QUIMICA Ingreso 2013 Carreras: - Licenciatura en Química - Profesorado en Química - Analista Químico 1. SIMBOLOS y FORMULAS Los símbolos de los elementos son signos abreviados que usan los científicos y deben entrar a formar parte del vocabulario del estudiante de química. Un símbolo encierra una gran cantidad de Información, identifica un elemento y también puede representar al átomo de un elemento cuando se emplea en la fórmula de un compuesto. La fórmula del metanol es CH4O; esto significa que es un compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno y que la proporción de sus átomos es 1 :4: l. La proporción de los átomos de hierro y cloro en FeCl3 es 1:3. Los elementos se ubican en la tabla periódica ordenados según su número atómico (número de protones que hay en el núcleo). 51 Número atómico Te Símbolo 1 Grupos 1 2 Metales y No-metales 8 3 4 5 6 7 Períodos 3 4 5 6 7 8 8 8 1 2 Metales Metaloides No-metales 2 . COMPUESTOS INORGÁNICOS Número de Oxidación El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones de un elemento que participan en la formación de uniones químicas con otro u otros elementos. Este número además, se acompaña por signos (+) y (-), relacionados con las electronegatividades (tendencia que poseen los átomos para atraer los electrones) relativas de los elementos combinados. Principio de electroneutralidad El principio básico de aplicación en el manejo del concepto de número de oxidación es la electroneutralidad de la materia. Es decir que, en cualquier compuesto (iónico o covalente) la suma algebraica de los números de oxidación de todos los elementos combinados es cero. En general, los metales tienen número de oxidación positivos y los no metales tienen número de oxidación negativos cuando están combinados directamente. En los compuestos formados por no metales, al más electronegativo se le asigna el número de oxidación negativo. Para asignar números de oxidación a los elementos, se aplican una serie de reglas: 1)- La suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos unidos en un compuesto es cero. 2)- El número de oxidación de un elemento no combinado es cero. 3)- El número de oxidación de un ión (mono ó poliatómico) es igual a su carga. 4)- El H en la mayoría de sus combinaciones tiene número de oxidación +1, con excepción de los hidruros metálicos en donde tiene número de oxidación -1. 5)- El O en la mayoría de sus combinaciones tiene número de oxidación -2, con excepción de los peróxidos en donde tiene -1. 6)- Los metales representativos de los grupos I, II y III, tienen número de oxidación +1, +2 y +3 respectivamente. 7)- Los halógenos combinados directamente con metales tienen número de oxidación -1. En los compuestos con otros no metales o entre sí, puede tener +1, +3, +5 ó +7. 2 3 . FORMACIÓN DE COMPUESTOS Metales + hidrógeno Hidruros Metálicos Se escribe primero el metal y luego el hidrógeno. Se nombran como hidruro del metal correspondiente. Ej. LiH MgH2 hidruro de litio hidruro de magnesio No metales + hidrógeno Hidruro no metálico Se escribe primero el hidrógeno y luego el no metal. Se nombra el no metal con la terminación -uro de hidrógeno Ej. HF fluoruro de hidrógeno H2S sulfuro de hidrógeno (principal componente de huevo podrido y bombas de olor) Metales + oxígeno Óxidos básicos Se escribe primero el metal y luego el oxígeno colocando como subíndice de oxígeno el número de oxidación del metal y para el metal corresponde el número de oxidación del oxígeno. Reducir a su mínima expresión. Este mecanismo se aplica para la formación de cualquier compuesto binario. Ej. Na + O2 Na2O óxido de sodio Se nombra como óxido del metal correspondiente. Si el metal tiene más de un número de oxidación se coloca entre paréntesis el número romano correspondiente al estado de oxidación. La nomenclatura vieja coloca la terminación -OSO para el menor estado de oxidación y la terminación -ICO para el mayor estado de oxidación. Hg2O óxido de mercurio (I) - óxido mercurioso HgO óxido de mercurio (II) - óxido mercúrico Oxidos básicos + H2O Hidróxidos Se escribe primero el metal y luego el ión hidróxido. Se nombran como hidróxido del metal correspondiente. Ej. Na2O + H2O 2 NaOH FeO + H2O Fe(OH)2 Hidróxido de sodio (soda caústica) Hidróxido de hierro (II) - Hidróxido ferroso 3 Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el ión positivo del metal y el ión oxidrilo (OH-), de allí el nombre de hidróxidos (compuestos que ionizan liberando oxhidrilos). NaOH(s) + H2O Na+(ac) + OH-(ac) No metales + oxígeno Óxidos ácidos Se escriben primero el no metal y luego el oxígeno. Se nombran como óxido del no metal correspondiente. Si el no metal tiene más de un número de oxidación se coloca entre paréntesis el número romano correspondiente al estado de oxidación. Ej. Cl2O Anhídrido hipocloroso – Monóxido de dicloro – Oxido de cloro (I) P2O3 Anhídrido fosforoso – Trióxido de difósforo - Oxido de fósforo (III) P2O5 Anhídrido fosforico – Pentóxido de difósforo - Oxido de fósforo (V) Óxidos ácidos + H2O Ácidos Se escribe primero el hidrógeno seguido del no metal y por último el oxígeno. Se nombran como ácido del óxido correspondiente. Ej. SO2 + H2O H2SO3 SO3 + H2O H2SO4 ácido sulfuroso ácido sulfúrico Si el número de oxidación del no metal es impar, la molécula del compuesto tendrá un solo átomo de hidrógeno y si es par tendrá dos átomos de hidrógeno. En el caso de los halógenos Cl, Br, I que presentan números de oxidación +1, +3, +5, +7 se obtendrán los siguientes ácidos: HClO ácido hipocloroso HClO2 ácido cloroso HClO3 ácido clórico HClO4 ácido perclórico Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el ión positivo del hidrógeno (llamado protón, H+) y el ión negativo del resto de la molécula, de allí el nombre de ácidos (compuestos que ionizan liberando protones). HClO(ac) + H2O H+ (ac) + ClO-(ac) Hidróxidos + ácidos Sal + H2O Se escribe primero el metal y luego el anión correspondiente al ácido. Se nombra cambiando la terminación del ácido -ico por -ato y -oso por -ito. Ej. 2 NaOH hidróxido de sodio + H2SO4 + ácido sulfúrico NaOH + HClO hidróxido de sodio + ácido hipocloroso Na2SO4 + 2 H2O sulfato de sodio NaClO + H2O hipoclorito de sodio (lavandina) 4 Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el ión positivo del metal y el ión negativo del resto de la molécula, Na2SO4 (s) + H2O 2 Na+(ac) + SO4-2(ac) Hidrácidos: Recordando: No metales + hidrógeno Hidruro no metálico Los hidruros no metálicos al disolverse en agua forman los hidrácidos, los cuales se encuentran ionizados de la siguiente forma: el ión positivo del hidrógeno y el ión negativo del resto de la molécula, de allí el nombre de hidrácidos (compuestos que ionizan liberando protones). HCl(ac) + H2O H+(ac) + Cl-(ac) Hidrácidos + hidróxidos Sal + H2O Se escribe primero el metal proveniente del hidróxido y luego el no metal proveniente del hidrácido. Se nombra el no metal con la terminación -uro del metal correspondiente. Ej. NaCl KI cloruro de sodio (sal de mesa) ioduro de potasio Son compuestos que al disolverse en agua forman iones, el ión positivo del metal y el ión negativo del halogenuro, KCl (S) + H2O K+(ac) + Cl-(ac) Es interesante notar que, ácidos como el SH2 o el S04H2, tienen más de un H en condiciones de ser reemplazados por iones metálicos o hidróxidos como el Ca(OH)2 o el Al(OH)3 tienen más de un OH. En ocasiones1 pueden reemplazarse todos los H u OH y en ocasiones solamente uno o dos. En este último caso, las sales formadas se denominan ácidas o básicas debido a que todavía existe un H o un OH reemplazable en el ácido o hidróxido original. Por ejemplo: SO4H2 + Acido sulfúrico LiOH LiSO4H + H2O Hidróxido de litio Sulfato ácido de litio 5 2 ClH + Acido clorhídrico 2 Ca(OH)2 Hidróxido de cálcio 2 Ca(OH)Cl + 2H2O Cloruro básico de calcio 6 7