Apuntes de formulación inorgánica
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Curso 2012/13 Profesor D. Esteban Moya Morales [FORMULACIÓN INORGÁNICA] . P á g i na 2 Apuntes de formulación inorgánica. FORMULACIÓN INORGÁNICA TABLA DE VALENCIAS H Valencia cuando se combinan con H y Metal Hidrogeno 1 -3 -4 -3 Li Be B C N Litio 1 Berilio 2 Boro 3 Carbono 2, 4 Nitrógeno 1,2, 3, 4, 5 -2 -1 O F Oxígeno Flúor Na Mg Al Si P S Cl Sodio 1 Magnesio 2 Aluminio 3 Silicio 2, 4 Fósforo 1, 3, 5 Azufre 2, 4, 6 Cloro 1,3,5,7 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Potasio 1 Calcio 2 Escandio 3 Titanio 2, 3, 4 Vanadio 2, 3, 4,5 Cromo 2, 3, 6 Manganeso 2, 3, 4, 6, 7 Hierro 2, 3 Cobalto 2, 3 Niquel 2, 3 Cobre 1, 2 Cinc 2 Galio 3 Germanio 2, 4 Arsénico 3, 5 Selenio 2, 4, 6 Bromo 1,3,5,7 Rb Sr Ag Cd In Sn Sb Te Rubidio 1 Estroncio 2 Plata 1 Cadmio 2 Indio 3 Estaño 2, 4 Antimonio 3, 5 Telurio 2, 4, 6 Cs Ba Pt Au Hg Tl Pb Bi Po Cesio 1 Bario 2 Platino 2, 4 Oro 1, 3 Mercurio 1, 2 Talio 1, 3 Plomo 2, 4 Bismuto 3, 5 Polonio 2, 4 Fr Ra Francio 1 Radio 2 I Yodo 1,3,5,7 1. COMBINACIONES BINARIAS CON OXÍGENO El oxígeno es un elemento muy reactivo y puede combinarse con la mayoría de los elementos de la tabla periódica. Actúa de dos formas diferentes: 1. Como ion ÓXIDO 2. Como ion PERÓXIDO ION ÓXIDO 2Valencia=-2 (se escribirá positiva) ION PERÓXIDO O22Valencia=-2 (se escribirá positiva) Aparece como O Aparece como O2 O Sea el compuesto que sea, el elemento más electronegativo siempre se colocará a la derecha. I.P.E..P. Jaén P á g i na 3 Apuntes de formulación inorgánica. La prioridad para colocarse a la derecha viene representada (de mayor a menor) por el siguiente esquema: O sea, si tenemos N y Al en un compuesto, a la derecha escribiremos el N y a la izquierda el Al: Al N Si en un compuesto tenemos N y H, a la derecha escribiremos el H y a la izquierda el N: N H3 El elemento se une al oxígeno, ya sea como óxido o peróxido, y se intercambian las valencias. Actuación del oxígeno como óxido: Li O 1 2 Li2O La fórmula final se simplifica, si se puede, dividiendo los subíndices por el máximo común divisor. Ba2O2 BaO O 2 Pt2O4 PtO2 S O 6 2 Ba O 2 2 Pt 4 S2O6 SO3 I.P.E..P. Jaén P á g i na 4 Apuntes de formulación inorgánica. Actuación del oxígeno como peróxido: Ba O2 2 2 Ba2(O2)2 BaO2 La fórmula final se simplifica, si se puede, dividiendo los subíndices por el máximo común divisor pero el “2” del ion peróxido no se debe alterar. Mn O2 4 2 Mn2(O2)4 Mn(O2)2 MnO4 El elemento más electropositivo se colocará a la izquierda. Así, si el elemento con el que se une el oxígeno es un halógeno (F, Cl, Br, I) el oxígeno se escribirá a la izquierda por ser más electropositivo: Nomenclatura de composición con número de oxidación en notación romana: Se nombra como óxido o peróxido del elemento, a continuación, escribimos la valencia con la que éste actúe, entre paréntesis y con números romanos. La valencia se omite si el elemento posee sólo esa valencia. MnO Mn2O3 MnO2 MnO3 SnO2 Na2O Óxido de manganeso(II) Óxido de manganeso(III) Óxido de manganeso(IV) Óxido de manganeso(VI) Óxido de estaño(IV) Óxido de sodio Cu2O2 SnO2 Peróxido de cobre(I) Peróxido de estaño(II) I.P.E..P. Jaén P á g i na 5 Apuntes de formulación inorgánica. Nomenclatura con prefijos multiplicadores: Aquí se indica con prefijos (mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, ...) el número de átomos de cada elemento que existen en el compuesto. Prefijo Mono- Di- Tri- Tetra- Penta- Hexa- HeptaNº de uno dos tres cuatro cinco seis siete átomos Nunca se escribe el prefijo mono- delante del elemento más electropositivo (el de la izquierda). Se puede omitir el prefijo mono- del elemento más electronegativo (el de la derecha). MgO PbO2 PbO Ni2O3 HgO CrO Cu2O MnO2 Cu2O2 SrO2 Na2O2 Ni2O6 OBr2 O7Cl2 Cu2O2 SrO2 Na2O2 Ni2O6 O2Cl Monóxido de magnesio u óxido de magnesio (se puede decir monóxido o monoóxido). Dióxido de plomo Monóxido de plomo u óxido de plomo. Trióxido de diníquel Monóxido de mercurio u óxido de mercurio. Monóxido de cromo u óxido de cromo Monóxido de dicobre u óxido de dicobre Dióxido de manganeso Dióxido de dicobre Dióxido de estroncio Dióxido de disodio Hexaóxido de diníquel Dibromuro de oxígeno Dicloruro de heptaoxígeno Dióxido de dicobre Dióxido de estroncio Dióxido de disodio Hexaóxido de diníquel Cloruro de dioxígeno Ejercicios: Completa la siguiente tabla: Número de oxidación con números romanos Mediante prefijos numerales Ag2O Monóxido de bario Óxido de bismuto(III) I.P.E..P. Jaén P á g i na 6 Apuntes de formulación inorgánica. Trióxido de dioro Monóxido de cinc Óxido de manganeso(IV) O5Br2 Dióxido de dilitio H2O2 Peróxido de cobalto(III) Peróxido de aluminio Agua oxigenada H2O2 2. COMBINACIONES BINARIAS CON HIDRÓGENO A. HIDRUROS METÁLICOS El metal se une al hidrógeno y le da a este último su valencia como subíndice. Li H 1 1 LiH Aquí se utiliza la nomenclatura de composición utilizando prefijos numerales y también la que indica el número de oxidación con numeración romana. NaH Hidruro de sodio (Mono)hidruro de sodio SnH4 Hidruro de estaño(IV) Tetrahidruro de estaño FeH3 Hidruro de hierro(III) Trihidruro de hierro CuH2 Hidruro de cobre(II) Dihidruro de cobre CuH Hidruro de cobre(I) (Mono)hidruro de cobre I.P.E..P. Jaén P á g i na 7 Apuntes de formulación inorgánica. B. HIDRÁCIDOS Aquí, el orden de los elementos en la fórmula es el contrario de los hidruros metálicos. HvalenciaX Sólo son los elementos del grupo del oxígeno y del flúor. Son compuestos gaseosos que cuando están disueltos en agua adquieren propiedades ácidas, por eso se llaman hidrácidos. Se nombran utilizando la nomenclatura con prefijos numerales: HF Fluoruro de hidrógeno HCl Cloruro de hidrógeno HBr Bromuro de hidrógeno H2S Sulfuro de hidrógeno; sulfuro de dihidrógeno H2Se Selenuro de hidrógeno; selenuro de dihidrógeno H2Te Telururo de hidrógeno; telururo de dihidrógeno El HCl forma parte del jugo gástrico C. HIDRUROS VOLÁTILES Forman otro grupo al margen de los anteriores con propiedades características. H2O Prefijos multiplicadores Nomenclatura de sustitución (Mono)óxido de dihidrógeno Agua (oxidano) I.P.E..P. Jaén P á g i na 8 Apuntes de formulación inorgánica. NH3 Trihidruro de nitrógeno Amoniaco (azano) PH3 Trihidruro de fósforo Fosfano P2H4 Tetrahidruro de difósforo Difosfano AsH3 Trihidruro de arsénico Arsano SbH3 Trihidruro de antimonio Estibano CH4 Tetrahidruro de carbono Metano SiH4 Tetrahidruro de silicio Silano Si2H6 Hexahidruro de disilicio Disilano BH3 Trihidruro de boro Borano B2H6 Hexahidruro de diboro Diborano 3. RESTO DE COMBINACIONES BINARIAS Formados por la unión de dos elementos que no son ni oxígeno ni hidrógeno. Normalmente se unen dos no metales o bien un metal y un no metal. El elemento más electronegativo actúa con valencia negativa (aparecen en el encabezado de cada columna en la tabla de valencias). NaCl (sal común) El ion NH4+ suele actuar como un metal en estos compuestos viéndose acompañado por metales: El nombre de las sales binarias sigue las mismas reglas que para los óxidos, hidruros… I.P.E..P. Jaén P á g i na 9 Apuntes de formulación inorgánica. LiF Composición indicando número de oxidación con números romanos Fluoruro de litio CaF2 Fluoruro de calcio Difluoruro de calcio AlCl3 Cloruro de aluminio Tricloruro de aluminio CuBr2 Brumuro de cobre(II) Dibromuro de cobre Fe2Te3 Telururo de hierro(III) Tritelururo de dihierro SiF4 Fluoruro de silicio Tetrafluoruro de silicio (NH4)2Se Selenuro de amonio Selenuro de diamonio Fe2C Carburo de hierro(II) (Mono)carburo de dihierro PCl5 Cloruro de fósforo(V) Pentacloruro de fósforo SF6 Fluoruro de azufre(VI) Hexafluoruro de azufre TlI3 Yoduro de talio(III) Triyoduro de talio SiCl4 Cloruro de silicio(IV) Tetracloruro de silicio BrI Yoduro de bromo(I) (Mono)yoduro de bromo Composición mediante prefijos numerales Fluoruro de litio Ejercicios: Número de oxidación con números romanos Mediante prefijos numerales Ag2S Tribromuro de fósforo Hidruro de hierro(III) Tetrabromuro de carbono KH Hidruro de aluminio CdH2 H2Te Triselenuro de cromo MgS Cloruro de mercurio(I) Trifluoruro de boro I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 0 Apuntes de formulación inorgánica. 4. HIDRÓXIDOS Se forman por la unión de un elemento con el ion hidróxido (OH-). Na+ OH- 1 1 NaOH La nomenclatura de composición mediante números romanos funciona aquí igual que en los compuestos binarios anteriores: NaOH Sn(OH)4 Hg(OH)2 Al(OH)3 Hidróxido de sodio Hidróxido de estaño(IV) Hidróxido de mercurio(II) Hidróxido de aluminio En la nomenclatura mediante prefijos numerales los nombramos como siempre: Fe(OH)2 Cd(OH)2 CuOH Dihidróxido de hierro Dihidróxido de cadmio Monohidróxido de cobre Ejercicios: Completa la siguiente tabla: Número de oxidación con números romanos Mediante prefijos numerales Sn(OH)4 Trihidróxido de cromo Hidróxido de manganeso(IV) Sc(OH)3 I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 1 Apuntes de formulación inorgánica. 5. OXOÁCIDOS Resultan de la reacción de un óxido (generalmente de un elemento no metálico) y agua. CO2 + H2O H2CO3 N2O3 + H2O H2N2O4 HNO2 La fórmula general para un oxoácido es: HaXbOc Ácido sulfúrico H2SO4 En la nomenclatura tradicional se empieza con la palabra ácido y se sigue con la raíz del elemento utilizando unos prefijos y sufijos que indican la valencia con la que actúa. Esos prefijos y sufijos son per-, -ico, hipo-, -oso. El carbono en el CO2 utiliza la valencia (IV) CO2 + H2O H2CO3 Ácido carbónico El nitrógeno en el N2O3 utiliza la valencia (III) N2O3 + H2O H2N2O4 HNO2 Ácido nitroso El nitrógeno en el N2O5 utiliza la valencia (V) N2O5 + H2O H2N2O6 HNO3 Ácido nítrico I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 2 Apuntes de formulación inorgánica. Número de valencias del elemento X 1 BORO 2 NITRÓGENO 3 CROMO V=2 Ácido hipocromoso Prefijos y Sufijos hipo-oso -oso V=3 Ácido bórico -ico 4 BROMO V=1 Ácido hipobromoso V=3 Ácido nitroso V=3 Ácido cromoso V=3 Ácido bromoso V=5 Ácido nítrico V=6 Ácido crómico V=5 Ácido brómico V=7 Ácido perbrómico per-ico Importante: “El nitrógeno en los oxoácidos sólo utiliza las valencias 3 y 5.” Mn2O7 + H2O H2Mn2O8 HMnO4 Ácido permangánico Hay una fórmula con la que se puede calcular la valencia con la que actúa el átomo central: Valencia de X 2· c - a b Ejemplos: a. Calculemos la valencia con la que actúa el azufre en el H2SO4: Valencia del S 2x4 - 2 6 1 Como el cromo tiene valencias 2, 3 y 6, estaremos hablando del ácido crómico. I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 3 Apuntes de formulación inorgánica. b. Averigüemos ahora la valencia del fósforo en el ácido pirofosfórico, H4P2O7: Valencia del P HClO HClO2 HClO3 HClO4 2x7 - 4 5 2 V=1 V=3 V=5 V=7 Ácido hipocloroso Ácido cloroso Ácido clórico Ácido perclórico Prefijos meta-, piro-, ortoEstos prefijos pueden aparecer en algunos oxoácidos (ácido ortofosfórico, ácido metabórico…). Al óxido se le suman tantas moléculas de agua como indica la siguiente tabla: Prefijo Valencia PAR Valencia IMPAR METAPIROORTO- + 1 H2O + 1 H2O + 2 H2O + 3 H2O + 2 H2O Veámoslo mejor con varios ejemplos: Cuando la valencia con la que actúa es impar: Meta + 1 H2O Ácido metafosforoso P2O3 + 1 H2O → H2P2O4 → HPO2 Piro + 2 H2O Ácido pirofosfórico P2O5 + 2 H2O → H4P2O7 + 3 H2O Ácido ortofosfórico o ácido fosfórico (se suele omitir el prefijo orto-). Igual sucede en el ácido ortobórico o ácido bórico P2O5 + 3 H2O → H2P2O4 → HPO2 Orto Cuando la valencia es par: Meta + 1 H2O Ácido metasilícico SiO2 + 1 H2O → H2SiO3 Orto + 2 H2O Ácido ortosilícico o ácido silícico SiO2 + 2 H2O → H4SiO4 I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 4 Apuntes de formulación inorgánica. Fórmula Nombre aceptado Transformación HIO4 ácido peryódico H5IO6 H2TeO4 ácido telúrico H6TeO6 Nombre aceptado ácido ortoperyódico (+5H2O) ácido ortotelúrico (+3H2O) Dos ácidos “orto” Fórmula Nombre aceptado Transformación Nombre aceptado HBO2 ácido metabórico H3BO3 ác. bórico = ác. ortobórico H2SiO3 ácido metasilícico H4SiO4 ác. silícico = ác. ortosilícico H3PO4 ác. fosfórico (P→As,Sb) = ác. ortofosfórico HPO3 ácido metafosfórico H3PO3 ác. fosforoso = ác. ortofosforoso Ácidos “meta” y no. Prefijos di-, triMultiplicamos el ácido por el número que indica el prefijo y restamos una unidad menos de agua. Prefijo DITRI- ¿Qué hacer? x 2 – 1 H2O x 3 – 2 H2O Ejemplo: Acido dicrómico CrO3 + H2O → H2CrO4 2·( H2CrO4) – 1 H2O → H2Cr2O7 Ácido trifosfórico P2O5 + 3 H2O → H3PO4 3·(H3PO4) – 2 H2O → H5P3O10 I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 5 Apuntes de formulación inorgánica. Fórmula Nombre aceptado Transformación Nombre aceptado H4SiO4 ácido silícico H6SiO7 ácido disilícico H3PO4 ácido fosfórico H4P2O7 ácido difosfórico H2SO4 Ácido sulfúrico H2S2O7 Ácido disulfúrico Importante: Los ácidos con el prefijo piro- se formulan como los di-ácidos. Así, el ácido pirosulfúrico se formula como el ácido disulfúrico. Ácido disulfúrico SO3 + H2O → H2SO4; 2·(H2SO4) – 1 H2O → H2S2O7 6. SALES DE LOS OXOÁCIDOS (OXISALES) Aquí se sustituyen total o parcialmente los hidrógenos del ácido por un metal. Al metal se le pondrá como subíndice el número de hidrógenos que sustituye y todo lo demás tendrá como subíndice la valencia del metal. NH4+ HNO3 Valencia=1 1 hidrógeno Zn H3PO4 Valencia=2 3 hidrógenos Al H2Cr2O7 Valencia=3 2 hidrógenos NH4NO3 Zn3(PO4)2 Al2(Cr2O7)3 I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 6 Apuntes de formulación inorgánica. Aquí se utilizan otros sufijos. En lugar de –oso se utiliza –ito y en lugar de –ico se utiliza –ato. -oso → -ito -ico → -ato “El os-ito tiene pico-pato” Lejía (Disolución de NaClO) A continuación se escribe la raíz del metal con los prefijos y sufijos que indiquen la valencia con la que actúa. Na2SO4 CuPO3 KMnO4 Mn2(SiO4)3 Sulfato sódico (o de sodio) Metafosfato cuproso Permanganato potásico Ortosilicato mangánico ¿Cómo se formulan? Veamos algunos ejemplos Carbonato de sodio: 1. Primero formulamos el ácido carbónico: C2O4 → CO2 + H2O → H2CO3 2. Luego sustituimos los hidrógenos por el sodio: Na2CO3 Sulfato de hierro(II): 1. Primero formulamos el ácido sulfúrico: SO3 + H2O → H2SO4 2. Luego sustituimos los hidrógenos por el hierro y la valencia del hierro pasa a todo lo demás: Fe2(SO4)2 → FeSO4 Hipoclorito de platino(IV): 1. Primero formulamos el ácido hipocloroso: Cl2O + H2O → H2Cl2O2 → HClO 2. Luego sustituimos el hidrógeno por el platino pasando la valencia del platino a todo lo demás: Pt(ClO)4 I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 7 Apuntes de formulación inorgánica. Dicromato de amonio: 1. Primero formulamos el ácido dicrómico: Cr2O6 → CrO3 CrO3 + H2O → H2CrO4 (ácido crómico) Acido dicrómico (H2CrO4)x2- H2O → H2Cr2O7 2. Luego sustituimos los hidrógenos por el ion amonio (NH4+): (NH4)2(Cr2O7)1 → (NH4)2Cr2O7 También cabe la posibilidad de que se sustituyan sólo parte de los hidrógenos: Na H3PO4 Valencia=1 1 hidrógeno sustituido Na H3PO4 Valencia=1 2 hidrógenos sustituidos Al H2Cr2O7 Valencia=3 1 hidrógeno sustituido NaH2PO4 Na2HPO4 Al(HCr2O7)3 Dihidrógenofosfato de bario: 1. Primero formulamos el ácido fosfórico: P2O5 + 3 H2O → H6P2O8 → H3PO4 2. Luego sustituimos los hidrógenos teniendo en cuenta que deben quedar “dos” hidrógenos (dihidróg…): Ba(H2PO4)2 (Mono)hidrógenofosfato de sodio: El prefijo “mono” habitualmente se omite. 1. Primero formulamos el ácido fosfórico: I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 8 Apuntes de formulación inorgánica. P2O5 + 3 H2O → H6P2O8 → H3PO4 2. Luego sustituimos los hidrógenos teniendo en cuenta que debe quedar “un” hidrógeno (monohidróg…): Na2(HPO4)1 → Na2HPO4 Las sustituciones parciales de hidrógeno también pueden suceder en los hidrácidos (H2S, H2Se, H2Te): Na H2Se Valencia=1 1 hidrógeno sustituido Fe H2S Valencia=2 1 hidrógeno sustituido Al H2Te Valencia=3 1 hidrógeno sustituido NaHSe Fe(HS)2 Al(HTe)3 Hidrógenosulfuro de cobalto(III): 1. Primero formulamos el sulfuro de hidrógeno: H2S 2. Luego sustituimos los hidrógenos teniendo en cuenta que debe quedar “un” hidrógeno: Co(HS)3 Hidrógenoselenuro de amonio: 1. Primero formulamos el selenuro de hidrógeno: H2Se 2. Luego sustituimos los hidrógenos teniendo en cuenta que debe quedar “un” hidrógeno: NH4(HSe)1 → NH4HSe I.P.E..P. Jaén P á g i na 1 9 Apuntes de formulación inorgánica. NH4HTe Ba(HS)2 Hidrógenotelururo de amonio Hidrógenosulfuro de bario I.P.E..P. Jaén
