asignarle un nombre arbitrario a cada uno, como se hacía en la antigüedad. De esta época todavía respetamos
algunos nombres de sustancias de uso muy frecuente, como por ejemplo amoníaco, agua, sal (de cocina) y
pocos más.
Se plantea la necesidad de establecer un sistema que nos permita asignar un nombre a cada sustancia que la
identifique perfectamente de forma inequívoca y que no sea necesario memorizar. En la actualidad la IUPAC
(Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) recomienda la sistemática y la de Stock, las cuales son muy
intuitivas y por lo tanto muy sencillas, necesitando menos recursos memorísticos que la llamada tradicional,
cada vez menos utilizada.
Antes de exponer las bases elementales de estos sistemas de nomenclatura, es necesario recordar algunos
conceptos fundamentales que facilitan su comprensión.
NÚMERO DE OXIDACIÓN (o valencia)
El enlace entre los átomos se realiza por medio de los electrones de la capa de valencia, es decir la capa de
electrones más externa.
Estos electrones pueden ser cedidos completamente por un átomo de uno de los elementos que forman el
compuesto a los otros átomos del o de los otros elementos de dicho compuesto, formándose un enlace que
denominamos enlace iónico. Otra posibilidad es que los átomos de los elementos compartan electrones
mediante la formación de pares electrónicos, donde cada átomo aporta un electrón para unirse al átomo
central a través del par formado. Este enlace se denomina covalente. Ambos tipos de enlace de desarrollarán
en temas posteriores, por el momento solo es necesario tener el concepto siguiente
los enlaces entre átomos se realizan a través de los electrones de la última capa
y el número de electrones que intercambia o cede da origen al número de oxidación, que será positivo si el
átomo lo cede (pierde) y negativo si el átomo lo acepta. Por ejemplo:
la sal común (o de cocina), que en la nomenclatura química es cloruro sódico el átomo de sodio cede un
electrón al átomo de cloro, por lo dicho el sodio tiene un número de oxidación (valencia) de +1 y el cloro de
−1.
Por comodidad diremos en lo sucesivo valencia, en lugar de número de oxidación.
Para formular con soltura y rapidez es, por lo tanto, necesario conocer las valencias de los distintos elementos
químicos, al menos las de los que intervienen en los compuestos de uso más frecuente, pues los otros forman
compuestos de aplicaciones muy específicas y su valencia podemos deducirla por su posición en el sistema
periódico (esto puede hacerse con todos los elementos). Cuando se estudie la estructura de los átomos se
comprenderá perfectamente.
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Hay elementos que presentan siempre la misma valencia, y otros que, según el compuesto su valencia es
distinta (elementos de valencia variable).
Ejemplos:
Los elementos del primer grupo (primera columna) llamados alcalinos Li Na K Rb Cs Fr
siempre tienen número de oxidación +1, es decir monovalentes.
Los elementos de segundo grupo (segunda columna) llamados
Alcalinotérreos Mg Ca Sr Ba Ra siempre tiene +2, es decir divalentes.
A partir de estas columnas empieza a variar la valencia y en algunos elementos según qué tipo de compuesto
forma la valencia puede ser positiva o negativa.
Es por lo tanto necesario memorizar las valencias de los elementos más corrientes, resumidas en la siguiente
tabla, sin especificar el carácter positivo o negativo de la misma por no ser necesario para comenzar el estudio
de la formulación.
METALES
Monovalentes
Li Na K Rb Cs Ag
Divalentes
Be Mg Ca Sr Ba Ra Zn Cd
Trivalentes
B Al Bi
Mono−divalentes
Cu Hg
Mono−trivalentes
Au
Di−trivalentes
Cr Mn Fe Co Ni
Di−tetravalentes
Pt Sn Pb
NO METALES
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Las valencias son más variables y la mayoría presentan más de dos valencias, indicando a continuación las
más frecuentes.
Las excepciones son:
H siempre 1
F siempre 1
O 2 (excepto en los peróxidos, −1)
C 4 (excepto en el monóxido de carbono, CO, 2 )
N P As Sb 3 y 5
Cl I 1 3 5 7
Br 1 3 5
S Se Te 2 4 6
Si 4
TIPOS DE COMPUESTOS MÁS IMPORTANTES
Óxidos, Hidruros, Hidróxidos, Hidrácidos, Oxácidos, Sales (Haluros, Oxisales)
COMPUESTOS BINARIOS
De su nombre se deduce que son el resultado de la combinación de dos elementos químicos distintos, no
confundir con dos átomos distintos, pues la molécula resultante puede tener más de dos átomos, por ejemplo
el agua formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, o el llamado anhídrido perclórico en la
nomenclatura tradicional, formado por dos átomos de cloro y siete de oxígeno.
Son los más fáciles de formular y nombrar.
FORMULAR
1ª regla:
Escribiremos los símbolos de los dos elementos en el orden siguiente:
el metal a la izquierda y el no metal a la derecha
2ª regla:
regla de los subíndices
Un subíndice a la derecha del símbolo, indicando el número de átomos del elemento que intervienen en la
formación de la molécula.
El subíndice de uno de los elementos es igual a la valencia del otro
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Por ejemplo:
El calcio tiene valencia 2 y el flúor 1. El calcio es metal y el flúor es no metal (el más no metal de todos los
elementos), por lo que
Ca1F2
El subíndice 1 se sobreentiende representado por el símbolo del elemento, por lo que no se escribe. Queda
pues:
CaF2
Si los subíndices obtenidos se pueden simplificar, lo haremos.
Por ejemplo:
Ba2O2 BaO
Cuando el carácter metálico no es tan evidente, habrá que tener en cuenta el siguiente orden:
F, Cl, Br, I, S, Se, Te, N, P, As, Sb, C, Si, B
en donde el carácter no metal disminuye al desplazarnos hacia la derecha, es decir, el más no metal es el F
(flúor) y el menos es el B (boro).
Por lo dicho anteriormente, en un compuesto entre dos de los elementos de la lista anterior estará a la
izquierda el que esté más a la derecha. Ejemplos:
CS2 PI3 BN
NOMBRAR
Seguiremos las normas de la IUPAC, es decir la nomenclatura de Stock y la sistemática, las dos muy
sencillas.
ÓXIDOS
Compuestos formados por un elemento cualquiera con el oxígeno.
El oxígeno presenta siempre la valencia 2.
(Antiguamente sólo se llamaban óxidos los formados entre un metal y el oxígeno, y anhídridos para el no
metal y oxígeno)
Nomenclatura de Stock
óxido de .. seguido del nombre del metal y entre paréntesis en número romano su valencia (número de
oxidación); por ej.
FeO óxido de hierro (II)
Fe2O3 óxido de hierro (III)
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N2O5 óxido de nitrógeno (V)
Cl2O7 óxido de cloro (VII)
Nomenclatura sistemática
Se utilizan prefijos numerales griegos para indicar el número de átomos de cada elemento que forman la
molécula
Mono− , di−, tri−, tetra−, penta−, hexa−, repta−,
Pueden utilizarse los prefijos
hemi− para la relación 1−2
sesqui− para la relación 2−3
N2O5 pentaóxido de dinitrógeno
Fe2O3 trióxido de dihierro
El uso establece lo siguiente:
Para los óxidos de los metales utilizamos la nomenclatura de Stock
Para los no metales la sistemática
Fe2O3 óxido de hierro (III)
Un caso especial de compuestos de oxígeno con otro elemento son los PERÓXIDOS que son la combinación
de grupo peroxo O22−
Donde el oxígeno tiene número de oxidación −1.
El compuesto más conocido es el peróxido de hidrógeno, que diluido en agua se conoce como agua oxigenada
H2O2
Si sustituimos los hidrógenos por átomos metálicos tenemos los peróxidos
Na2O2 peróxido de sodio
BaO2 peróxido de bario
Veamos las reglas de formulación de estos compuestos.
HIDRUROS
Formados por la unión de un elemento con el hidrógeno
Algunos de los formados por los no metales tienen propiedades químicas muy específicas (ácidas) y se
estudian aparte y los derivados del carbono (C) son la base de la Química Orgánica o del Carbono. Nos
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fijaremos en los metálicos.
La nomenclatura es muy sencilla. Ejemplos:
Stock Sistemática
NaH hidruro de sodio hidruro de sodio
FeH2 hidruro de hierro (II) dihidruro de hierro
FeH3 hidruro de hierro (III) trihidruro de hierro
HIDRÓXIDOS
Combinación de un metal con el grupo oxhidrilo, OH−
que tiene valencia 1.
Regla:
Cuando en un compuesto un grupo de átomos de propiedades químicas específicas (grupo funcional o
función), este se encierra entre paréntesis y un subíndice a la derecha indica el número de grupos que hay en
esa molécula
Stock
Hidróxido de .. (metal con su valencia en números romanos cuando es variable
NaOH hidróxido de sodio
Ca(OH)2 hidróxido de calcio
Fe(OH)2 hidróxido de hierro (II)
Fe(OH)3 hidróxido de hierro (III)
Sistemática
Utilizando los prefijos numerales ya conocidos
Hg(OH)2 dihidróxido de mercurio
Al(OH)3 trihidróxido de aluminio
HIDRÁCIDOS
Algunos compuestos formados por un no metal y el hidrógeno
presentan propiedades ácidas, es decir, pueden sustituir los átomos de hidrógeno por átomos metálicos
originando sales.
Estos compuestos se denominan hidrácidos.
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Se nombran anteponiendo la raíz del elemento no metálico terminada en hídrico
Ejemplo HF fluor−hídrico (en adelante sin guión)
Son (¡¡¡memorizarlos!¡¡)
HF ácido fluorhídrico
HCl ácido clorhídrico
HBr ácido bromhídrico
HI ácido yodhídrico
H2S ácido sulfhídrico
H2Se ácido selenhídrico
H2Te ácido telurhídrico
OXÁCIDOS
Proceden de la unión de un óxido no metálico con una o más moléculas de agua.
La nomenclatura sistemática funcional da unos nombres muy largos y aparentemente complicados, por lo que
se sigue utilizando la tradicional. Como son de uso muy corriente es necesario memorizarlos. Son:
H2SO3 ácido sulfuroso
H2SO4 sulfúrico
HNO2 nitroso
HNO3 nítrico
HClO hipocloroso
HClO2 cloroso
HClO3 clórico
HClO4 perclórico
HBrO hipobromoso
HBrO2 bromoso
HBrO3 brómico
HIO hipoiodoso
HIO2 iodoso
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HIO3 yódico
HIO4 peryódico
H3PO4 ortofosfórico (o fosfórico)
H3AsO4 ortoarsénico
H2CO3 carbónico
Para darnos una idea de la sistemática, el sulfúrico
se denomina
Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno
SALES
Dijimos más arriba que, cuando en un ácido se sustituye uno o todos los hidrógenos por átomos de un metal se
obtienen sales. Si no se sustituyen toso los hidrógenos la sal resultante es una sal ácida.
Haluros
Obtenidas de los hidrácidos
Cambia la terminación −hídrico por −uro
Si la valencia del metal es variable se indica con un número romano
Al ser un compuesto binario aplicamos la regla de los subíndices
Stock Sistemática
NaCl cloruró de sodio cloruro de sodio
CaCl2 cloruro de calcio dicloruro de calcio
FeF2 fluoruro de hierro (II) difluoruro de hierro
FeF3 fluoruro de hierro(III) trifluoruro de hierro
Al2S3 sulfuro de aluminio trisulfuro de dialuminio
Oxisales
Cambiamos la terminación
−oso cambia a −ito
−ico a −ato
ejemplo
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sulfuroso a sulfito
sulfúrico a sulfato
en la formulación aplicaremos la misma regla que en los hidróxidos, si hay más de un grupo funcional del
ácido, lo encerramos entre paréntesis y un subíndice a la derecha indicará el número de ellos. Lo mismo para
los átomos del metal. Por ej.
Stock Tradicional
FeSO4 sulfato de hierro (II) sulfato ferroso
Fe2(SO4)3 sulfato de hierro (III) sulfato férrico
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