Formulación y nomenclatura

Capı́tulo 7
Formulación y
nomenclatura
Unos pocos elementos se presentan en la naturaleza aisladamente, sin estar
combinados con otros elementos, como el oro, azufre, oxı́geno, nitrógeno, etc.,
pero la mayor parte se encuentra formando combinaciones más o menos simples,
desde combinaciones binarias que involucran a dos elementos solamente hasta
agrupaciones mucho más complejas.
Los compuestos derivados de las combinaciones entre los distintos elementos se dividen en dos grandes grupos: inorgánicos y orgánicos. Los compuestos
orgánicos son la mayorı́a de las combinaciones del carbono con el resto de elementos que se estudian bajo el tı́tulo de Quı́mica del carbono, mientras que las
combinaciones de los otros elementos entre si son los compuestos inorgánicos.
7.1.
Sustancias simples
Las sustancias simples son la forma natural y más estable que presentan
los elementos quı́micos cuando son obtenidos y aislados de sus combinaciones.
Su aspecto puede ser diferente aunque se encuentren en el mismo estado de
agregación, lo que se conoce como estados alotrópicos, que es interesante conocer
en condiciones estándar de presión y temperatura: a 25o C y 1 atm.
Las sustancias simples se clasifican en metales, no metales y semimetales en
función de sus propiedades fı́sicas:
Metales: color gris y brillo metálico (con excepciones), duros, maleables,
dúctiles, sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio), emiten
electrones al elevar la temperatura, emiten electrones al ser iluminados
con determinados colores o frecuencias de luz, conducen la electricidad y
el calor.
No metales: generalmente son gases, moleculares o atómicos, a temperatura ambiente, los sólidos son frágiles y sufren fracturas, son aislantes
eléctricos y del calor.
Semimetales: tienen propiedades de metales y de no metales.
107
108
1
2
3
4
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
1
H2
gas
molecular
Li
sólido
metálico gris
claro
plateado
Na
sólido
metálico
blanco
plateado
2
K
sólido
metálico
blanco
plateado
Ca
sólido
metálico
plateado
3-12
13
14
15
16
17
Be
sólido
metálico gris
plomo
B
sólido
negro
C
sólido
negro
o incoloro
N2
gas
molecular
O2
gas
molecular
Mg
sólido
metálico
blanco
plateado
Al
sólido
metálico
plateado
Si
sólido
gris
oscuro
con
tonos
azulados
P
sólido
rojo y
blanco
S
sólido
amarillo
F2
gas
molecular
amarillo
claro
Cl2
gas
molecular
amarillo
Cuadro 7.1: Fórmula y estado de agregación de las sustancias simples en condiciones estándar.
H
H
El hidrógeno es un gas diatómico inflamable a temperatura ambiente, incoloro e inodoro y es el elemento quı́mico más ligero y más abundante del Universo,
las estrellas durante la mayor parte de su vida están formadas mayormente por
este elemento en estado de plasma (los átomos están despojados de todos sus
electrones). Aparece en multitud de substancias, como por ejemplo el agua y los
compuestos orgánicos y es capaz de reaccionar con la mayorı́a de los elementos.
El núcleo del isótopo más abundante está formado por un solo protón. Además
existen otros dos isótopos: el deuterio, que tiene un neutrón y el tritio que tiene
dos. En laboratorio se obtiene mediante la reacción de ácidos con metales como el
zinc e industrialmente mediante la electrólisis del agua. El hidrógeno se emplea
en la producción de amoniaco, como combustible alternativo y recientemente
para el suministro de energı́a en las pilas de combustible.
18
He
gas
atómico
Ne
gas
atómico
Ar
gas
atómico
7.1. SUSTANCIAS SIMPLES
109
| He
Presenta las propiedades de un gas noble, es decir, es inerte (no reacciona)
y al igual que éstos, es un gas monoatómico incoloro e inodoro. El helio tiene
el menor punto de evaporación de todos los elementos quı́micos, y sólo puede
ser solidificado bajo presiones muy grandes. Es además, el segundo elemento
quı́mico en abundancia en el universo, tras el hidrógeno, en la atmósfera hay
trazas debidas a la desintegración de algunos elementos. En algunos depósitos
naturales de gas se encuentra en cantidad suficiente para la explotación, empleándose para el llenado de globos y dirigibles, como lı́quido refrigerante de
materiales superconductores criogénicos y como gas envasado en el buceo a
gran profundidad.
· Li
Es el metal más ligero, su densidad es tan sólo la mitad de la del agua.
Al igual que los demás metales alcalinos es univalente y muy reactivo, aunque
menos que el sodio, por lo que no se encuentra libre en la naturaleza. Acercado
a una llama la torna carmesı́ pero si la combustión es violenta la llama adquiere
un color blanco brillante. En su forma pura, es un metal blando, de color blanco
plata, que se oxida rápidamente en aire o agua. Se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterı́as eléctricas y, sus sales, en el tratamiento
de ciertos tipos de depresión.
· Be ·
Es un elemento alcalinotérreo bivalente, tóxico, de color gris, duro, ligero y
quebradizo. Se emplea principalmente como endurecedor en aleaciones, (especialmente de cobre). El berilio tiene uno de los puntos de fusión más altos entre
los metales ligeros.Tiene una conductividad térmica excelente, es no magnético
y resiste el ataque con ácido nı́trico. En condiciones normales de presión y temperatura el berilio resiste la oxidación del aire, aunque la propiedad de rayar al
cristal se debe probablemente a la formación de un delgada capa de óxido.
.
·B·
El boro es un elemento semimetálico, semiconductor, que existe abundantemente en el mineral bórax. Hay dos alotropos del boro; el boro amorfo es un
polvo marrón y el boro metálico negro. La forma metálica es dura y es un mal
conductor a temperatura ambiente. No se ha encontrado libre en la naturaleza.
110
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
El nitruro de boro, un aislante eléctrico que conduce el calor tan bien como los
metales, se emplea en la obtención de materiales tan duros como el diamante. El
boro tiene además cualidades lubricantes similares al grafito y comparte con el
carbono la capacidad de formar redes moleculares mediante enlaces covalentes
estables.
.
·C·
.
El carbono es sólido a temperatura ambiente y dependiendo de las condiciones de formación puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas
alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el
elemento básico de la quı́mica orgánica, se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos. Sus formas alotrópicas
incluyen, sorprendentemente, una de las sustancias más blandas (el grafito) y
una de las más duras (el diamante) y desde el punto de vista económico una
de los materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante). Más
aún, presenta una gran afinidad para enlazarse quı́micamente con otros átomos
pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas
cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples; ası́,
con el oxı́geno forma el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas; con el hidrógeno forma numerosos compuestos denominados genéricamente
hidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en la forma de combustibles fósiles; y combinado con oxı́geno forma gran variedad de compuestos,
como por ejemplo los ácidos grasos, esenciales para la vida, y los ésteres que
dan sabor a las frutas; además proporciona, a través del ciclo carbono-nitrógeno,
parte de la energı́a producida por el sol.
|N
N|
También llamado azoe, antiguamente se usó también Az como sı́mbolo del
nitrógeno, y que en condiciones normales forma un gas diatómico que constituye
del orden del 78 % del aire atmosférico. Es un gas inerte, no metálico, incoloro,
inodoro e insı́pido que constituye aproximadamente las cuatro quintas partes
del aire atmosférico, si bien no interviene en la combustión ni en la respiración.
Condensa a 77 K y solidifica a 63 K empleándose comúnmente en aplicaciones
criogénicas.
—
|O
—
O|
Representa aproximadamente el 20 % de la composición de la atmósfera terrestre. Es uno de los elementos más importantes de la quı́mica orgánica y participa de forma muy importante en el ciclo energético de los seres vivos, esencial
en la respiración celular de los organimos aeróbicos. Es un gas incoloro, inodoro
7.1. SUSTANCIAS SIMPLES
111
e insı́pido. Existe una forma molecular formada por tres átomos de oxı́geno, O3 ,
denominada ozono cuya presencia en la atmósfera protege la Tierra de la incidencia de radiación ultravioleta procedente del Sol. Un átomo de oxı́geno combinado
con dos de hidrógeno forman una molécula de agua. En condiciones normales
de presión y temperatura, el oxı́geno se encuentra en estado gaseoso formando
moléculas diatómicas O2 que a pesar de ser inestables se generan durante la
fotosı́ntesis de las plantas y son posteriormente utilizadas por los animales en
la respiración. El oxı́geno lı́quido y sólido tiene una ligera coloración azulada;
el oxı́geno lı́quido se obtiene usualmente mediante la destilación fraccionada del
aire lı́quido junto con el nitrógeno. Reacciona con la práctica totalidad de los
metales (exceptuando los metales nobles) provocando la corrosión.
—
|F
—
—
F|
—
Es un gas a temperatura ambiente, de color amarillo pálido, formado por
moléculas diatómicas F2 . Es el más reactivo de todos los elementos y forma
compuestos con prácticamente todo el resto de elementos, incluyendo los gases
nobles xenón y radón. En forma pura es altamente peligroso, causando graves
quemaduras quı́micas en contacto con la piel. Incluso en ausencia de luz y a
bajas temperaturas, el flúor reacciona explosivamente con el hidrógeno. Bajo
un chorro de flúor en estado gaseoso, el vidrio, metales, agua y otras sustancias,
se queman en una llama brillante. Siempre se encuentra en la naturaleza combinado y tiene tal afinidad por otros elementos, especialmente silicio, que no se
puede guardar en recipientes de vidrio. En disolución acuosa, el flúor se presenta
normalmente en forma de ion fluoruro, F − . Los fluoruros son compuestos en los
que el ion fluoruro se combina con algún resto cargado positivamente. El flúor
es un elemento quı́mico esencial para el ser humano.
—
| Ne |
—
Es un gas noble incoloro, prácticamente inerte, presente en trazas en el aire,
pero muy abundante en el universo, proporciona un tono rojizo caracterı́stico a
la luz de las lámparas fluorescentes en las que se emplea. Presenta un poder de
refrigeración, por unidad de volumen, 40 veces el del helio lı́quido y tres veces el
del hidrógeno lı́quido. En la mayorı́a de las aplicaciones el uso de neón lı́quido
es más económico que el del helio.
· Na
Es un metal alcalino blando, untoso, de color plateado muy abundante en la
naturaleza, encontrándose en la sal marina y el mineral halita. Es muy reactivo,
arde con llama amarilla, se oxida en el aire y reacciona violentamente con el
agua. El sodio flota en el agua descomponiéndola, desprendiendo hidrógeno y
112
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
formando un hidróxido. Normalmente no arde en contacto con el aire por debajo
de 388 K (115 o C).
Figura 7.1: El sodio es lo suficientemente blando como para dejarse cortar con
un cuchillo. La superficie pierde rápidamente su brillo metálico por oxidación al
aire; es un buen conductor de la electricidad.
· Mg ·
Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2 % de
la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. Se
emplea primordialmente como elemento de aleación. El magnesio es un metal
bastante resistente y ligero, un 30 % más ligero que el aluminio, de color plateado
que se deslustra cuando se expone al aire. Pulverizado se inflama cuando se
expone al aire ardiendo con una llama blanca. En trozos mayores es difı́cil que
se inflame pero puede suceder si se corta en láminas delgadas, por lo que en el
mecanizado las virutas han de manejarse con precaución.
.
· Al ·
El aluminio es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre. Su
ligereza, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión le
convierten en un material idóneo para multitud de aplicaciones, especialmente
en aeronáutica; sin embargo, la elevada cantidad de energı́a necesaria para su
obtención dificulta su mayor utilización; dificultad que puede compensarse por
su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio.
El aluminio es un metal ligero, blando pero resistente de aspecto gris plateado.
Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre, es muy
maleable y dúctil y apto para el mecanizado y la fundición. Debido a su elevado
calor de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido
de aluminio (alúmina Al2 O3 ) impermeable y adherente que detiene el proceso de
7.1. SUSTANCIAS SIMPLES
113
oxidación proporcionándole resistencia a la corrosión y durabilidad. El aluminio
se disuelve tanto en ácidos (formando sales de aluminio) como en bases fuertes
(formando aluminatos con el anión [Al(OH)4 ]− liberando hidrógeno. El principal y casi único estado de oxidación del aluminio es +III como es de esperar
por sus tres electrones en la capa de valencia.
.
· Si ·
.
Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (27,7 % en peso) después del oxı́geno. Se presenta en forma amorfa y cristalizada; el primero es
un polvo parduzco, más activo que la variante cristalina, que se presenta en octaedros de color azul grisáceo y brillo metálico. Sus propiedades son intermedias
entre las del carbono y el germanio. En forma cristalina es un muy duro y poco
soluble y presenta un brillo metálico y color grisáceo. Aunque es un elemento
relativamente inerte y resiste la acción de la mayorı́a de los ácidos, reacciona
con los halógenos y álcalis diluidos. Se utiliza en aleaciones, en la preparación
de las siliconas, en la industria cerámica y debido a que es un material semiconductor muy abundante, tiene un interés especial en la industria electrónica y
microelectrónica como material básico para la creación de obleas o chips en los
que se pueden implementar transistores, pilas solares, y una gran variedad de
circuitos electrónicos. El silicio es un elemento vital en numerosas industrias. El
dióxido de silicio (arena y arcilla) es un importante constituyente del hormigón
y los ladrillos y se emplea además en la producción de cemento portland. Por
sus propiedades semiconductoras se usa en la fabricación de transistores, células
solares y todo tipo de dispositivos semiconductores; por esta razón se conoce
como Silicon Valley (Valle del Silicio) a la región de California en la que concentran numerosas empresas del sector de la electrónica y la informática. Otros
importantes usos del silicio son: como material refractario, se usa en cerámicas
y esmaltados; como elemento de aleación en fundiciones; fabricación de vidrio
y cristal para ventanas y aislantes entre otros usos; el carburo de silicio es uno
de los abrasivos más importantes; se usa en láser para obtener una luz con una
longitud de onda de 456 nm; la silicona se usa en medicina en implantes de seno
y lentes de contacto.
.
·P:
.
Es un no metal multivalente que se encuentra en la naturaleza combinado
en fosfatos inorgánicos y en organismos vivos pero nunca en estado nativo. Es
muy reactivo y se oxida espontáneamente en contacto con el oxı́geno atmosférico
emitiendo luz, dando nombre al fenómeno de la fosforescencia. El fósforo común
es un sólido ceroso de color blanco con un caracterı́stico olor desagradable, pero
puro es incoloro. Este no metal es insoluble en agua, y se oxida espontáneamente
en presencia de aire formando pentóxido de fósforo, por lo que se almacena
sumergido en agua. Existen varias formas alotrópicas del fósforo siendo las más
comunes el fósforo blanco y el rojo; ambos formando estructuras tetraédricas de
114
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
cuatro átomos. El fósforo blanco, extremadamente tóxico e inflamable presenta
dos formas, alfa y beta; expuesto a la luz solar o al calor (300o C) se transforma
en fósforo rojo en reacción exotérmica. Éste es más estable y menos volátil y
tóxico que el blanco y es el que se encuentra normalmente en los laboratorios y
con el que se fabrican la cerillas. El fósforo negro presenta una estructura similar
al grafito y conduce la electricidad, es el más denso de los tres estados y no se
inflama.
.
:S:
.
Es un no metal abundante, insı́pido, inodoro. El azufre se encuentra en sulfuros y sulfatos e incluso en forma nativa, especialmente en regiones volcánicas.
Es un elemento quı́mico esencial para todos los organismos y necesario para
muchos aminoácidos y por consiguiente también para las proteı́nas. Se usa principalmente como fertilizante pero también en la fabricación de pólvora, laxantes, cerillas e insecticidas. Este no metal tiene un color amarillo, es blando,
frágil, ligero, desprende un olor caracterı́stico a huevo podrido al mezclarse con
hidrógeno y arde con llama de color azul desprendiendo dióxido de azufre. Es
insoluble en agua pero se disuelve en disulfuro de carbono. En todos los estados,
sólido, lı́quido y gaseoso presenta forma alotrópicas cuyas relaciones no son completamente conocidas. Las estructuras cristalinas más comunes se encuentran
formadas moléculas de S8 con forma de anillo, siendo la diferente disposición de
estas moléculas la que provoca las distintas estructuras. Al fundir el azufre, se
obtiene un lı́quido que fluye con facilidad formado por moléculas de S8 , pero si se
calienta el color se torna marrón algo rojizo y se incrementa la viscosidad. Este
comportamiento se debe a la ruptura de los anillos y la formación de largas
cadenas de átomos de azufre que pueden alcanzar varios miles de átomos de
longitud que se enredan entre sı́ disminuyendo la fluidez del lı́quido; el máximo
de la viscosidad se alcanza en torno a los 200o C. Enfriando rápidamente este
lı́quido viscoso se obtiene una masa elástica, de consistencia similar a la de la
goma, denominada ((azufre plástico)) (azufre γ) y formada por cadenas que no
han tenido tiempo de reordenarse para formar moléculas de S8 ; transcurrido
cierto tiempo la masa pierde su elasticidad cristalizando.
Figura 7.2: Alótropos del azufre.
7.1. SUSTANCIAS SIMPLES
—
| Cl
—
115
—
Cl |
—
En condiciones normales y en estado puro es un gas amarillo-verdoso formado
por moléculas diatómicas, Cl2 , unas 2,5 veces más pesado que el aire, de olor
desagradable y venenoso. Es un elemento abundante en la naturaleza y se trata
de un elemento quı́mico esencial para muchas formas de vida. En la naturaleza no
se encuentra en estado puro ya que reacciona con rapidez con muchos elementos
y compuestos quı́micos, sino que se encuentra formando parte de cloruros y
cloratos, sobre todo en forma de cloruro de sodio, en las minas de sal y disuelto
y en suspensión en el agua de mar. El cloruro de sodio es la sal común o sal de
mesa. Se emplea para potabilizar el agua de consumo disolviéndolo en la misma;
también tiene otras aplicaciones como oxidante, blanqueante y desinfectante. El
cloro gaseoso es muy tóxico (neurotóxico) y se usó como gas de guerra en la
Primera y Segunda Guerra Mundial. Este halógeno forma numerosas sales y
se obtiene a partir de cloruros a través de procesos de oxidación, generalmente
mediante electrolisis. Se combina fácilmente con la mayor parte de los elementos.
Es ligeramente soluble en agua (unos 6,5 g de cloro por litro de agua a 25 o C),
en parte formando ácido hipocloroso, HClO.
—
| Ar |
—
El argón es un gas noble, incoloro e inerte que constituye en torno al 1 % del
aire. Tiene una solubilidad en agua 2,5 veces la del nitrógeno y la del oxı́geno. Es
un gas monoatómico inerte, e incoloro e inodoro tanto en estado lı́quido como
gaseoso del que no se conocen compuestos verdaderos.
·K
Es un metal alcalino, blanco-plateado que abunda en la naturaleza, en los elementos relacionados con el agua salada y otros minerales. Se oxida rápidamente
en el aire, es muy reactivo, especialmente en agua, y se parece quı́micamente al
sodio. Es un sólido blando que se corta con facilidad con un cuchillo, tiene un
punto de fusión muy bajo, arde con llama violeta y presenta un color plateado
en las superficies no expuestas al aire ya que si no se oxida con rapidez, lo que
obliga a almacenarlo recubierto de aceite.
· Ca ·
Es un elemento quı́mico esencial, una persona tiene entre 1,5 y 2 % de calcio
en peso, del cual el 99 % se encuentra en los huesos y el resto en tejidos y
116
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
fluidos corporales interviniendo en el metabolismo celular. Coloquialmente se
utiliza la voz calcio para referirse a sus sales. El calcio es un metal alcalinotérreo
blando, maleable y dúctil que arde con llama roja formando óxido de calcio
y nitruro. Las superficies recién cortadas son de color blanco plateado pero
palidecen rápidamente tornándose levemente amarillentas expuestas al aire y
en última instancia grises o blancas por la formación del hidróxido al reaccionar
con la humedad ambiental. Reacciona violentamente con el agua para formar el
hidróxido Ca(OH)2 desprendiendo hidrógeno.
7.2.
Combinaciones inorgánicas
Las combinaciones entre dos elementos dan lugar a los compuestos binarios,
que se clasifican en tres grandes grupos: hidruros cuando uno de los elementos
es el hidrógeno, óxidos si uno es el oxı́geno y haluros si contiene un halógeno.
La valencia que se deduce de la posición que ocupa cada elemento en la tabla
periódica recibe el calificativo de normal, se verá cómo hay combinaciones donde
no aparece esta valencia y en otras que no se cumple la regla del octeto, estas excepciones se estudiarán en el futuro. Se hará mención de las combinaciones más
relevantes, se escribirá su estructura de Lewis, su fórmula empı́rica o molecular
y sus nombres correctos y vulgares en su caso.
Otras combinaciones como los hidróxidos, ácidos y sales son combinaciones
pseudobinarias, porque aunque tienen más de dos elementos en su fórmula, su
estructura está basada en dos especies quı́micas, siendo una especie quı́mica
un conjunto de átomos configurados de una forma determinada bajo el mismo
nombre.
7.2.1.
Hidruros
En los hidruros la valencia normal del hidrógeno es 1, no obstante cuando se
enlaza con metales adquiere un carácter iónico siendo entonces -1, esto significa
que en las combinaciones iónicas capta un electrón para completar con dos
electrones su capa de valencia (excepción a la regla del octeto), mientras que en
las combinaciones covalentes comparte su electrón con el del otro otro elemento.
1
H2
2
2
LiH
sólido
3
N aH
sólido
KH
sólido
1
4
3-12
13
14
15
16
17
18
He
BeH2
sólido
BH3
gas
CH4
gas
N H3
gas
HF
gas
Ne
M gH2
sólido
CaH2
sólido
AlH3
sólido
SiH4
gas
P H3
gas
H2 O
lı́quido
H2 S
gas
HCl
gas
Ar
Cuadro 7.2: Fórmula y estado de agregación natural de los hidruros en condiciones estándar.
7.2. COMBINACIONES INORGÁNICAS
117
(Li+ ) (H |− )
Hidruro de litio se presenta en polvo o formando una masa cristalina, blanca, translúcida; se obtiene de la reacción directa entre el litio fundido con el
hidrógeno; es inflamable y arde espontáneamente en aire húmedo; tóxico.
(Be2+ ) (H |− )2
Hidruro de berilio, es un sólido blanco; se incendia si se expone al agua o al
calor; se usa como combustible para cohetes; muy tóxico.
H
H
B
@
H
Borano, es un gas tóxico, incoloro e inflamable espontáneamente en el aire.
H
H
C
H
H
Metano, gas inflamable, inodoro e incoloro; con el aire forma mezclas explosivas; produce asfixia.
H
—
N
H
H
Azano, más conocido por amonı́aco, es un gas incoloro de olor picante que
arde en oxı́geno; mezclado en determinadas proporciones con aire puede ser
explosivo a elevadas temperaturas; muy soluble en agua; irrita fuertemente los
ojos y las vı́as respiratorias; una dosis superior al 0,4 % es mortal.
—
|O
H
H
Oxidano, simplemente agua, es el compuesto más abundante del entorno
humano, esencial para los seres vivos en todos sus procesos vitales.
118
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
—
|F
—
H
Fluoruro de hidrógeno, gas que disuelto en agua ataca al vidrio, la formación
de este gas siempre es violenta..
(Na+ ) (H |− )
Hidruro de sodio, sólido blanco cristalino muy reactivo.
(Mg2+ ) (H |)− )2
Hidruro de magnesio, sólido cristalino, por el calor se descompone en el metal
y en hidrógeno.
(Al)3+ (H |− )3
Hidruro de aluminio, sólido cristalino, que se descompone en el metal y en
hidrógeno por el calor.
H
H
Si
H
H
Silano, gas que arde espontáneamente en contacto con el aire.
H
—
P
H
H
Fosfano, gas incoloro de olor desagradable, muy venenoso.
—
|S
H
H
Sulfano, gas incoloro, venenoso, de olor desagradable, también se nombra
como sulfuro de hidrógeno.
119
7.2. COMBINACIONES INORGÁNICAS
—
| Cl
—
H
Cloruro de hidrógeno, gas que se obtiene de la reacción con gas hidrógeno,
una reacción lenta en la obscuridad pero explosiva si se produce a a la luz solar.
(K+ ) (H |− )
Hidruro de potasio, sólido blanco cristalino muy reactivo.
(Ca2+ ) (H |− )2
Hidruro de calcio, polvo o cristales blancos grisáceos, es muy inflamable en
contacto con el aire.
7.2.2.
Óxidos
Los óxidos son combinaciones del oxı́geno con cualquier otro elemento, metal
o no metal, donde actúa siempre con la valencia normal 2, cuando el enlace tiene
carácter iónico es de -2.
1
H2 O
2
1
2
Li2 O
3
4
3-12
13
14
15
16
17
18
He
BeO
B2 O 3
F2
Ne
sólido
M gO
sólido
Al2 O3
NO
N O2
gases
P2 O5
O2
sólido
N a2 O
CO
CO2
gases
SiO2
sólido
sólido
sólido
sólido
Cl2 O
Cl2 O7
gas
lı́quido
Ar
sólido
SO2
SO3
gas
sólido
K2 O
sólido
CaO
sólido
Cuadro 7.3: Fórmula y estado de agregación de los óxidos en condiciones
estándar.
—
(Li+ )2 ( | O |
—
2−
)
Óxido de litio, polvo blanco empleado en cerámica, disuelto en agua es muy
120
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
irritante.
—
(Be+ ) ( | O |
—
2−
)
Óxido de berilio, polvo blanco amorfo, muy resistente al calor, muy tóxico
por inhalación.
—
(B3+ )2 ( | O |
—
2−
)3
Óxido de boro, polvo incoloro de sabor amargo, aditivo en pinturas resistentes al fuego, moderadamente tóxico.
|C
—
O| |O
—
C
—
O|
Monóxido de carbono y dióxido de carbono, gases incoloros e inodoros, se
obtienen al quemar carbón con poco o abundante aire respectivamente, en el
primero de ellos el carbono actúa con la valencia 2.
.
|N
— —
O| |O
—
.
N
—
O|
Monóxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno, el primero es un gas incoloro
que en estado lı́quido y sólido es azulado, el segundo es un gas de color pardo que
disuelto en agua forma el ácido nı́trico; en la segunda de estas combinaciones
el nitrógeno actúa con la valencia normal de 3, mientras que en el monóxido lo
hace con 2.
—
(Na+ )2 ( | O |
—
2−
)
Óxido de sodio, polvo blanco.
—
(Mg2+ ) ( | O |
—
2−
)
Óxido de magnesio, sólido blanco.
7.2. COMBINACIONES INORGÁNICAS
—
(Al3+ )2 ( | O |
—
2−
121
)3
Óxido de aluminio, polvo blanco no tóxico, en la naturaleza forma el mineral
corindón, de color azul llamándose zafiro si contiene hierro o titanio, y de color
rojo si contiene cromo, rubı́.
|O
—
Si
—
O|
Dióxido de silicio, forma básica de la sı́lice, se ve atacado por una disolución
acuosa de fluoruro de hidrógeno.
Figura 7.3: Aunque quı́micamente es un óxido, su estructura lo situa dentro
de los silicatos, como el más sencillo de ellos. Romboédrico, sus cristales son
muy frecuentes y caracterı́sticos, formados habitualmente por un prisma hexagonal y una pirámide que lo corona, como resultado de de una combinación de
caras de dos romboedros. Tı́picamente incoloro pero se encuentra en diversos
colores. Está muy difundido en la naturaleza, siendo el componente fundamental de muchas arenas, ası́ como de rocas sedimentarias (areniscas), metamórficas
(cuarcita) y un mineral muy abundante en el granito. La amatista (izquierda)
es el cuarzo de color violeta, debido a la sustitución de átomos de silicio por
átomos de hierro.
|O|
|O|
@
@
|O|
P
|O|
P
@
@
|O|
Pentaóxido de fósforo, es un sólido blanco irritante, utilizado en los extintores
de incendios; se observa que alrededor del fósforo existen diez electrones en cinco
pares enlazantes, es evidente que este elemento no cumple con la regla del octeto
por exceso.
122
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
—
S
|O|
—
O|
@
@
S
|O|
|O|
O|
—
Dióxido de azufre y trióxido de azufre, el primero es un gas incoloro que
se utiliza como fungicida y desinsectante, mientras que el trióxido es sólido a
temperatura ambiente y cuando se disuelve en agua forma el ácido sulfúrico.
En ninguna de estas combinaciones el azufre actúa con su valencia normal de
2, lo hace con las valencias 4 y 6, y en ningún caso cumple la regla del octeto,
haciéndolo por exceso.
—
| Cl
—
—
O
—
|O|
—
Cl |
—
|O|
Cl
|O|
|O|
Cl
|O|
|O|
|O|
Monóxido de dicloro y heptaóxido de dicloro: el monóxido es un gas de color
pardo que se oscurece cuando se licua, ataca a las mucosas, muy explosivo (el
lı́quido puede explotar por ejemplo al cambiarlo de vaso), se descompone por
la luz; el heptaóxido es un lı́quido incoloro que estalla violentamente con solo
soplarlo aunque es el más estable de todos los óxidos del cloro.
—
(K+ )2 ( | O |
—
2−
)
Óxido de potasio, se presenta como una masa cristalina gris.
—
(Ca2+ ) ( | O |
—
2−
)
Óxido de calcio, polvo blanquecino que se obtiene calentando la caliza, vulgarmente se llama cal.
7.2.3.
Haluros
Los haluros iónicos o salinos, son sólidos que forman cristales iónicos o semiiónicos derivados de la combinación de los halógenos con los metales: fluoruro,
cloruro del metal correspondiente. Y los haluros covalentes, combinaciones de
los halógenos con los no metales, son sustancias volátiles: fluoruro, cloruro del
no metal correspondiente.
—
(K+ ) ( | F |
—
−
)
—
(Ca2+ ) ( | Cl |
—
−
—
)2 (Al3+ ) ( | Cl |
—
−
)3
123
7.2. COMBINACIONES INORGÁNICAS
1
2
2
LiF
(s)
LiCl
(s)
3
4
3-12
13
14
15
16
17
18
He
BeF2
(s)
BeCl2
(s)
BF3
(l)
BCl3
(g)
CF4
(g)
CCl4
(l)
N F3
(g)
N Cl3
(l)
O
F
Ne
N aF
(s)
N aCl
(s)
M gF2
(s)
M gCl2
(s)
AlF3
(s)
AlCl3
(s)
SiF4
(g)
SiCl4
(l)
P F3
(g)
P Cl3
(l)
SF2 (g)
)SCl2
(l)
Cl
Ar
KF
(s)
KCl
(s)
CaF2
(s)
CaCl2
(s)
1
Cuadro 7.4: Fórmula y estado de agregación de los haluros en condiciones
estándar.
—
F|
—
—
—
—
—
P
|F
| Cl
Cl |
B
—
@
—
—
—
F|
| Cl |
—
—
No se han indicado todos los haluros covalentes, por ejemplo el azufre tiene
varios fluoruros y para distinguirlos se nombran colocando entre paréntesis la
valencia del azufre, teniendo en cuenta que el flúor siempre actúa con valencia
1: SF4 fluoruro de azufre (IV), SF6 fluoruro de azufre (VI).
7.2.4.
Hidróxidos
Los metales, alcalinos y alcalino-térreos principalmente, y los hidruros y óxidos metálicos reaccionan con agua para formar unas combinaciones llamadas
hidróxidos formadas por el ión hidróxido OH − y el ion del metal correspondiente; la valencia del ión hidróxido es -1. Los hidróxidos alcalinos, hidróxido de
litio, de sodio y de potasio tienen las siguientes fórmulas estructural y empı́rica:
(Li+ )(OH − )
LiOH
(N a+ )(OH − )
N aOH
(K + )(OH − )
KOH
los de los metales alcalino-térreos, hidróxido de berilio, de magnesio y de
calcio son:
(Be2+ )(OH − )2
Be(OH)2
(M g 2+ )(OH − )2
M g(OH)2
(Ca2+ )(OH − )2
Ca(OH)2
y el hidróxido de aluminio:
(Al3+ )(OH − )3
Al(OH)3
124
7.2.5.
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
Ácidos
Los no metales, halógenos principalmente, ası́ como los hidruros y óxidos
no metálicos de la reacción con agua se obtienen sus ácidos. Los ácidos que
contienen oxı́geno en su molécula se llaman oxoácidos y los que no lo llevan
hidrácidos.
El fluoruro de hidrógeno cuando reacciona con agua da lugar al ácido fluorhı́drico HF , igual ocurre con el cloro que forma el ácido clorhı́drico HCl; estos
ácidos se obtienen de la reacción directa del flúor y cloro con agua. El monóxido de dicloro cuando se reacciona con agua se obtiene el ácido hipocloroso de
fórmula HClO; sin embargo el heptaóxido de dicloro da lugar al ácido perclórico HClO4 . La nomenclatura sistemática de ambos ácidos es oxoclorato de
hidrógeno y tetraoxoclorato de hidrógeno. Sus estructuras de Lewis sin colocar
los pares solitarios o no enlazantes son:
O
Cl
O–H
O
Cl
O–H
O
El sulfano o sulfuro de hidrógeno H2 S cuando reacciona con agua se obtiene
el ácido sulfhı́drico. El dióxido y trióxido de azufre al reaccionar con agua forman
los ácidos H2 SO3 ácido sulfuroso o trioxosulfato de dihidrógeno y H2 SO4 ácido
sulfúrico o tetraoxosulfato de dihidrógeno siendo sus estructuras de Lewis las
siguientes:
O
S
O
O–H
O–H
O
S
O–H
O–H
El amonı́aco no da lugar a un ácido al reaccionar con agua, sin embargo el
dióxido de nitrógeno al reaccionar con agua da lugar al ácido nı́trico o trioxonitrato de hidrógeno HN O3 :
O
N
O–H
O
El pentaóxido de fósforo P2 O5 reacciona muy vigorosamente con agua dando
lugar al ácido fosfórico u tetraoxofosfato de trihidrógeno H3 P O4 :
O
H–O
P
O–H
O–H
El dióxido de carbono al reaccionar con agua forma el ácido carbónico o
trioxocarbonato de dihidrógeno H2 CO3 siendo su estructura de Lewis:
125
7.2. COMBINACIONES INORGÁNICAS
(a)
(b)
(c)
Figura 7.4: El monóxido de nitrógeno se puede preparar por reacción de cobre
con ácido nı́trico diluido, es un gas incoloro y poco soluble en agua. Si se quita la
tapa el NO reacciona con oxı́geno atmosférico para formar N O2 pardo. El cobre
se disuelve en ácido nı́trico concentrado formando una disolución verde oscura
de Cu(N O3 )2 y N O2 gas pardo. El cobre se disuelve en ácido nı́trico diluido
dando una disolución azul de nitrato de cobre (2) y NO incoloro. Cuando se
calienta nitrato de sodio con ácido sulfúrico concentrado se forma ácido nı́trico.
El ácido nı́trico puro es incoloro, la coloración amarilla se debe a la presencia
de una pequeña cantidad de N O2 formada por descomposición del ácido.
O
C
O-H
O-H
Una de las propiedades principales de los ácidos radica en el hecho de que
atacan a la mayorı́a de los metales sustituyendo los átomos de hidrógeno por
átomos metálicos, con el consiguiente desprendimiento de gas hidrógeno y la
formación de una nueva combinación iónica llamada sal.
Los iones que aparecen como resultado del desprendimiento de los hidrógenos
de las moléculas de los ácidos son:
ácido
HF
HCl
HClO
HClO4
H2 S
H2 SO3
H2 SO4
HN O3
H3 P O4
H2 CO3
H2 CO3
pérdida de H
F−
Cl−
ClO−
ClO4−
S 2−
SO32−
SO42−
N O3−
P O4 3−
CO32−
HCO3−
nombre
fluoruro
cloruro
hipoclorito
perclorato
sulfuro
sulfito
sulfato
nitrato
fosfato
carbonato
hidrogenocarbonato (bicarbonato))
valencia
-1
-1
-1
-1
-2
-2
-2
-1
-3
-2
-1
126
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
(a)
(b)
Figura 7.5: a) El sulfato de calcio 2 hidrato cristaliza en el sistema monoclı́nico,
se encuentra en forma de cristales o como masas granudas o fibrosas. Incoloro o
blanco, a veces coloreado por efecto de las inclusiones de arcilla, óxidos de hierro
o manganeso, materia carbonosa, etc. Tiene brillo vı́treo y exfoliación perfecta;
soluble en agua; es el sulfato más difundido en la naturaleza, los depósitos más
importantes son de tipo evaporı́tico. A veces los yesos están acompañados de
cristales de cuarzo de hábito caracterı́stico llamados jacintos de compostela. Los
agregados en roseta, a menudo de color rojizo, reciben el nombre de “rosas del
desierto”. b) La calcita cristaliza en el sistema romboédrico, aparece frecuentemente en cristales, a veces de tamaño muy grande, habitualmente incolora, a
veces coloreada por impurezas; los ejemplares transparentes exhiben el efecto de la doble refracción de forma muy acusada. Se encuentra sobre todo en
yacimientos de tipo hidrotermal o sedimentario. Es un mineral extremadamente
común, una gran parte de los terrenos sedimentarios están formados por caliza, roca compuesta de calcita, o por marga en la que la calcita constituye una
proporción importante.
7.2.6.
Sales
Las sales son combinaciones de iones derivados de ácidos con iones metálicos,
siendo por lo tanto sustancias cristalinas. Se nombran indicando en primer lugar
el anión y después el catión, ejemplos de sales abundantes en las rocas y suelos de
nuestro entorno son el sulfato de calcio (yeso), el fosfato de calcio, el carbonato
de calcio (caliza), cuyas fórmulas son:
(Ca2+ )(SO42− )
(Ca2+ )3 (P O43+ )2
(Ca2+ )(CO32− )
CaSO4
(Ca)3 (P O4 )2
CaCO3
El sodio es un metal presente en forma de iones en el agua del mar, debido a
la disolución de sus sales como el cloruro de sodio N aCl. Las sales se clasifican
en binarias y oxisales, según lleven oxı́geno o no en su fórmula, es decir si son
derivadas de un ácido hidrácido u oxácido.
127
7.3. COMBINACIONES ORGÁNICAS
7.3.
Combinaciones orgánicas
Como se ha dicho anteriormente las combinaciones del carbono con el resto
de los elementos constituyen los compuestos orgánicos, cuando se une al hidrógeno
forma hidrocarburos y si además aparece el oxı́geno se forman una serie de compuestos como alcoholes, cetonas, aldehı́dos y ácidos orgánicos. Debido a las
caracterı́sticas del átomo de carbono se pueden formar cadenas moleculares con
un número elevado carbonos unidos entre sı́, o en contra formar cadenas cı́clicas
formando anillos. Los polı́meros son sustancias con moléculas que contienen un
número muy elevado de átomos de carbono.
7.3.1.
Hidrocarburos
Los hidrocarburos se clasifican en saturados, insaturados y aromáticos. Cuando el enlace entre los carbonos de la cadena de la molécula es simple se obtienen
los saturados, si existen entre ellos enlaces dobles o triples se tienen los insaturados; los aromáticos contienen enlaces dobles alternos y la cadena de carbonos
es cı́clica.
Alcanos
Son hidrocarburos saturados que responden a la formula genérica Cn H2n+2 .
Desde el punto de vista reactivo son bastante inertes, ni son bases, ni ácidos,
debido todo a la gran estabilidad de los enlaces C − C y C − H que sólo pueden
ser rotos al elevar la temperatura. Su nombre depende del número de carbonos,
ver la tabla (??) de la cadena y acaban en -ano. Los ocho primeros alcanos son
gases, metano, etano, propano, butano, pentano, exano y eptano:
H
H
C
H
H
H
H
H
H
C
C
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
Alquenos
Al elevar la temperatura de alcanos de cadena elevada se descomponen en
mezcla de alcanos inferiores y otros hidrocarburos como el eteno e hidrógeno,
método que recibe el nombre de craqueo.
calor
C4 H10 −→ CH2 = CH2 + C2 H6
calor
C2 H6 −→ CH2 = CH2 + H2
Los alquenos se obtienen, generalmente, por craqueo de los alcanos de cadena
larga, tienen de fórmula general Cn H2n y su doble enlace les confiere una elevada
calor
reactividad H2 C = CH2 + H2 −→ H3 C − CH3 reacción de adición.
128
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
Las fórmulas estructurales del eteneo, la semidesarrollada y la molecular son:
H
H
TT
H
C
C
TT
CH2 C2 H4
CH2
H
La mitad de la producción de eteno (etileno) se destina a la obtención del
polı́mero polieteno (polietileno) cuyo eslabón de la cadena es: ·(CH2 − CH2 −)·
Otros alquenos son el propeno (propileno) y el buteno:
H
H
H
CH3
TT
C
C
CH2 –CH3
TT
TT
H
H
C
C
TT
H
Los alquenos que tienen más de un enlace doble se indican con los prefijos
di-, tri-, etc., un ejemplo es el butadieno:
H
CH=CH2
TT
H
C
C
TT
CH2 = CH − CH = CH2
H
que se polimeriza dando lugar al polibutadieno (caucho sintético) siendo el
eslabón de la cadena: ·(CH2 − CH = CH − CH2 )·.
Alquinos
El más representativo es el etino (acetileno) que responde a la fórmula general
calor
Cn H2n−2 , que también se obtiene del craqueo del etano C2 H6 −→ C2 H2 + 2H2 .
Es un buen combustible como el resto de hidrocarburos, es muy reactivo con los
halógenos.
H
TT
C
C
CH
TT
CH
H
Aromáticos
La hulla es una mezcla de hidrocarburos con un 60 o 90 % de carbono, junto
a oxı́geno, hidrógeno, nitrógeno, azufre, aluminio, silicio, que cuando se calienta
en ausencia de aire se obtiene el gas de hulla o gas de alumbrado, una mezcla de
metano e hidrógeno, lı́quidos llamados alquitrán de hulla y sólidos que reciben el
nombre de coque, un buen reductor para obtener metales y fósforo. Los hidrocarburos aromáticos se obtienen de la calefacción de la hulla y reciben dicho nombre
debido a su olor agradable. Actualmente se obtienen de la industria petrolı́fera
mediante el reformado catalı́tico, proceso en el que se calientan hidrocarburos
de 6 a 10 carbonos con hidrógeno, dando lugar primero a cicloalcanos como el
ciclohexano, cadenas de hexano que pierden un hidrógeno cada carbono de los
129
7.3. COMBINACIONES ORGÁNICAS
extremos para unirse entre ellos y cerrar la cadena, para posteriormente obtener
el benceno y otros arenos.
El benceno es un lı́quido incoloro de inferior densidad que el agua e insoluble
en ella, arde con llama azulada y deja poco residuo carbonoso. Su fórmula
estructural se debe a Kekulé (1866), un anillo de seis carbonos con tres dobles
enlaces.
H
H b "b " H
" b"
b"
"
"bb
"
b
"b
b
b
"
b""b
H
b
b""
H
C6 H 6
H
Algunos derivados del benceno se obtienen por condensación, desprendiendo
hidrógeno, al unirse varios anillos dando lugar al naftaleno cuando se unen
dos anillo, el antraceno de la unión de tres, el coroneno de siete, y en número
infinito el grafito, en ellos la gama de colores se van oscureciendo hasta el negro
del grafito.
"bb"
"bb
"
b
b""bb""
7.3.2.
C12 H10
Hidrocarburos oxigenados
Puede considerarse que las combinaciones orgánicas que contienen oxı́geno
derivan de cadenas de hidrocarburos, en las que se sustituyen los hidrógenos por
grupos funcionales que contienen oxı́geno: alcoholes, aldehı́dos, cetonas y ácidos
carboxı́licos.
Alcoholes
Lo alcoholes pueden considerarse como derivados de alcanos por sustitución
de un hidrógeno por un grupo hidroxilo −OH, excepto su obtención a partir
del gas de sı́ntesis CO + H2 → CH3 OH, también pueden considerarse derivados
del agua:
CH2 = CH2 + H2 O CH3 − CH2OH metanol
CH3 − CH = CH2 + H2 O CH3 − CHOH − CH3 2-propanol
son reacciones de adición, en cualquier caso son lentas aunque a 300o C y 70 atm
se consigue un buen rendimiento.
Se nombran añadiendo -ol al nombre del hidrocarburo, metanol, etanodiol,
propanol y 2-propanol que tienen las siguientes fórmulas estructurales:
130
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
H
H
C
OH
H
H
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H
H
H
C
C
H
H
OH
H
OH
H
OH
H
C
C
C
H
H
H
H
cuando el hidrógeno sustituido esta enlazado a un carbono del extremo de
la cadena, constituye un alcohol primario, si el carbono en cuestión está unido
a otros dos carbonos el alcohol es secundario, y si lo está a tres carbonos es un
alcohol terciario, debiéndose indicar en los dos últimos casos el número de orden
del carbono de la cadena.
Si existen dos o tres grupos OH sustituyentes en los alcoholes, se clasifican
en dioles y trioles, ejemplos de ellos son el etanodiol (etilenglicol) y propanotriol
(glicerina) cuyas fórmulas son:
OH
H
H
C
C
H
H
OH
OH
H
OH
H
C
C
C
H
H
H
OH
Los alcoholes son utilizados también como combustibles, una reacción de
oxidación en la que se obtiene CO2 y agua.
Aldehı́dos y cetonas
La calefacción catalı́tica de los alcoholes da lugar a la eliminación del hidrógeno
y a nuevas sustancias como los aldehı́dos y cetonas, las primeras se obtienen si
el alcohol calentado es primario y las segundas si el alcohol es secundario:
H
H
O
C
OH
H
C
+ H2
@
H
H
el aldehı́do obtenido es el metanal, que podı́a haberse obtenido oxidando el
alcohol y haber eliminado agua, reacción de eliminación y concretamente de
deshidratación.
La oxidación o calefacción catalı́tica del 2-propanol da lugar a la cetona
llamada propanona (vulgarmente acetona) y eliminando agua o hidrógeno respectivamente, deshidratando o deshidrogenando al alcohol:
H
H
OH
H
C
C
C
H
H
H
H
H
H
O
H
C
C
C
H
H
H
+ H2 O
131
7.3. COMBINACIONES ORGÁNICAS
Ácidos orgánicos
Si la oxidación de un alcohol se realiza de forma limitada se obtienen aldehı́dos
y cetonas, pero si se realiza en exceso se obtienen ácidos carboxı́licos:
H
H
O
C
OH
+ O2 H
C
+ H2 O
@
H
OH
este es el ácido metanoico (fórmico), si la cadena de hidrocarburo fuera el etano
y se sustituye un H por un grupo −OOH, el ácido es el etanoico (acético); del
propano se obtiene el propanoico (propiónico).
La reacción entre un alcohol y un ácido carboxı́lico recibe el nombre de
esterificación al obtenerse un éster con desprendimiento de agua como es el
caso del etanoato de etilo. Existen unos ésteres muy caracterı́sticos que son los
glicéridos, ya que se pueden considerar derivados de la glicerina y de ácidos
grasos (ácidos carboxı́licos con largas cadenas de carbono), llamadas grasas si
son sólidos o aceites cuando son lı́quidos.
7.3.3.
Moléculas de interés biológico
En el proceso de oxidación de la glicerina (propanotriol) se sustituye un
grupo −OH y un −H por un grupo = O formando un glicerialdehı́do:
OH
H
OH
H
C
C
C
H
H
O
la unión de una molécula de glicerialdehı́do con otra de glicerina, con desprendimiento de agua, da lugar a la formación de una macromolécula como la
glucosa, cuya representación mediante una cadena lineal es:
H
OH
H
OH
H
OH
C
C
C
C
C
C
H
OH
H
OH
H
O
H
Si la oxidación de la glicerina es más fuerte se forma una gliceriacetona:
OH
H
O
H
C
C
C
H
OH
H
y a partir de glicerina y gliceriacetona se obtiene por deshidratación la macromolécula fructosa, representada por la cadena lineal siguiente:
132
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
H
OH
H
OH
H
O
H
C
C
C
C
C
C
H
OH
H
OH
H
OH
El mosto obtenido de la uva prensada contiene azúcares constituidos básicamente por glucosa y fructosa que, debido a las levaduras presentes, fermentan
dando lugar a una reacción tı́pica de obtención de etanol y desprendimiento de
CO2 .
133
7.3. COMBINACIONES ORGÁNICAS
Anexo
fórmula
Li
iónica
catión
anión
LiBr
si
Li+
Br−
iónica
catión
anión
si
N a+
CO32−
covalente
nombre
notas
bromuro de litio
Li2 CO3
LiCl
LiF
LiOH
Li2 O
Li2 SO4
fórmula
Na
covalente
nombre
N aBr
N a2 CO3
N aHCO3
N aClO3
N aClO4
N aClO2
N aClO
N aCl
N aF
N a3 P O4
N aOH
N aN O3
N a2 O
carbonato de sodio
notas
134
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
si
N a+
SO42−
N aHS
si
N a+
HS −
fórmula
K
iónica
catión
anión
si
K+
ClO4−
iónica
catión
anión
BeSO4
si
Be2+
SO42−
fórmula
Mg
iónica
catión
anión
si
M g 2+
OH −
N a2 SO4
N a2 S
hidrogenosulfuro de sodio
covalente
nombre
notas
KCl
K2 CO3
KHCO3
KClO3
KClO4
perclorato de potasio
KOH
uK2 SO4
fórmula
Be
covalente
nombre
notas
BeCl2
BeO
sulfato de berilio
covalente
nombre
M gBr2
M gCO3
M gCl2
M g(OH)2
M g(N O3 )2
M g 3 N2
M gO
hidróxido de magnesio
notas
135
7.3. COMBINACIONES ORGÁNICAS
M gSO4
fórmula
Ca
iónica
catión
anión
covalente
nombre
notas
si
Ca2+
P O43−
iónica
catión
anión
covalente
nombre
notas
iónica
catión
anión
covalente
nombre
notas
si
Al3+
C4−
CaCO3
CaCl2
CaF2
Ca3 (P O4 )2
fosfato de calcio
Ca(OH)2
Ca(ClO)2
Ca(N O3 )2
CaO
CaSO4
CaS
fórmula
B
BCl3
BH3
B2 O 3
fórmula
Al
Al2 O3
Al4 C3
AlCl3
AlF3
AlP O4
Al(OH)3
carburo de aluminio
136
CAPÍTULO 7. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
Al(N O3 )3
fórmula
C
iónica
catión
anión
covalente
nombre
notas
iónica
catión
anión
covalente
nombre
notas
iónica
catión
anión
covalente
nombre
notas
si
trióxido de dinitrógeno
covalente
nombre
H2 CO3
CO
CO2
CS2
fórmula
Si
SiC
SiO2
SiH4
fórmula
N
N H3
N2 O
NO
N O2
N2 O3
N2 O5
HN O3
fórmula
P
H3 P O4
P Cl3
P Cl5
P2 O 5
iónica
catión
anión
notas
137
7.3. COMBINACIONES ORGÁNICAS
fórmula
S
iónica
catión
anión
covalente
nombre
notas
iónica
catión
anión
covalente
nombre
notas
HClO2
si
ácido cloroso
HClO3
si
ácido clórico
H2 SO4
SO2
SO3
H2 S
fórmula
Cl
HCl
HClO
HClO4
Cl2 O
Cl2 O7
Índice alfabético
átomo, 84
Aceleración
centrı́peta, 17
gravedad terrestre, 12
media, 9
calor
conducción, 58
convección, 59
definición, 56
radiación, 59
unidad julio (J), 56
capacidad calorı́fica
definición, 57
unidad J/kg·o C, 57
cinemática, 6
configuración electrónica, 99
conversión de unidades, 9
decibelio, 69
Densidad
definición, 36
unidad, kg/m3 , 36
Desplazamiento, 7
angular, 14
diapasón, 68
dinámica, 6
distancia, 7
Ecuación fundamental, 27
electricidad
corriente, 60
fuerzaelectromotrizz, 60
ley de Ohm, 61
resistencia, 61
elemento quı́mico, 83, 93
energı́a
conservación de la energı́a, 56
energı́a cinética
definición, 50
energı́a interna
definición, 56
energı́a mecánica
definición, 49
energı́a potencial
definición, 50
energı́a total
definición, 55
unidad julio (J), 50
enlace
covalente, 102
definición, 100
dobles y triples, 104
iónico, 101
par enlazante, 102
par solitario, 102
escala musical, 69
estado, 49
fórmula
empı́rica, 87
molecular, 86
frecuencia, 66
Fuerza
definición, 26
empuje, 36
normal, 32
peso, 32
resultante o suma, 28
rozamiento, 32
tensión, 32
unidad, newton N, 27
hertzio, Hz, 66
ión
anión, 101
catión, 101
definición, 101
infrarrojo, 71
infrasonido, 69
138
139
ÍNDICE ALFABÉTICO
Interacción, 29
intervalo temporal, 8
isótopo, 93
ley
conservación de la masa, 83
proporciones definidas, 84
Leyes
de acción, 31
de gravitación universal, 34
de inercia, 31
de Kepler, 34
de Newton, 31
de reacción, 31
longitud de onda, 67
Masa
definición, 27
unidad, kg, 27
masa
atómica relativa, 85
formular, 87
masa molecular, 87
MCU, 14
periodo, 14
mecánica, 5
mezcla, 82
molécula, 86
movimiento ondulatorio, 65
MRU, 9
ecuaciones, 10
gráficas, 12
MRUA, 9
ecuaciones, 11
gráficas, 12
número atómico, Z, 92
número másico, A, 92
onda
definición, 66
longitudinal, 68
transversal, 68
velocidad, 67
ondulación, 65
velocidad de propagación, 65
periodo, 66
posición, 7
potencia
definición, 54
unidad vatio (W), 54
Presión
definición, 37
hidrostática, 38
unidad, pascal Pa, 38
Principio
de Arquı́medes, 36
de inercia, 25
de relatividad, 26
de superposición, 28
procesos
fı́sicos, 82
quı́micos, 82
propiedades
fı́sicas, 81
quı́micas, 81
punto material, 6
radiación electromagnética, 69
regla del octeto, 101
relatividad, 69
Sistema
coordenadas cartesianas, 7
cronométrico, 6
de referencia, 5
métrico decimal, 6
sustancia
pura, 82
compuesta, 83
simple, 83
tabla periódica, 94
temperatura
definición, 58
escalas termométricas, 58
teorı́a atómica de Dalton, 84
trabajo
definición, 53
unidad julio (J), 53
trayectoria, 7
ultrasonidos, 69
ultravioleta, 71
unidad de masa atómica, 91
Unidades
metro por segundo cada segundo,
m/s2 , 9
metro, m, 6
metros por segundo, m/s, 8
140
ÍNDICE ALFABÉTICO
radian (rad), 14
radianes por segundo, rad/s, 14
segundo, s, 6
valencia
capa de, 100
definición, 100
electrones de, 100
vector, 16
Velocidad
angular, 14
instantánea, 9
lineal, 16
media, 8