Formulación Q .-ESO

Colegio San José del Parque
Seminario de Ciencias Experimentales
Formulación Química para los Cursos de la E.S.O. Y BACHILLERATO*
1. SÍMBOLOS QUÍMICOS:
El símbolo de los elementos procede de su nombre. Los más antiguos tenían su nombre original en latín o griego y de
ahí su símbolo:
Nombre
Nombre antiguo Símbolo
Los prefijos usados en la nomenclatura quíSodio
Natrium
Na
mica también son de origen greco-latino:
Potasio
Kalium
K
0 nil
Estroncio
Strontium
Sr
1 mono o un
Hierro
Ferrum
Fe
2 bi o di
Rodio
Rhodon
Rh
3 tri
Cobre
Cuprum
Cu
4 tetra
Plata
Argentum
Ag
5 penta
Oro
Aurum
Au
6 hexa
Mercurio
Hidrargyros Hg
7 hepta
Estaño
Stannum
Sn
8 octa
Plomo
Plumbum
Pb
9 nona
10 deca
Fósforo
Phosphoros
P
11 undeca
Antimonio
Stibium
Sb
12 dodeca
Azufre
Sulphurium
S
Yodo
Iodes
I
Los símbolos de los elementos químicos pueden ir acompañados de subíndices y de superíndices, tal como sigue, cuyo
A
significado se indica: Z
masa atómica
Eq número atómico Ecarga iónica
2. VALENCIA Y NÚMERO DE OXIDACIÓN
a) Valencia
La capacidad de los átomos para combinarse entre sí y formar compuestos se expresa mediante un número denominado valencia.
Al hidrógeno, dado que sólo puede formar un enlace químico, se le asigna una valencia igual a uno.
Para los demás elementos:
la valencia es el número de átomos de hidrógeno que se combina con un átomo del elemento
Los elementos que pueden combinarse con otro elemento dado en distintas proporciones formando diferentes compuestos se denominan polivalentes, es decir, tienen más de una capacidad de combinación.
Ejemplos:
La valencia del cloro en el HCl es uno; (el nº de oxidación es –1: Ver más abajo)
La valencia del oxígeno en el H2O es dos; (el nº de oxidación es –2: Ver más abajo)
La valencia del nitrógeno en el NH3 es tres; (el nº de oxidación es –3: Ver más abajo)
La fórmula CaO indica que la valencia del calcio es igual a la del oxígeno (ambas igual a 2; el nº de oxidación del oxígeno es –2 y
el del calcio es 2: Ver más abajo))
b) Número de oxidación
El número o estado de oxidación de un elemento es la carga neta que tendría un átomo del elemento si los electrones en cada uno de los enlaces que forma perteneciesen al átomo más electronegativo.
Para uso privado de los alumnos del Colegio San José del Parque, Avda. Champagnat, 2 -Madrid-. Basado en el libro de texto “Newton” para 3º
de Secundaria, de la Ed. SM, de J. Puente, J.Á. Viguera y P. Gonzalo
*
1
Convencionalmente, se supone:
a) En un elemento, el número de oxidación de los átomos es cero
Ejemplo: El número de oxidación del oxígeno en las moléculas O2, y O3, es cero
b) En un ion monoatómico, el número de oxidación es igual a su carga
Ejemplo: El número de oxidación del hierro en el ion Fe3+ es +3
c) En el hidrógeno, el número de oxidación es +1 o -1, según se combine con un elemento más o menos electronegativo
que él, respectivamente
d) En el oxígeno, el número de oxidación es -2 (excepto en los peróxidos que es -1).
e) En un compuesto neutro, la suma de los números de oxidación de los átomos, multiplicados por sus correspondiente
subíndices, es cero.
Ejemplo: En el H2SO4 el número de oxidación del O es -2 (regla d) y el del H, +1 (regla c). De acuerdo con c, si x es
el número de oxidación del S:
2 (+1) + 4 (-2) + x = 0; luego: x = + 6
f) En un ion poliatómico, la suma de los números de oxidación de los átomos que lo constituyen, multiplicados por sus
correspondientes subíndices, es igual a la carga de dicho ion.
Ejemplo: En el ion CO32-, el número de oxidación de O es -2 (regla d). De acuerdo con d, si x es el número de oxidación del C:
3 ( 2) + x = - 2; luego: x = + 4
La valencia de un átomo coincide con su número de oxidación prescindiendo del signo.
NÚMEROS DE OXIDACIÓN DE LOS ELEMENTOS SEGÚN EL GRUPO QUE OCUPAN EN EL SISTEMA PERIÓDICO:
(Debes memorizar los elementos ordenadamente por grupos)
Grupos:
Período 1:
Período 2:
Período 3:
Período 4:
Período 5:
Período 6:
IA
H
Li
Na
K
Rb
Cs
1
1
1
1
1
1
IIA
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
2
2
2
2
2
IB
Cu 1,2
Ag 1
Au 1,3
IIB
IIIA
IVA
VA
Zn 2
Cd 2
Hg 1, 2
B
Al
Ga
In
Tl
C
Si
Ge
Sn
Pb
N
P
As
Sb
Bi
3
3
3
3
3
2,4
2,4
2,4
2,4
2,4
VIA
1,3,5
1,3,5
1,3,5
1,3,5
3,5
O
S
Se
Te
-2
2,4,6
2,4,6
2,4,6
VIIA
0
He
F -1
Ne
Cl 1,3,5,7 Ar
Br 1,3,5,7 Kr
I 1,3,5,7 Xe
Rn
NÚMEROS DE OXIDACIÓN DE LOS METALES MÁS COMUNES:
Grupo
VIB
Periodo 4:
Cr 2, 3 (y 6)
Periodo 5:
Periodo 6:
VIIB
VIII
Mn 2, 4 (y 7)Fe 2, 3 Co 2, 3
Ni 2, 3
Pt 2, 4
Ejemplos:
El nº de oxidación del flúor en el HF es -1; Su valencia es 1
El nº de oxidación del oxígeno en el H2O es -2; Su valencia es 2
El nº de oxidación del nitrógeno en el NH3 es –3; Su valencia es 3
El nº de oxidación del azufre en el SH2 es -2; Su valencia es 2
3. COMPUESTOS BINARIOS
Los compuestos binarios son sustancias formadas por dos clases de elementos, independientemente del número de
átomos de cada clase.
Ejemplos: los compuestos Na2S, Al2O3 y SO3 son todos binarios.
Las reglas para escribirlos y nombrarlos, según la IUPAC*, son:
*
IUPAC: Unión Internacional de Química Pura y Aplicada
2
a) Fórmula escrita:
Siempre se escribe a la derecha el símbolo del elemento más electronegativo
* Combinación metal-no metal: como los no metales son más electronegativos que los metales, en las fórmulas el
metal precede al no metal.
* En las combinaciones entre dos no metales se escribe a la derecha: el que ocupa un lugar posterior en la siguiente lista: B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, I, Br, Cl, O, F. (Es decir, exceptuando el oxígeno, el que está más a la derecha del Sistema Periódico)
b) Nombre: Un compuesto binario, de fórmula AnBm donde, según lo indicado, A es el elemento menos electronegativo, puede
nombrarse de las siguientes formas:
Nota: Algunos
modifican el nom1) NOMENCLATURA STOCK o FUNCIONAL
bre para acarbarlo
en ”uro”: Para los
El nombre de un compuesto de fórmula AnBm consta de:
elementos C, N, P,
1. Nombre del elemento B acabado en “uro” seguido de la preposición “de”
S, H y O, el nombre
comienza, respecti2. Nombre del elemento A sin modificar.
vamente, por carSi el elemento A forma más de un compuesto diferente (es decir, si es polivalente),
buro,
nitruro,
para distinguirlo se indica, después del nombre, su valencia, escrita en números romanos y entre
fosfuro, sulfuro,
paréntesis.
hidruro y óxido
Ejemplos:
CaF2: Fluoruro de calcio. No se indica la valencia única del calcio (siempre 2)
CuBr2: Bromuro de cobre (II). Ahora hay que indicar la valencia del cobre para distinguir los dos compuestos que forman el Cu
y el Br.
2)
NOMENCLATURA SISTEMÁTICA o IUPAC
El nombre de un compuesto de fórmula AnBm consta de:
1.
Prefijo griego para el número m seguido del nombre de B acabado en “uro”
(con las mismas excepciones de la nomenclatura STOCK) y de la preposición “de”
2.
Prefijo griego para el número n seguido del nombre de A sin modificar
Ejemplos:
PCl5: Pentacloruro de fósforo.
CuBr2: Dibromuro de cobre.
Al2S3: Sulfuro de aluminio.
KBr: Bromuro de potasio.
Nota: Los prefijos pueden
suprimirse si ello no supone ambigüedad. Únicamente en compuestos de fórmula
AB (n = m = 1) en los que,
además, A sea un elemento
con más de una valencia, es
necesario indicar el prefino
"mono" correspondiente al
elemento B..
4. ÓXIDOS
Son las combinaciones binarias del oxígeno con cualquier elemento (a excepción del flúor).
El oxígeno es, después del flúor el elemento más electronegativo Por
tanto, en la fórmula de un óxido, el símbolo del oxígeno se escribe siempre al
final: FeO, MnO2, Cl2O7, CO2, SO3, etc.
Nota: Los compuestos OF y O2F2 no se
consideran óxidos, sino fluoruros.
Dado que la valencia del oxígeno es 2, la fórmula de un óxido es X2Om, siendo m la valencia del elemento X. Si m es
par la fórmula se simplifica.
1. Las NOMENCLATURAS STOCK Y SISTEMÁTICA de los óxidos siguen todas las reglas dadas para los compuestos binarios, con la excepción indicada: el nombre comienza con la palabra óxido.
Ejemplos:
Compuesto
Nombre STOCK
Nombre Sistemático
Na2O
Óxido de sodio
Óxido de sodio
Fe2O3
Óxido de hierro (III)
Trióxido de hierro
FeO
Óxido de hierro (II)
Monóxido de hierro
CO2
Óxido de carbono (IV)
Dióxido de carbono
CaO
Óxido de calcio
Óxido de calcio
Cl2O7
Óxido de cloro (VII)
Heptaóxido de cloro
3
4b. PERÓXIDOS
Algunos compuestos binarios del oxígeno contienen el grupo llamado peroxo (-O-O-), que puede formar dos enlaces
con otro u otros átomos, por lo que la valencia de cada átomo de O en estos compuestos es 1 (nº de oxidación igual a –1).
Se nombran como: Peróxido de seguido del nombre del otro elemento, indicando su valencia si tuviera más de una.
Ejemplos:
K2O2: peróxido de potasio,
Cu2O2: peróxido de cobre (I),
BaO2: peróxido de bario,
CuO2: peróxido de cobre (II),
H2O2: peróxido de hidrógeno
ZnO2: peróxido de cinc
5. COMPUESTOS BINARIOS DEL HIDRÓGENO
Los hidruros son las combinaciones binarias del H con los elementos menos electronegativos que él (metales y
no metales de los grupos III, IV y V).
En la fórmula, el símbolo del hidrógeno se escribe el último, ya que es más electronegativo XH2 (X = metal, B, C, Si,
N, P, As o Sb).
1. La NOMENCLATURA STOCK Y SISTEMÁTICA de los hidruros sigue
las reglas dadas para los compuestos binarios, con la particularidad de que el
nombre comienza con la palabra hidruro.
Ejemplos:
Compuesto
Nombre STOCK
CaH2
SnH2
SnH4
CuH
CuH2
NaH
Nombre sistemático
Hidruro de calcio
Hidruro de estaño (II)
Hidruro de estaño (IV)
Hidruro de cobre (I)
Hidruro de cobre (II)
Hidruro de sodio
Nota: Los hidruros no metálicos tienen
nombres tradicionales admitidos, muy
frecuentemente utilizados:
NH3: amoniaco PH3: fosfina
AsH3: arsina
SiH4: silano
SbH3: estibina
CH4: metano
Hidruro de calcio
Dihidruro de estaño
Tetrahidruro de estaño
Monohidruro de cobre
Dihidruro de cobre
Hidruro de sodio
*** Las disoluciones acuosas de las combinaciones binarias del H con los no metales de los grupos VI (menos el O) y
VII se denominan hidrácidos. Tienen carácter ácido y pueden nombrarse con la palabra ácido seguida del nombre del no metal
acabado en -hídrico.
En la fórmula, el símbolo del hidrógeno se escribe el primero, ya que ahora es el menos electronegativo:
HnX (aq)
(n = 1 si X es F, Cl, Br, I; n = 2 si X es S, Se, Te)
Las NOMENCLATURAS STOCK Y SISTEMÁTICA de los hidrácidos siguen las reglas de los compuestos binarios.
Son hidrácidos los siguientes compuestos
Compuesto Nombre sistemático
H2S
H2Se
H2Te
HF
HCl
HBr
HI
Nombre tradicional de la solución acuosa
Sulfuro de hidrógeno
Acido sulfhídrico
Seleniuro de hidrógeno
Acido selenhídrico
Telururo de hidrógeno
Acido telurhídrico
Fluoruro de hidrógeno
Acido fluorhídrico
Cloruro de hidrógeno
Acido clorhídrico
Bromuro de hidrógeno
Acido bromhídrico
Ioduro de hidrógeno
Acido iodhídrico
6. NOMENCLATURA DE LOS IONES
Catión: es un ion positivo.
Se llama así porque es atraído por el cátodo o electrodo negativo en las instalaciones eléctricas
4
Anión: es un ion negativo
Se llama así porque es atraído por el ánodo o electrodo positivo en las instalaciones eléctricas
a) Iones monoatómicos
Un catión monoatómico metálico se nombra como el metal.
Muchos metales dan varios iones con diferentes cargas. En ese caso, para distinguirlos se escribe entre paréntesis
un número romano que indica su carga.
El anión monoatómico de un no metal se nombra como el no metal pero acabado en “uro”. Una excepción es el ion óxido,
O2-, y otra el ion sulfuro que se ajusta al nombre latino del azufre.
Ejemplos:
Cationes
Na+
ion sodio
K+
ion potasio
Ca2+
ion calcio
Mg2+ ion magnesio
Fe2+
ion hierro (II)
Fe3+
ion hierro (III)
Al3+
ion aluminio
Aniones
Fion fluoruro
Clion cloruro
Brion bromuro
Iion yoduro
S2ion sulfuro
O2ion óxido
N3ion nitruro
b) Iones poliatómicos
Muchos iones poliatómicos son aniones de fórmula XnOpm-, denominados oxoaniones.
Generalmente X es un no metal, aunque en algunos casos puede ser un metal de transición (Cr, Mn, V, etc.) en un elevado estado de oxidación. En la mayoría de los casos, pero no siempre, n = 1.
1. NOMENCLATURA TRADICIONAL
Los oxoaniones tienen nombres tradicionales admitidos por la IUPAC, utilizados con mucha frecuencia :
. Si X actúa con una única valencia, el nombre del oxoanión XnOpm- es el nombre del elemento X acabado en “ato”.
Sólo cuando n  1 dicho nombre va precedido del prefijo griego correspondiente al valor de n
. Si X posee más de una valencia, da lugar a varios oxoaniones XnOpm- , todos con el mismo valor de n y m, pero con
distintos valores de p. Para diferenciarlos, se usan prefijos “hipo”/“per” y sufijos “ito”/”ato”.
Ejemplos:
El carbono forma un único oxoanión. CO32-, que nombramos ion carbonato.
El azufre forma dos oxoaniones (con n = 1, m = 2): SO32- y SO42- . Para distinguirlos, los nombramos ion sulfito e ion sulfato,
respectivamente, ya que el número de oxidación del azufre es +4 en el SO32- y +6 en el SO42-.
IONES POLIATÓMICOS MÁS COMUNES
Carga = -1
Fórmula Nombre
ClOClO2ClO3ClO4NO2NO3MnO4OHCN-
hipoclorito
clorito
clorato
perclorato
nitrito
nitrato
permanganato
hidróxido
cianuro
Carga = -2
Fórmula Nombre
CO3 2- carbonato
SO32- sulfito
SO42- sulfato
CrO42- cromato
Cr4O72- dicromato
Carga = -3
Fórmula Nombre
PO33PO43-
fosfito
fosfato
Carga = +1
Fórmula
Nombre
NH4+
Amonio
2. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA
El nombre del anión poliatómico se obtiene citando en primer lugar los nombres de los ligandos (oxo para el caso del
oxígeno) precedido del prefijo que indique la proporción, y a continuación el nombre del átomo central terminado en ato. El
5
número de oxidación del átomo central se especifica por medio de la notación Stock.
NOMBRE SISTEMÁTICO DE LOS IONES POLIATÓMICOS MÁS COMUNES
Fórmula
ClOClO2ClO3ClO4NO2NO3MnO4-
Nombre
monoxoclorato (I)
dioxoclorato (III)
trioxoclorato (V)
tetraoxoclorato (VII)
dioxonitrato (III)
trioxonitrato (V)
tetraoxomanganato (VII)
Fórmula
Nombre
CO32- trioxocarbonato (IV)
SO32- trioxosulfato (IV)
SO42- tetraoxosulfato (VI)
CrO42- tetraoxocromato (VI)
Cr4O72- heptaoxocromato (VI)
Fórmula
Nombre
PO33PO43-
trioxofosfato (III)
tetraoxofosfato (V)
7.OXOÁCIDOS
Definición: los oxoácidos son compuestos de fórmula HmXmOp que en disolución acuosa dan iones hidrógeno, H+.
Se pueden considerar formados a partir del oxoanión XnOpm- por captura de m iones H+:
XnOpm- + 2 H+ > HmXnOp
oxoanión
oxoácido
1. NOMENCLATURA TRADICIONAL:
Los oxoácidos HmPnOp tienen nombres tradicionales admitidos por la IUPAC. Se usa la palabra genérica ácido seguida
del nombre tradicional del anión XnOpm- cambiando el sufijo “ito” por “oso” y el sufijo “ato” por “ico”:
Oxoanión XnOpmFórmula
Nombre
SO32sulfito
SO42sulfato
ClOhipoclorito
ClO2clorito
ClO3clorato
ClO4perclorato
Oxoácido HmXnOp
Fórmula
Nombre
H2SO3
ácido sulfuroso
H2SO4
ácido sulfúrico
HClO
ácido hipocloroso
HClO2
ácido cloroso
HClO3
ácido clórico
HClO4
ácido perclórico
2. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA:
El nombre sistemático de un oxoácido, HmXnOp, consta de:
a) Prefijo griego correspondiente a p (número de átomos de oxígeno) seguido de la palabra oxo.
b) Nombre del elemento X acabado en -ato, seguido de su número de oxidación si es necesario (es decir sólo si X
posee más de una valencia). Cuando n 1, delante del nombre de X se pone el correspondiente prefijo griego
c)
Preposición de seguida de la palabra hidrógeno. No se indica con un prefijo el número de átomos de hidrógeno.
Dicho número debe deducirse a partir de la neutralidad eléctrica del ácido.
Ejemplos:
En el oxoácido de fórmula H2SO4 el número de oxidación del azufre es +6 y el número de átomos de oxígeno es cuatro, por
tanto su nombre sistemático es: tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno.
Fórmula
HNO2
HNO3
H3PO4
H2CO3
HClO
Nombre
dioxonitrato (III) de hidrógeno
trioxonitrato (V) de hidrógeno
tetraoxofosfato (V) de hidrógeno
trioxocarbonato (IV) de hidrógeno
monoxoclorato (I) de hidrógeno
8. OXOSALES NEUTRAS
Definición: Son los compuestos formados por combinación de un catión metálico, Mq+, con un oxoanión, XnOpm-:
m Mq+ + qXnOpm- > Mm(XnOp)q
oxoanión
oxosal neutra
6
Si q = m, es decir, si la carga del catión metálico coincide con la del oxoanión, la fórmula de la oxosal se simplifica a
MXnOp. Por ejemplo: Ca2+ + SO42- > CaSO4
1. NOMENCLATURA STOCK
El nombre STOCK de una oxosal, Mm(XnOp)q, consta del nombre tradicional (admitido por la IUPAC) del anión
XnOpm- seguido de la preposición de y el nombre del catión Mq+.
Ejemplos:
Cu2+ + 2NO3- > Cu(NO3)2
Ion cobre (II) ion nitrato
nitrato de cobre (II)
2Na+ + SO32- > Na2SO3
Ion sodio ion sulfito
sulfito de sodio
2Fe3+ + 3CO32- > Fe(SO4)3
Ion hierro (III) ion carbonato carbonato de hierro (III)
2. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA
El nombre sistemático de una oxosal, Mm(XnOp)q, consta del nombre sistemático del anión XnOpm- seguido de la preposición de y el nombre del catión Mq+.
Cuando es necesario mencionar la multiplicidad de ciertos aniones poliatómicos, en particular cuando en su nombre
aparecen ya prefijos numerales con otra significación diferente, se utilizan los prefijos multiplicativos bis, tris, tetrakis o
tetraquis, pentakis o pentaquis, hexakis o hexaquis, etc. En estos casos, el nombre correspondiente al anión se encierra
entre paréntesis o corchetes.
Fórmula
AgClO
CuSO4
Al2(SO4)3
AuNO3
Ejemplos:
Nomenclatura Stock
Hipoclorito de plata
Sulfato de cobre (II)
Sulfato de aluminio
Nitrato de oro (I)
Nomenclatura sistemática
monoxoclorato (I) de plata
tetraoxosulfato (VI) de cobre (II)
tris [tetraoxosulfato (VI)] de aluminio
tioxonitrato (V) de oro (I)
9. HIDRÓXIDOS
Los hidróxidos son las combinaciones de un catión metálico, Mq+, con iones hidróxido, OH-.
No se consideran sales.
Ejemplo:
Mq+ + m OH- >
ion metal ion hidróxido
M(OH)q
hidróxido
1. NOMENCLATURA STOCK
Se nombran con la palabra hidróxido seguida de la preposición de y el nombre del catión M q+
Ejemplo: Fe3+
+ 3OH- >
ion hierro(III) ion hidróxido
Fe(OH)3
hidróxido de hierro (III)
2. NOMENCLATURA SISTEMATICA
Nota 1: Si q = 1 y, además, M es un metal de
una única valencia, el correspondiente prefijo
mono- se suprime: el nombre sistemático del
Fe(OH)3, es trihidróxido de hierro
El nombre de un hidróxido M(OH) q, consta de:
a) Prefijo griego correspondiente a q seguido de la palabra hidróxido.
b) Preposición de seguida del nombre del metal
Ejemplos:
Fórmula
CuOH
Cu(OH)2
NaOH
Sn(OH)4
Nombre STOCK
Hidróxido de cobre(I)
Hidróxido de cobre(II)
Hidróxido de sodio
Hidróxido de estaño(IV)
Nombre sistemático
Monohidróxido de cobre
Dihidróxido de cobre
Hidróxido de sodio
Tetrahidróxido de estaño
7