Número atómico, número entero positivo que equivale al número

Número atómico, número entero positivo que equivale al número
total de protones existentes en el núcleo atómico. Es
característico de cada elemento químico y representa una
propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.
El número atómico es el número Z que acompaña al símbolo X de
un elemento. Un átomo neutro posee el mismo número de
protones que de electrones, de manera que Z indica también el
número de electrones de un átomo neutro.
Henry Moseley, en 1913, demostró la regularidad existente entre
los valores de las longitudes de onda de los rayos X emitidos por
diferentes metales tras ser bombardeados con electrones, y los
números atómicos de estos elementos metálicos. Este hecho
permitió clasificar a los elementos en la tabla periódica en orden
creciente de número atómico.
Radio atómico en la tabla periódica
Al aumentar el número atómico, Z, muchas de las propiedades fisicoquímicas de los elementos
varían de forma periódica. Una de ellas es el radio atómico, que se obtiene a partir de las
longitudes de los enlaces entre los átomos. En un mismo grupo (columna), el radio atómico
aumenta al aumentar Z, y en un mismo periodo (fila), disminuye a medida que aumenta el
número atómico.
3.4.- ECUACIONES QUÍMICAS
3.4.1.- Símbolos y fórmulas químicas.-
Los símbolos químicos son los distintos signos abreviados que se utilizan para
identificar los elementos y compuestos químicos en lugar de sus nombres
completos. Algunos elementos frecuentes y sus símbolos son: carbono, C;
oxígeno, O; nitrógeno, N; hidrógeno, H; cloro, Cl; azufre, S; magnesio, Mg;
aluminio, Al; cobre, Cu; plata, Ag; oro, Au; hierro, Fe.
La mayoría de los símbolos químicos se derivan de las letras del nombre del
elemento, principalmente en español, pero a veces en inglés, alemán,
francés, latín o ruso. La primera letra del símbolo se escribe con mayúscula,
y la segunda (si la hay) con minúscula. Los símbolos de algunos elementos
conocidos desde la antigüedad, proceden normalmente de sus nombres en
latín. Por ejemplo, Cu de cuprum (cobre), Ag de argentum (plata), Au de
aurum (oro) y Fe de ferrum (hierro). Este conjunto de símbolos que
denomina a los elementos químicos es universal.
Los símbolos de los elementos pueden ser utilizados como abreviaciones para
nombrar al elemento, pero también se utilizan en fórmulas y ecuaciones para
indicar una cantidad relativa fija del mismo. El símbolo suele representar un
átomo del elemento. Sin embargo, los átomos tienen unas masas fijas,
denominadas masas atómicas relativas, así que los símbolos representan a
menudo una masa atómica del elemento o mol.
3.4.2.- ¿Cómo representamos
los cambios químicos?
ƒ Podemos decir que un cambio químico
consiste en que dos o más sustancias
reaccionan para formar otras nuevas.
ƒ Llamamos ecuación química a la
representación matemática que
corresponde a una reacción química.
Ejemplos de reacciones químicas:
Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- ⇄ 2PbSO4 + 2H2O.
3.4.3.- FÓRMULAS DE LOS COMPUESTOS
ƒ
LOS COMPUESTOS (sustancias cuyas moléculas o cristales están formadas por átomos
diferentes) se representan mediante fórmulas, compuestas por los símbolos de los átomos que
las constituyen, y unos subíndices que indican el número de átomos de cada clase que hay en la
molécula. Así, el metano es CH4, porque en su molécula hay cuatro átomos de hidrógeno y uno
de carbono. En las sustancias cristalinas como el cuarzo (dióxido de silicio, (SiO2), la fórmula
indica la proporción en que se encuentran los átomos, ya que el número de ellos es ilimitado: por
cada átomo de silicio hay dos de oxígeno.
ƒ
ƒ
ƒ
REACTIVOS Y PRODUCTOS
ƒ
ƒ
A las sustancias que entran en reacción se les llama
reactivos, sean estas elementos o compuestos, y a las que se forman en ella, productos de
reacción. Así cuando el metano reacciona con el oxígeno (se quema), se forma una llama que
desprende mucha energía y, finalmente quedan dos nuevos gases que son los productos:
dióxido de carbono y agua
CO2 + 2 H2O + energía
CH4 + 2 O2
Reactivos
productos
ƒ ECUACIONES
ƒ
ƒ
La ecuación química que representa a la reacción anterior es:
CH4 + 2 O2
CO2 + 2 H2O
que leeríamos del modo siguiente: Una
molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno, y se forma, como
producto de la reacción, una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de
agua. Los números que escribimos delante de las fórmulas, a los que llamamos
coeficientes, indican el número de moléculas o de átomos que intervienen en la
reacción. Entre la primera parte de la ecuación, la de los reactivos, y la segunda, la
de los productos, ponemos una flecha (
) para indicar el sentido en el que
transcurre la reacción.
Las reacciones químicas
En la naturaleza tienen lugar dos tipos de transformaciones: las físicas, que son
aquellas en las que no cambia la naturaleza de las sustancias que intervienen, y
las químicas, en las que sí se produce un cambio en su naturaleza.
La Química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de
las sustancias materiales, así como los cambios que en ellas se producen.
En las fábricas, en la atmósfera, en los automóviles, y en nuestro propio cuerpo…
se producen reacciones químicas continuamente…
¿QUÉ ES UNA REACCIÓN QUÍMICA?
Una reacción química es el proceso en el que una o más sustancias (llamadas
reactivos) se transforman en otras sustancias diferentes (llamadas productos
de la reacción).
Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro (que en el
lenguaje común se le llama herrumbre u orín), a partir del hierro y el oxígeno del
aire, reacción conocida como oxidación. En este ejemplo, los reactivos son el
oxígeno y el hierro, y el producto, el óxido de hierro.
En algunos casos, como en la combustión, las reacciones se producen de forma
rápida. En cambio otras reacciones, como la oxidación, tienen lugar con lentitud.
El desgaste que la lluvia ácida causa en las fachadas de los edificios y en las
estatuas es muy lento, pero las reacciones que se producen en la explosión de los
fuegos artificiales son muy rápidas. La mayoría de las reacciones tienen lugar a
una velocidad intermedia entre la de la erosión de la piedra y la de los fuegos
artificiales, que es casi instantánea.
FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN
En química es muy importante conocer la velocidad a la que ocurren las
reacciones y por qué tienen lugar a esa velocidad, ya que en unos casos nos
conviene acelerarlas y en otros, ralentizarlas.
Las reacciones químicas que se producen en el cuerpo humano tendrían lugar a
velocidades muy lentas si no tuvieran la “ayuda” de unas sustancias llamadas
enzimas, que aceleran estas reacciones millones de veces. Sin las enzimas, los
humanos y otros organismos vivos no podrían sobrevivir.
Las velocidades de reacción se ven alteradas también por otros factores. Por
ejemplo, si se calientan las sustancias reaccionantes (o reactivos), normalmente
aumenta la velocidad de reacción; si se enfrían, la reacción se ralentiza.
Para reaccionar, las partículas de las sustancias reaccionantes deben chocar entre
sí. El calor les proporciona más energía para moverse y, por tanto, aumenta la
probabilidad de que colisionen. Además, cuanto más fuerte colisionen, más fácil
será que se produzca la reacción. El enfriamiento tiene justo el efecto contrario.
Algunas reacciones son reversibles, es decir, pueden tener lugar en los dos
sentidos: los productos que se forman pueden, en determinadas condiciones,
reaccionar entre sí para dar de nuevo las sustancias iniciales. Al final, se llega a un
equilibrio entre los reactivos y los productos de la reacción.
REACCIONES EXOTÉRMICAS Y REACCIONES ENDOTÉRMICAS
En una reacción química se producen intercambios de energía, en forma
de calor. Se llaman exotérmicas a las reacciones que, cuando se
producen, desprenden calor. El ejemplo más claro de este tipo de
reacciones es la combustión de un trozo de madera o de carbón.
Se llaman endotérmicas a las reacciones que, para producirse, necesitan
que se les suministre calor a los reactivos.
Los ácidos y las bases
Si te paras a pensar en la cantidad de sustancias diferentes que puedes
encontrar en la cocina de tu casa, te darás cuenta de que la Química está
presente en muchas de nuestras acciones diarias.
Hay sustancias, como el vinagre, el zumo de limón o el zumo de naranja que
tienen sabor agrio, y las llamamos ácidos. Otras en cambio, como la lejía o el
amoníaco que se usan en tareas de limpieza, tienen propiedades muy
diferentes a los ácidos, y se llaman bases.
Nunca se te ocurra probar un producto químico o tocarlo sin conocer sus
propiedades, pues muchas de las sustancias de que están compuestos son
tóxicas o corrosivas y ¡es muy peligroso!
LOS ÁCIDOS
Los ácidos son sustancias que poseen un sabor agrio, que al ponerlos en contacto con algunos
metales (como el hierro o el cinc) los corroen, desprendiéndose gas hidrógeno, y que al reaccionar
con una base cualquiera originan una sustancia de naturaleza diferente a ambas, llamada sal.
Los más importantes, desde el punto de vista químico, por la gran cantidad de compuestos en los
que están presentes son: el ácido sulfúrico, el clorhídrico y el nítrico. Los tres son corrosivos e
irritantes; son por tanto peligrosos, por lo que se deben manejar con las debidas precauciones.
El sabor fuerte del limón o de la naranja se debe al ácido cítrico. El vinagre contiene otro ácido
que probablemente habrás oído nombrar: el ácido acético. Las baterías de los automóviles
contienen ácido sulfúrico (¡muy peligroso!, por eso cuando se agotan, hay que depositarlas en
puntos de recogida especiales, no se deben arrojar a un contenedor de basura normal).
Nuestro estómago segrega, entre otros, el ácido clorhídrico necesario para poder digerir los
alimentos.
El ácido nítrico se emplea para fabricar fertilizantes, plásticos, lacas y colorantes, entre otros
productos; disuelto en agua es lo que conocemos como “agua fuerte”, que se utiliza para limpiar.
Dos ácidos fundamentales para la vida son el ARN y el ADN. El ácido ribonucleico (ARN) está
presente en todas las células de cualquier organismo vivo. El ácido desoxirribonucleico (ADN)
es el principal componente de los cromosomas y es el material con el que están formados nuestros
genes; es el responsable, por tanto, de la herencia biológica.
Otro ácido que seguro te resultará familiar es el ácido acetilsalicílico, que se halla en la corteza
de los sauces y con el que se fabrica la aspirina.
El ácido fórmico aparece en el veneno que transportan en el aguijón las hormigas y algunos otros
insectos.
El ácido oleico se encuentra en el aceite de oliva. El ácido úrico está presente en pequeñas
cantidades en la orina humana, y en cantidades mayores en la orina de los pájaros y reptiles.
LAS BASES
Una base es una sustancia opuesta químicamente a un ácido, ya que al ponerlos
en contacto se neutralizan entre sí, originando otro tipo de sustancias llamadas
sales.
Las bases tienen sabor amargo y un tacto jabonoso.
Las más importantes desde el punto de vista químico son el amoníaco, con el que
se obtienen fertilizantes y multitud de productos químicos, y la sosa cáustica,
que se utiliza para fabricar, por ejemplo, papel, jabón, detergentes y productos
textiles.
Para indicar cómo de ácida o de básica es una sustancia, en Química se usa una
escala, llamada de pH, que va desde el valor 0 (que corresponde al valor más
ácido) hasta el valor 14 (que corresponde al valor más básico).
.
3.5.- APRENDE A
TRABAJAR EN CIENCIAS
ƒ FORMULACIÓN Y
NOMENCLATURA QUÍMICA
Los óxidos son las combinaciones binarias entre el oxígeno y todos los demás
elementos químicos a excepción de los gases nobles y el Flúor.
¿Cómo se formulan?
Los óxidos tienen la siguiente formula, que se aplica a todas las combinaciones: X2On, donde X es
el símbolo del elemento, el 2 corresponde a la valencia del oxígeno, la O es el símbolo del Oxígeno
y la n es la valencia del otro elemento, sea metal o no metal.
¿Cómo se nombran?
Para nombrar los óxidos se utilizan las 3 nomenclaturas, la tradicional la Sistemática y la
Stock.
Tradicional
Óxidos Básicos.- Provienen de la combinación entre el oxígeno y un metal. Si el metal con el que
se combina tiene una sola valencia se nombran con las palabras óxido de, y el nombre del metal
con el que se combina.
Ejemplos: CaO-------------------------------------Óxido de Calcio.
Na2O------------------------------------Óxido de Sodio.
Si el metal con el que se combina tiene dos valencias, se pone como en el de una valencia pero el
nombre del metal acaba en oso cuando actua con la valencia menor y en ico cuando actua con la
valencia mayor y se le quita el prefijo de.
Ejemplos: FeO-------------------------------------Óxido ferroso (El hierro tiene en este
caso valencia 2 y se simplifica).
Fe2O3-----------------------------------Óxido férrico (El hierro tiene en este caso valencia
3).
Óxidos Ácidos .- Provienen de la combinación entre el oxígeno y un no metal. Si el no metal con
el que se combina tiene una sola valencia se nombran con las palabras óxido de, y el nombre del
metal con el que se combina acabado en ico.
Ejemplo: B2O3------------------------------------Óxido bórico. Si el no metal con el que se
combina tiene dos o más valencias, se ponen al nombre las siguientes terminaciones:
Simbolo
Valencia
S, Se, Te
N, P, As, Sb
Prefijo
Sufijo
2
Hipo-
-oso
4
-----------------------
-oso
6
-----------------------
-ico
1
Hipo-
-oso
3
-----------------------
-oso
5
-----------------------
-ico
1
Hipo-
-oso
3
-----------------------
-oso
5
-----------------------
-ico
7
Per-
-ico
Cl, Br, I
Sistemática
Los óxidos, tanto ácidos como básicos se nombran escribiendo delante de la palabra
óxido y del nombre del elemento unos prefijos, que indican el número de atomos del
mismo elemento que tiene en esa molécula.
Prefijo
Número de átomos
mono-
1
di-
2
tri-
3
tetra-
4
penta-
5
hexa-
6
hepta-
7
octo-
8
La nomenclatura se aplica a la formula que ya está simplificada. El prefijo mono se
puede suprimirse, esto significa que si un elemento no tiene prefijo significa que solo
interviene un átomo de ese elemento en la misma formula.
Ejemplos:
As2S3-------------------------------------Trisulfuro de diarsénico.
PF5----------------------------------------Pentafluoruro de fósforo.
Stock
Los óxidos, tanto ácidos como básicos se nombran mediante las palabras óxido de
seguida del nombre del elemento y un paréntesis donde se pone la valencia del
elemento en números romanos, tal y como estaba al principio sin simplificar. Si un
elemento tiene solo una valencia no se pone paréntesis.
Ejemplos:
Fe2O3-------------------------------------Óxido de Hierro (III).
SO3----------------------------------------Óxido de Azufre (VI) Está simplificado.
FeO-----------------------------------------Óxido de Hierro (II) Está simplificado.
Na2O-------------------------------------- Óxido de Sodio. No se pone paréntesis
porque el Sodio solo tiene una valencia.
Los hidruros son compuestos binarios formados por átomos de Hidrógeno y
de otro elemento, y hay tres tipos: Hidruros Metálicos, Ácidos Hidrácidos y los
Hidruros Volátiles.
¿Cómo se formulan?
Hidruros Metálicos.- Para formular los hidruros metálicos se escribe primero el
símbolo del metal, a continuación el símbolo del Hidrógeno (H) y después la valencia del
metal. Fórmula: XHn
Ácidos Hidrácidos .- Para formular los ácidos hidrácidos se escribe primero el símbolo
del Hidrógeno (H), a continuación la valencia del no metal y por últimos el símbolo del
Azufre, Selenio, Teluro, Flúor, Cloro, Bromo o Yodo. Fórmula: XnH
Hidruros Volátiles.- Para formular los hidruros volátiles se escribe primero el símbolo
del nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio, boro, carbono o silicio, a continuación el
símbolo del Hidrógeno (H) y después la valencia del no metal correspondiente.
Fórmula: XHn
¿Cómo se nombran?
Hidruros Metálicos
Provienen de la combinación entre el Hidrógeno y un metal. Si el metal con el que se
combina tiene una sola valencia se nombran con las palabras Hidruro de, y el nombre
del metal con el que se combina. En las demás nomenclaturas que igual que en los
óxidos, lo único que en vez de óxido se pone hidruro.
Ejemplos:
Tradicional
Stock
Sistemática.
CaH2----------------Hidruro de Calcio / Hidruro de Calcio / Dihidruro de Calcio.
NaH-----------------Hidruro de Sodio / Hidruro de Sodio / Hidruro de Sodio.
Si el metal con el que se combina tiene dos valencias, se pone como en el de una
valencia pero el nombre del metal acaba en oso cuando actúa con la valencia menor y
en ico cuando actúa con la valencia mayor y se le quita el prefijo de.
Ejemplos:
FeH3-------------------------------------Hidruro ferrico.
FeH2-------------------------------------Hidruro ferroso.
ƒ Ácidos Hidrácidos
ƒ Son las combinaciones binarias entre el Hidrógeno y los siguientes
no metales:
ƒ Elemento Valencia Elemento
Valencia
ƒ Azufre
2
Flúor
1 Cloro
ƒ Selenio
Bromo
ƒ Teluro
Yodo
ƒ Los Ácidos Hidrácidos solo se nombran en las nomenclaturas
Tradicional y Sistemática, y no en la Sock.
ƒ Tradicional
ƒ Se nombran con la palabra ácido seguida del nombre del no metal
terminado en hídrico.
ƒ Ejemplos:
ƒ HCl-------------------------------------Ácido Clorhídrico.
ƒ H2S-------------------------------------Ácido Sulfhídrico.
Sistemática
Se nombran primero poniendo el nombre del no metal acabado en uro. y sigue
con las palabras de hidrógeno.
Ejemplos:
HCl-------------------------------------Cloruro de hidrógeno.
H2S-------------------------------------Sulfuro de hidrógeno.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Hidruros Volatiles
Son las combinaciones del hidrógeno con los siguientes elementos
químicos, y que contienen las siguientes valencias:
Elemento
Símbolo
Valencia
Nitrógeno
N
3
Fósforo
P
3
Arsénico
As
3
Antimonio
Sb
3
Boro
B
3
Carbono
C
4
Silicio
Si
4
Los Hidruros Volátiles se nombran en la sistemática, en vez de la tradicional
tienen un nombre especial cada uno de ellos, y se indican en este cuadro:
Formula
Nombre Común
Sistemática
NH3
Amoniaco
Trihidruro de Nitrógeno
PH3
Fosfina
Trihidruro de fósforo
AsH3
Arsina
Trihidruro de arsénico
SbH3
Estibina
Trihidruro de antimonio
BH3
Borano
Trihidruro de boro
CH4
Metano
Tetrahidruro de carbono
Silano
Tetrahidruro de silicio
SiH4
Los Hidruros Volátiles no se nombran en la Stock.
ƒ
ƒ
ÁCIDOS OXOÁCIDOS
Los ácidos oxoácidos son compuestos formados por: oxígeno-hidrógeno-no metal cuya fórmula
general es: Hn Xm Op ,donde X representa, en general, un no metal y n, m, p el número de átomos
de cada uno de ellos. X puede ser también un metal de transición de estado de oxidación elevado
como cromo, manganeso, tecnecio, molibdeno, etc. Cuando se encuentran en disolución acuosa,
dejan protones en libertad, dando propiedades ácidas a las disoluciones. La IUPAC admite la
nomenclatura tradicional de estos compuestos, utilizando el nombre genérico de ácido y los prefijos
y sufijos que indicamos a continuación. Los ácidos oxoácidos se obtienen añadiendo al óxido
correspondiente (anhídrido) una molécula de agua.
ANHÍDRIDO + H2O ===>> ÁCIDO
(II) SO + H2O -> H2SO2 ácido hiposulfuroso
(IV) SO2 + H2O -> H2SO3 ácido sulfuroso
(VI) SO3 + H2O -> H2SO4 ácido sulfúrico
(I)
Cl2O + H2O -> HClO ácido hipocloroso
(III) Cl2O3 + H2O -> HClO2 ácido cloroso
(V) Cl2O5 + H2O -> HClO3 ácido clórico
(VII) Cl2O7 + H2O -> HClO4 ácido perclórico
(IV) CO2 + H2O -> H2CO3 ácido carbónico
(IV) SiO2 + H2O -> H2SiO3 ácido silícico
ƒ
FÓRMULA
HClO
NOMENCLATURA SISTEMÁ
SISTEMÁTICA Y STOC
oxoclorato (I) de hidrógeno
NOMENCLATURA TRADICIONAL
ácido hipocloroso
ácido oxocló
oxoclórico
HClO2
dioxoclorato (III) de hidró
hidrógeno
ácido cloroso
ácido dioxocló
dioxoclórico (III)
HClO3
trioxoclorato (V) de hidró
hidrógeno
ácido cló
clórico
trioxocló
trioxoclórico (V)
HClO4
tetraoxoclorato (VII) de hidró
hidrógeno
ácido percló
perclórico
ácido teclaoxocló
teclaoxoclórico (VII)
H2SO3
trioxosulfato (IV) de hidró
hidrógeno
ácido sulfuroso
trioxosulfú
trioxosulfúrico (IV)
H2SO4
tetraoxosulfato (VI) de hidró
hidrógeno
ácido sulfú
sulfúrico
tetraoxosulfú
tetraoxosulfúrico (VI)
H2CO3
trioxocarbonato (IV) de hidró
hidrógeno
trioxocarbó
trioxocarbónico (IV)
ácido carbó
carbónico
ƒ Los hidróxidos se caracterizan por tener el grupo OH, llamado hidróxido, de valencia -1, unido a un metal.
Estos compuestos se llaman hidróxidos (o bases) por
el carácter básico de sus disoluciones acuosas.
Según la IUPAC, se nombran con la palabra genérica
hidróxido seguida del metal correspondiente en
genitivo; si el metal necesita especificar la valencia,
se utiliza la notación de Stock. El grupo hidróxido se
coloca siempre a la derecha por ser más
electronegativo que el metal.
ƒ FÓRMULA
SISTEMÁTICA
hidróxido de hierro (II)
ƒ Fe(OH)2
ƒ Hg2(OH)2
hidróxido de mercurio
(Hg2+2 no simplificar)
ƒ NaOH
hidróxido de sodio
Hg(OH)2
hidróxido de mercurio (II)
Al(OH)3
hidróxido de aluminio
KOH
hidróxido de potasio
NOMENCLATURA EN QUÍMICA INORGÁNICA
Se escribe siempre en primer lugar el símbolo del elemento o radical menos electronegativo (menor capacidad de
atraer electrones) y a continuación el del elemento o radical más electronegativo (mayor capacidad de atraer
electrones). Se nombran en orden inverso.
Se intercambian las valencias de los elementos o los radicales, colocándolas en forma de subíndices. Estos
subíndices se simplifican, si se puede, teniendo en cuenta que deben ser números enteros y que el 1 no se
escribe.
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomienda el uso de la nomenclatura sistemática, la
más extendida, y la de Stock o funcional, utilizada sobre todo para nombrar óxidos, hidruros y hidróxidos.
En la nomenclatura sistemática de los óxidos la palabra genérica ‘óxido’ va precedida de los prefijos griegos
mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- o hepta-, según el número de oxígenos que existan; a continuación se indica,
de la misma forma, la proporción del segundo elemento. Por ejemplo, N2O5, pentaóxido de dinitrógeno. En
algunas ocasiones se puede prescindir del prefijo mono- (CaO, óxido de calcio). En la nomenclatura de Stock no
se utilizan prefijos. Los óxidos se nombran con la palabra ‘óxido’ seguida del nombre del otro elemento y su
valencia entre paréntesis; siguiendo con el ejemplo: N2O5, óxido de nitrógeno (V). Si el elemento que se combina
con el oxígeno tiene valencia única, no es necesario indicarla; así, Li2O es óxido de litio.
En los hidruros metálicos el hidrógeno actúa con valencia -1 y se nombran con la palabra genérica ‘hidruro’
seguida del nombre del metal. El número de átomos de hidrógeno se indica mediante prefijos numerales; por
ejemplo, AuH3, trihidruro de oro. En la nomenclatura funcional se nombran con la palabra ‘hidruro’ seguida del
nombre del metal y su valencia correspondiente, salvo que la valencia sea única (AuH3, hidruro de oro (III)).
En los hidruros no metálicos el hidrógeno actúa con valencia +1 y los no metales con sus respectivas valencias
negativas; se nombran añadiendo el sufijo -uro al no metal. Por ejemplo, HCl, cloruro de hidrógeno.
Los hidróxidos se nombran con la palabra ‘hidróxido’ seguida del nombre del metal, indicando con prefijos
numerales sus proporciones; por ejemplo, Mg(OH)2, dihidróxido de magnesio. En la nomenclatura de Stock no se
utilizan los prefijos: al nombre del metal se le añade su valencia, aunque ésta se omite cuando es única; por
ejemplo, Mg(OH)2, hidróxido de magnesio.
En la nomenclatura sistemática, los ácidos oxoácidos se nombran como compuestos binarios en los que el
constituyente negativo (anión) es poliatómico; se utiliza el sufijo -ato para el anión y se especifica la valencia del
elemento central mediante números romanos entre paréntesis, seguida de la palabra ‘hidrógeno’; por ejemplo,
HClO, oxoclorato (I) de hidrógeno. Para estos ácidos, la IUPAC admite la nomenclatura tradicional (HClO, ácido
hipocloroso).
NOMENCLATURA
Los compuestos binarios inorgánicos contienen dos elementos diferentes y se denominan con el
nombre del elemento menos metálico terminado en -uro seguido del nombre del elemento más
metálico. Se formula al revés, primero se escribe el símbolo del elemento más metálico y a
continuación el símbolo del menos metálico. Por ejemplo, NaCl, cloruro de sodio; CaS, sulfuro de
calcio; MgO, óxido de magnesio, y SiN, nitruro de silicio. Cuando la relación atómica es distinta de
1:1, suele añadirse un prefijo al nombre: CS2, disulfuro de carbono; GeCl4, tetracloruro de
germanio; SF6, hexafluoruro de azufre; NO2, dióxido de nitrógeno, y N2O4, tetróxido de dinitrógeno.
Muchos grupos de elementos deben sus nombres a los iones que forman: nitrato, NO3-; sulfato,
SO42-, y fosfato, PO43-. El sufijo -ato indica generalmente la presencia de oxígeno. El ion positivo
NH4+ se denomina amonio, como en NH4Cl, cloruro de amonio, o (NH4)3PO4, fosfato de amonio.
Existen normas para denominar compuestos más complicados, pero en muchos casos reciben
nombres triviales o comunes (por ejemplo, Na2B4O7·10H2O, bórax) o nombres patentados
(hexametafosfato de sodio, calgón). Estos nombres fuera de las reglas generales pueden ser útiles
y de fácil uso, pero suelen ser difíciles de interpretar.
La tabla siguiente recoge los nombres y fórmulas de los iones inorgánicos poliatómicos más
comunes. Éstos forman compuestos combinándose de tal modo que la carga neta de toda la
molécula es cero. La suma de las cargas de los iones positivos es igual a la suma de las cargas de
los iones negativos. Cuando los compuestos se forman a partir de disoluciones acuosas se
obtienen los denominados hidratos, que contienen moléculas de agua, como es el caso del bórax,
que en realidad es el tetraborato disódico decahidratado (éste es un buen ejemplo de las ventajas
y desventajas de utilizar nombres triviales).
En la tabla, el sufijo -ito indica la existencia de un número menor de átomos de oxígeno que en el
ion -ato correspondiente, y con el prefijo hipo- empleado con el sufijo -ito, se expresa una cantidad
aún menor. El prefijo per- indica más número de átomos de oxígeno, o una carga negativa menor,
que el ion -ato correspondiente.
FÓRMULAS QUÍMICAS
La mayoría de las sustancias son compuestos formados por combinaciones de
átomos. La fórmula del agua, H2O, indica que por cada dos átomos de hidrógeno
está presente un átomo de oxígeno. La fórmula muestra así mismo que el agua es
eléctricamente neutra, e indica también que (debido a que las masas atómicas son
H = 1,01, O = 16,00) 2,02 unidades de masa de hidrógeno se combinan con 16,00
unidades de masa de oxígeno para producir 18,02 unidades de masa de agua.
Puesto que las masas relativas permanecen constantes, las unidades de masa
pueden ser expresadas en toneladas, kilogramos, libras o cualquier otra unidad
siempre que la masa de todas las sustancias sea expresada en las mismas
unidades.
En forma similar, la fórmula del dióxido de carbono es CO2; la del octano, C8H18; la
del oxígeno, O2 y la de la cera de velas (parafina) CH2. En cada caso, los
subíndices (dado por supuesto que significa 1 si no aparece ningún subíndice)
muestran el número relativo de átomos de cada elemento en la sustancia. El CO2
tiene 1 C por cada 2 O, y el CH2 tiene 1 C por cada 2 H.
Pero, ¿por qué escribir O2 y C8H18 en lugar de escribir simplemente O y C4H9, que
indican las mismas relaciones atómicas y de masas? Los experimentos demuestran
que el oxígeno atmosférico no consiste en átomos individuales (O), sino en
moléculas formadas por parejas de átomos (O2); la relación entre el carbono y el
hidrógeno en las moléculas de octano es de C 8 y H 18 y no otra combinación de
átomos de carbono y de hidrógeno. Las fórmulas del oxígeno atmosférico y del
octano son ejemplos de fórmulas moleculares. El agua está formada por moléculas
de H2O, y el dióxido de carbono por moléculas de CO2. Por eso el H2O y el CO2 son
fórmulas moleculares. Sin embargo, la cera de las velas (CH2), por ejemplo, no está
formada por moléculas que contienen un átomo de carbono y dos átomos de
hidrógeno, sino que en realidad consiste en cadenas muy largas de átomos de
carbono, en las cuales la mayoría de éstos están unidos a dos átomos de
hidrógeno además de estar unidos a los dos átomos de carbono vecinos en la
cadena. Estas fórmulas, que expresan la composición atómica relativa correcta,
pero no la fórmula molecular, se llaman fórmulas empíricas.
Se puede decir que todas las fórmulas que son múltiplos de proporciones más
simples, representan moléculas: las fórmulas H2O2 y C2H6 representan a los
compuestos peróxido de hidrógeno y etano. Y a su vez puede decirse que las
fórmulas que presentan relaciones atómicas simples son fórmulas empíricas, a
menos que la evidencia muestre lo contrario. Por ejemplo, las fórmulas NaCl y
Fe2O3 son empíricas; la primera representa al cloruro de sodio (sal común) y la
última al óxido de hierro (orín), pero en esos compuestos no están presentes
moléculas individuales de NaCl o Fe2O3.
VOCABULARIO
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Agitación térmica
Cambios de estado
Cambio químico
Compuesto
Ecuación química
Elemento
Fórmula
Fuerzas de cohesión
Símbolo
Sustancia molecular
LA QUÍMICA EN LA ALIMENTACIÓN
Las hambrunas en Europa se acabaron cuando comenzamos a comprender la química de la alimentación de las
plantas, es decir, cuáles son los nutrientes que necesitan para su desarrollo. Hoy sabemos que el aumento de
una cosecha depende aproximadamente en un 25% del laboreo mecánico de las tierras; otro 25% de la calidad
de las semillas, y nada menos que un 50% de los abonos utilizados, que son sustancias químicas sencillas, en
forma de sales solubles, que aportan a la planta el nitrógeno, fósforo, potasio, etc., que esta absorbe a través de
sus raíces. En la siguiente ilustración pueden verse las etapas por las que pasan algunos alimentos vegetales
desde su recolección hasta que están preparados para el consumo. Si la producción de alimentos vegetales y
animales es un factor decisivo para el abastecimiento de nuestras necesidades alimenticias, no lo es menos su
conservación. Cuando se recoge una cosecha, por ejemplo, de tomates, no podemos consumirlos todos en poco
tiempo, así que, o aprendemos a conservarlos, o habrá que tirarlos en su mayor parte. Lo mismo ocurre con las
frutas, las legumbres, los pescados, las carnes. Saber conservar los alimentos es tan importante como
producirlos. La industria de conservación de alimentos proporciona trabajo a muchísima gente y enriquece a todo
el país. La conservación de alimentos no solo implica una serie de técnicas como la cocción, la pasteurización, la
liofilización, etc., sino también el uso de una serie de productos químicos que controlan un montón de reacciones
químicas, en concreto para mantener el color, sabor, olor, grado de acidez, grado de humedad, textura, etc.
Conservar un alimento significa paralizar las reacciones de oxidación, descomposición, etc., que naturalmente se
darían de no intervenir nosotros, así como matar o paralizar a los microorganismos que llevan y que provocarían
su descomposición. Mencionaremos solo algunas de las sustancias químicas que más se utilizan:
• El azúcar. Para la conservación de frutas y fabricación de mermeladas, zumos,
jaleas, compotas, etc. El azúcar absorbe el agua de las células de los microorganismos,
que mueren por deshidratación.
• La sal. Para conservar pescados y carnes, fundamentalmente. Su mecanismo de acción es similar al del azúcar.
• El vinagre. La acidez inhibe el crecimiento de algunos microorganismos.
• El alcohol. Es ideal para conservar la vainilla y las esencias de frutas que han de usarse en repostería, porque al
calentarse en el horno se volatiliza por completo.
• Los antioxidantes. Los más usuales suelen ser los que impiden el enrarecimiento de las grasas (como el propilgalato). También los que evitan que las frutas
y otros vegetales tomen un color pardo (como el ácido ascórbico o el disulfuro de
carbono).
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Recolección
Transporte de la materia prima
Escaldado
Recepción de la materia prima
Selección y
clasificación
Remojo y lavado
Pelado y despepitado Envasado
Cerrado hermético
Vaciado de aire
Esterilización Enfriamiento
Almacenamiento y embalaje Etiquetado
ƒ La agitación térmica es el movimiento caótico que tienen las
moléculas dependiendo de la temperatura y del estado de
agregación.
ƒ Cambios Químicos: Son procesos en los que cambia la
naturaleza de las sustancias, además de formarse otras nuevas.
ƒ Ejemplos:
ƒ Combustión: Si quemamos un papel, se transforma en cenizas y,
durante el proceso, se desprende humo. (Inicialmente, tendríamos
papel y oxígeno, al concluir el cambio químico tenemos cenizas y
dióxido de carbono, sustancias diferentes a las iniciales).
ƒ Corrosión: Si dejamos un trozo de hierro a la intemperie, se oxida
y pierde sus propiedades iniciales. (Las sustancias iniciales serían
hierro y oxígeno, la sustancia final es óxido de hierro, con unas
propiedades totalmente diferentes a las de las sustancias
iniciales).
ƒ Cambio de estado
ƒ En física y química se denomina cambio de estado a la evolución de
la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un
cambio en su composición. Los tres estados básicos son el sólido, el
líquido y el gaseoso.
ƒ La siguiente tabla indica cómo se denominan los cambios de estado:
ƒ Inicial\FinalSólidoLíquidoGasSólidofusiónSublimación,
sublimación progresiva o sublimación
directaLíquidosolidificaciónevaporación o ebulliciónGassublimación
inversa o regresivacondensación y licuefacción (Licuación)
ƒ También se puede ver claramente con el siguiente gráfico:
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