1 FORMULACIÓN INORGÁNICA Los elementos

1
FORMULACIÓN INORGÁNICA
Los elementos que vamos a considerar y sus estados de oxidación más frecuentes son los que aparecen
en la siguiente tabla:
I
II
H
+1
-1
Li
+1
Be
+2
Na
+1
Mg
+2
K
+1
Ca
+2
Rb
+1
Sr
+2
Cs
+1
Ba
+2
III IV V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII XIV
XV
XVI
XVII
B
C
N
O
F
-1
+3 +2,4 +1,2,3,4,5 -2,1
-3 - 4
-3
S
Cr
Cl
Mn
Fe Co
Ni
Cu Zn Al
Si
P
+2,3,6 +2,3,4,6,7 +2,3 +2,3 +2,3 +1,2 +2 +3 +4
+1,3,5
+2,4,6 +1,3,5,
-3
-2
7
-1
Pd Ag Cd
As
Se
Br
+2,4 +1
+2
+3,5
+2,4,6 +1,3,5,
7
-3
-2
-1
I
Pt
Au Hg
Sn
Sb
Te
+2,4 +1,3 +1,2
+2,4
+3,5
+2,4,6 +1,3,5,
7
-3
-2
-1
Pb
Bi
+2,4
+3
Utilizaremos la nomenclatura clásica, tradicional o funcional y la de la IUPAC . Dentro de las normas
de la IUPAC distinguiremos la nomenclatura sistemática y la notación de Stock.
SUSTANCIAS SIMPLES
Son las que están formadas por átomos de un sólo elemento.
Por ejemplo: Fe: Hierro; Se: Selenio, C: Carbono.
Algunas sustancias simples existen en forma de moléculas diatómicas. De estas las más importantes
son:
FORMULA
NOMBRE CLÁSICO
IUPAC
H2
F2
Cl2
Br2
I2
O2
N2
O3
Hidrógeno
Flúor
Cloro
Bromo
Yodo
Oxígeno
Nitrógeno
Ozono
Dihidrógeno
Diflúor
Dicloro
Dibromo
Diyodo
Dioxígeno
Dinitrógeno
Trioxígeno
Utilizaremos las siguientes abreviaturas a lo largo de estos apuntes:
E: símbolo de un elemento cualquiera .
E(v) : símbolo de un elemento con valencia v en nº romanos.
M: símbolo de un metal
XV
III
2
1. COMBINACIONES BINARIAS DEL HIDRÓGENO
1.a Hidruros metálicos
Son combinaciones de un metal con el ión hidruro H –
Fórmula general : M Hx siendo x el estado de oxidación del metal
Nomenclatura:
• Sistemática : numeralhidruro de metal
• Stock:
hidruro de M(v)
• Clásica:
hidruro de metal , o hidruro –raizmetal-ico ( si sólo tiene un nº de oxidación )
-oso ( v menor)
hidruro- raizmetal
- ico ( v mayor)
A la nomenclatura clásica se la llama también funcional y tradicional.
Fórmula
N. Sistemática
Stock
Tradicional
CaH2
FeH2
PbH4
dihidruro de calcio
hidruro de Ca (II)
dihidruro de hierro
hidruro de Fe (II)
tetrahidruro de plomo hidruro de Pb (IV)
hidruro cálcico o de calcio
hidruro ferroso
hidruro plúmbico
1.b. Hidruros de los no metales
Al formular los hidruros de los no metales tendremos en cuenta el convenio aceptado por la IUPAC
que recomienda escribir más a la izquierda de la fórmula el elemento que está más a la izquierda en
la siguiente lista:
Metales, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, I, Br, Cl, O, F
1.b.1. Hidrácidos
Son combinaciones de uno de los siguientes no metales con el ión H+ : F, Cl, Br, I, S, Se, Te.
Fórmula :HxE
Nomenclatura:
• Sistemática: raiz no metal-uro de numeralhidrógeno
• Stock: no se usa
• Clásica: ácido raiz no metal-hídrico
Fórmula
N. Sistemática
Stock
Tradicional
HF
fluoruo de (mono)hidrógeno
---
ácido florhídrico
H2S
sulfuro de (di)hidrógeno
---
ácido sulfhídrico
1.b.2. Hidruros de otros no metales
Las combinaciones del H con los siguientes no metales no tienen carácter ácido por ello se les
estudia aparte. Suelen denominarse con nombres propios :
Fórmula
NH3
PH3
AsH3
SbH3
CH4
SiH4
BH3
H2O
N. Sistemática
tridruro de nitrógeno
tridruro de fósforo
trihidruro de arsenio
trihidruro de antimonio
tetrahidruro de silicio
trihidruro de boro
Tradicional
amoníaco
fosfina
arsina
estibina
metano
silano
borano
agua
3
2. COMBINACIONES BINARIAS DEL OXÍGENO.
2.a. Óxidos metálicos ( Óxidos básicos)
Son combinaciones de un metal con el ión óxido: O2Fórmula general: M2Ox . Si x es par se puede simplificar
Nomenclatura:
• Sistemática: numeral-óxido de numeral-M. Si el numeral es mono- se puede suprimir, siempre
que la supresión no induzca a ningún error.
• Stock: óxido de M(v)
• Tradicional: óxido raiz-M- ico ó óxido de M, si M tiene una sola valencia.
-oso (para v menor)
Óxido raiz-M
-ico (para v mayor)
Fórmula
N. Sistemática
Stok
Tradicional
K2O
Ni2O3
Cu2O
CuO
(mon) óxido de disodio
trióxido de diniquel
(mon)óxido de dicobre
(mon)óxido de monocobre
óxido de Na(I)
óxido de Ni (III)
óxido de Cu(I)
óxido de Cu(II)
óxido sódico, óxido de sodio
óxido niquélico
óxido cupruso
óxido cúprico
2.b. Óxido no metálicos ( Óxidos ácidos, anhídridos)
Son combinaciones de un no metal con el ión óxido: O2 –
Fórmula general: E2Ox . se simplifica si la v de E es par.
Nomenclatura:
• Sistemática: numeral-óxido de numeral-E. Si el numeral es mono- se puede suprimir, siempre
que la supresión no induzca a ningún error.
• Stock: óxido de E(v)
• Tradicional: se llaman anhídridos. Se nombran con la palabra anhídrido seguida del nombre del
no metal con los siguientes sufijos o prefijos;
• No metal con una sóla valencia: anhídrido raiz- E- ico
-oso (v menor)
• No metal con 2 valencias: Anhídrido raiz-E
-ico (v mayor)
• No metal con 3 valencias: Anhídrido hipo-raiz-E-oso ( v menor)
Anhídrido raiz-E-oso
(v intermedia)
Anhídrido raiz-E-ico
(v mayor)
•
No metal con 4 valencias: Anhídrido hipo-raiz-E-oso
Anhídrido raiz-E-oso
Anhídrido raiz-E-ico
Anhídrido per-raiz-E-ico
Fórmula
B2O3
SO2
SO3
Cl2O
Cl2O3
Cl2O5
Cl2O7
N. Sistemática
trióxido de diboro
dióxido de (mono)azufre
trióxido de (mono)azufre
monóxido de dicloro
trióxido de dicl oro
pentaóxido de dicloro
heptaóxido de dicloro
Stok
óxido de B(III)
óxido de S (IV)
óxido de S (VI)
óxido de Cl (I)
óxido de Cl (III)
óxido de Cl(V)
óxido de Cl(VII)
( v menor)
( v 2ª)
( v 3ª)
( v mayor)
Tradicional
anhídrido bórico, o de boro
anhídrido sulfúroso
anhídrido sulfúrico
anhídrido hipocloroso
anhídrido cloroso
anhídrido clórico
anhídrido perclórico
Óxidos especiales de algunos elementos.
El Cr, Mn y N presentan unos óxidos que no siguen las normas generales al nombrarles
clásicamente. Vamos a estudiarlos individualmente.
Cromo.
4
Cuando el Cr actúa con nº de oxidación +2 y +3 se forman óxidos de carácter básico. Por tanto en la
nomenclatura clásica se llamarían:
CrO : óxido cromoso
Cr2O3 : óxido crómico.
Si actúa con +3 y +6 los óxidos que se forman tienen carácter ácido: se nombran como anhídridos.
Vemos que cuando actúa con +3 el óxido que se forma tiene un doble carácter: básico y ácido. Se le
puede nombrar como óxido o como anhídrido.
Cr2O3 : anhídrido cromoso
CrO3 : anhídrido crómico
Manganeso ( 2,3,4,6,7)
Mn2O7 anhidrido permangánico
MnO oxído manganoso
Mn2O3 óxido mangánico
MnO2 bióxido de manganeso
MnO3 anhidrido mangánico
Nitrógeno ( 1,2,3,4,5)
N2O óxido nitroso
NO2 bióxido de nitrógeno
NO óxido nítrico
N2O5 anhidrido nítrico
N2O3 anhidrido nitroso
2.c. Peróxidos
Son combinaciones de los metales con el ión peroxido. O22 -.
Fórmula : M2 (O2)x . Si x es par se simplifica.
Nomenclatura:
• Sistemática: igual que en los óxidos normales.
• Stock: peróxido de M ( v)
• Tradicional: igual que los normales, pero cambiando la palabra óxido por peróxido.
Fórmula
Na2O2
Mg O2
Cu2O2
Cu O2
N. Sistemática
dióxido de disodio
dióxido de magnesio
dióxido de dicobre
dióxido de monocobre
Stok
peróxido de Na (I)
peróxido de Mg (II)
peróxido de Cu(I)
peróxido de Cu(II)
Tradicional
peróxido de sodio, o sódico
peróxido de magnesio
peróxido cuproso
peróxido cúprico
Hay un peróxido especial que es el peróxido de hidrógeno: H2O2, llamado vulgarmente agua
oxiganada.
3. OTRAS COMBINACIONES BINARIAS
3.a. Combinaciones binarias entre un metal y un no metal: sales binarias.
Son compuestos que se puede considerar que derivan de los hidrácidos en los que se ha sustituido
el H por un metal.
Fórmula: My Ex . Donde M es el símbolo de un metal de estado de oxidación +x , y E el símbolo de
un no metal de estado de oxidación - y. Si “x” e “y” son divisibles se simplifica.
Nomenclatura:
• Sistemática: numeral-raiz-E-uro de numeral-M
• Sock: raiz-E-uro de M (v)
• Clásica: raiz-E-uro de M , o raiz-E-uro raiz- M-ico si M tiene un sólo estado de oxidación. Si M
tiene 2 estados de oxidación ( no más) se utilizan los sufijos –oso e –ico.
Fórmula
Ca F2
Fe S
Fe2 S3
N. Sistemática
difluoruro de calcio
monosulfuro de hierro
sulfuro de monohierro
trisulfuro de dihierro
Stok
fluoruro de Ca(II)
sulfuro de Fe(II)
Tradicional
fluoruro de calcio, o cálcico.
sulfuro ferroso
sulfuro de Fe(III)
sulfuro férrico
3.b Combinaciones entre dos no metales
Se formulan colocando delante el símbolo del elemnto más electropositivo seguido del más
electronegativo, intercambiando los nº de oxidación y simplificando.
Formula: Ey E*x
5
Nomenclatura:
• Sistemática ( es la única que se utiliza): numeral- raiz E*- uro de numeral-E
Fórmula
N. Sistemática
CCl4
P Br5
SiC
tetracloruro de carbono
pentabromuro de fósforo
carburo de silicio.
4. HIDRÓXIDOS
Son combinaciones entre un metal y el ión hidróxido: OH –
Fórmula: M (OH)x
Nomenclatura:
• Sistemática: numeral-hidróxido de M
• Stock: hidróxido de M (v)
• Clásica: hidróxido de M, o hidróxido raiz-M-ico, si M un sólo nº ox. Si M tiene 2 nº de ox. Se
usan los sufijos –oso, -ico. ( El Cr y el Mn forman hidróxidos con los mismos nº de ox con los que
forman óxidos básicos: +2, y +3)
Fórmula
Cd (OH)2
Au (OH)3
KOH
N. Sistemática
Dihidróxido de cadmio
Trihidróxido de oro
Hidróxido de potasio
Stok
Hidróxido de Cd (II)
Hidróxido de Au(III)
Hidróxido de K (I)
Tradicional
Hidróxido de cadmio
Hidróxido aurico
Hidróxido de potasio
5. OXOÁCIDOS
Son compuestos formados por la unión de un elemento, que generalmente es un no metal o alguno
de los metales de transición, con oxígeno e hidrógeno.
Fórmula: Ha Eb Oc
.
Como el oxígeno actúa con nº de oxidación -2 y el hidrógeno +1, el nº de oxidación de E ha de ser
positivo. Los subíndices a, b y c han de ser nº enteros que cumplan la siguiente ecuación:
a (+1) + b( nº oxd de E) + c (-2) = 0
Nomenclatura:
• Sistemática: numeral-oxo-numeral-raiz-E-ato (v) de (numeral)-hidrógeno .
En general, se suelen suprimir los numerales que sean innecesarios.
• Stock: ácido numeral-oxo-numeral-raiz-E-ico (v)
• Clásica: se nombran igual que los óxidos ácidos, cambiando la palabra anhídrido por ácido.
Fórmula
H2 CO 3
HClO2
H2 S O4
HClO4
N. Sistemática
Stock
Clásica
Trioxocarbonato(IV) de
(di)hidrógeno
Dioxoclorato (III) de
hidrógeno
Tetraoxosulfato (VI) de
dihidrógeno
Tetraoxoclorato (VII) de
hidrógeno
Ác. Trioxocarbónico
(IV)
Ác. carbónico
Äc. Dioxoclórico (III)
Ác. cloroso
Ác tetraoxosulfúrico
(VI)
Äc.Tetraoxoclórico
(VII)
Forman ácidos el nitrógeno (3,5) el cromo (3,6) y el Mn (6,7)
Ác. sulfúrico
Ác. perclórico
6
5.a. Ácidos Polihidratados
Algunos elementos( P, As, Sb, Si, B), para un mismo estado de oxidación dan lugar a varios ácidos
que sólo difieren en el grado de hidratación. Para diferenciar estos ácidos entre sí se utilizan, dentro
de la nomenclatura clásica los prefijos meta- ( mínimo grado de hidratación ) y orto- ( máximo grado
de hidratación).
Los ácidos estudiados hasta ahora son ácidos meta- y no hace falta indicarlo.
La fórmula de los ácidos orto se obtiene mediante: fórmula ácido meta + H2 O
Ejemplo:
Ácido Ortofosfórico ( fosfórico): HPO3 + H2O = H3 PO4
Ácido Ortosiícico (silícico) : H2SiO3 + H2 O = H4SiO4
Estos ácidos se distinguen por llevar siempre 3 ó 4 átomos de H
Cuando al nombrarlos no se indica prefijo se está refiriendo a la forma ORTO
5.b. Diácidos
También existen los ácidos ( que se obtienen al dimerizarse otros ácidos con pérdida de una
molécula de agua. Se indica este hecho con el prefijo di- ( S, Se Cr) o piro- (P, As, Sb)
Sus fórmulas se obtienen:
• Si el nº de oxd del E es impar: 2 ortoácido – H2O = diácido
2 H3 PO4 - H2O = H4 P2 O7
•
Ac. Difosfórico o pirofosfórico
Si el nº de oxd. del E es par: 2 metaácido – H2O = diácido
2 H2SO3 - H2O = H4 S 2 O5
En resumen a partir del doble del correspondiente ácido, sin prefijo, restando una molécula de agua.
Estos ácidos se identifican claramente porque el elemento central lleva subíndice 2.
6. CATIONES Y ANIONES
CATIONES
Cuando un átomo pierde electrones adquiere carga positiva. A las especies químicas cargadas
positivamente se les llama cationes.
Para nombrar a los cationes se antepone la palabra catión o ión al nombre del elemento.
Cuando el elemento puede tener varios estados de oxidación se utiliza la notación de Stock ,
clásicamente se usaban las terminaciones –oso, o –ico.
Fe2+ ión ferroso o ión hierro (II)
Hay algunos cationes poliatómicos: N H4+ , H3 O+ , que se nombran añadiendo la terminación
–onio a un prefijo relacionado con el compuesto del que proceden:
H3 O+ ión oxonio
N H4+ ión amonio
ANIONES
Son especies químicas cargadas negativamente
Los más sencillos se forman al ganar un átomo uno o más electrones:
F- Cl- S2-, y se nombran añadiendo la terminación –uro a la raíz del nombre del elemento. Los
anteriores son Ión (anión) fluoruro, ión cloruro, ión sulfuro.
Los aniones poliatómicos (oxoaniones) suelen formarse cuando un oxoácido pierde uno o más
de sus hidrógenos: ClO- ; SO42-; CO3 2-.
La nomenclatura clásica está todavía admitida y para nombrarles se cambia la terminación –oso
del ácido correspondiente por –ito, ó –ico por -ato:
7
HClO
-
Ac hipocloroso
ClOIón hipoclorito
Nomenclatura sistemática: ión numeral-oxo-raízE-ato (vE).
El anterior sería: ión monoxoclorato (I)
Fórmula
Stock
Clásica
CO 32-
Ión trioxocarbonato
(IV)
Ión carbonato
ClO2-
Ión dioxclorato (III)
Ión clorito
S O42-
Ión tetraoxosulfato
(VI)
Ión
tetraoxoclorato(VII)
ClO4-
Ión sulfato
Ión perclorato
Los ácidos que contienen más de un átomo de hidrógeno, estos no los pierden todos con la misma
facilidad y pueden dar lugar a diferentes aniones. Así:
H2 SO4 puede dar lugar a HSO4- y al SO42Se nombran igual que los anteriores aniones anteponiendo la palabra hidrógeno, dihidrógeno…
(según el nº de H que lleven).
7. SALES
Ya se han estudiado las sales binarias. Veamos ahora las sales formadas por la unión de catión y un
anión poliatómico.
Para nombrarlas el criterio general es: nombre del anión + nombre del catión
Fórmula
Na2 SO4
Fe2 (CO3)3
Au ClO2
N. sistemática
Tetraoxosulfato(VI)
de disodio
Tris[trioxocarbonato
(IV)] de trihierro
Dioxoclorato (III) de
monooro
N. Stock
Tetraoxosulfato(VI)
de sodio (I)
Trioxocarbonato (IV)]
de hierro (III)
Dioxoclorato (III) de
oro (I)
Clásica
Sulfato de sodio
Carbonato férrico
Clorito auroso
SALES ÁCIDAS
Se forman por la unión de un catión con un anión que contiene hidrógeno.
Se nombran : nombre del anión + nombre del catión
Fórmula
Na HSO4
N. sistemática
Hidrógenotetraoxosulfato(VI)
de sodio
N. Stock
Hidrógenotetraoxosulfato(VI)
de sodio (I)
Clásica
Hidrógensulfato de
sodio
Fe H PO4
Monohidrógenotetraoxofosfa
to (V) de monohierro
Bis[dihidrógenotetraoxofosf
ato(V)] de monohierro
Tris[monohidrógenotetraoxo
fosfato(V)] de dihierro
Tris[dihidrógenotetraoxofosf
ato(V)] de monohierro
Monohidrógenotetraoxofosfat
o (V) de hierro (II)
Dihidrógenotetraoxofosfato(V)
de hierro (II)
Monohidrógenotetraoxofosfat
o(V)] de hierro (III)
Dihidrógenotetraoxofosfato(V)
] de hierro (III)
Monohidrógenofosfato
ferroso
Dihidrógenofosfato
ferroso
Monohidrógenofosfato
ferrico
Dihidrógenofosfato
férrico
Fe (H2
PO4)2
Fe2 ( H PO4)
3
Fe ( H2 PO4)
3
8