Inorgánica - IES Santa María La Real
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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE QUÍMICA INORGÁNICA Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 2 - FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE QUÍMICA INORGÁNICA NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN. La nomenclatura química consiste en una serie de reglas que permiten nombrar los distintos compuestos químicos. La formulación o notación química consiste en una serie de reglas que permiten escribir abreviadamente los distintos compuestos químicos. El objeto que tienen la nomenclatura y la formulación es el de establecer un lenguaje químico sistematizado para que una sustancia se conozca con un nombre determinado y no con un nombre según el capricho del país o del investigador. Para ello la I.U.P.A.C. ( Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) ha establecido unas normas que no son obligatorias, pero que poco a poco se van imponiendo en los textos científicos. Sin embargo, hay que hacer notar que junto a los nombres que corresponden según estas reglas, se emplean otros más antiguos o vulgares que resultan difíciles de desarraigar. NOMBRES Y SÍMBOLOS DE LOS ELEMENTOS. Con el término de elemento químico se designa a aquellas sustancias puras que no pueden descomponerse en otras más sencillas y cada elemento químico se caracteriza por estar formado por una sola clase de átomos. En la actualidad se conocen 105 elementos o clases de átomos diferentes y para identificarlos a cada uno de ellos se le asigna un nombre y un símbolo que es la representación abreviada de dicho nombre. El nombre en muchas ocasiones deriva de su descubridor, de sus propiedades, países, regiones, astros, etc. El símbolo generalmente está formado por la inicial mayúscula de su nombre, seguido de la siguiente letra minúscula cuando dos o más elementos comienzan por la misma inicial. Con frecuencia se toman las iniciales del nombre latino o griego del elemento, así : Cu (cuprum), Ag (argentum), Hg (hidrargirium), ... FÓRMULAS QUÍMICAS. Son expresiones que se utilizan para representar la molécula de un compuesto. La molécula de un compuesto está formada por átomos en una relación numérica fija, por tanto, para expresar la fórmula de un compuesto se escriben los símbolos de los elementos que forman la molécula con unos subíndices que indican el número de átomos de cada elemento que la componen. Cuando un símbolo no lleva subíndice quiere decir que sólo hay un átomo del elemento correspondiente. La fórmula del agua, H2O, nos informa de que está formada por hidrógeno y oxígeno, y además que por cada átomo de oxígeno tenemos dos átomos de hidrógeno. ¿POR QUÉ SE UNEN LOS ÁTOMOS? Porque así consiguen más estabilidad. Cuando se estudian las configuraciones electrónicas de los átomos se ve que los electrones del nivel de valencia (la última capa) tienen una importancia especial ya que son los que participan en la formación de los enlaces y en las reacciones químicas. También sabemos que los gases nobles tienen gran estabilidad, y eso se debe a que tienen la última capa completa con ocho electrones. Pues bien, tener las última capa completa será la situación a la que tiendan la mayoría de los átomos a la hora de formar enlaces, o lo que es lo mismo a la hora de formar compuestos. Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 3 - FORMAS DE ALCANZAR LA CONFIGURACIÓN DE GAS NOBLE Los átomos pueden conseguir configuración de gas noble de tres formas: ganando, perdiendo o compartiendo electrones con otros átomos. En los elementos de los grupos representativos (alcalinos, alcalinotérreos, grupo del boro, grupo del carbono, grupo del nitrógeno, anfígenos y halógenos) el nivel de valencia se completa con ocho electrones. Los átomos con pocos electrones de valencia (alcalinos , alcalinotérreos, etc.) tenderán a perderlos dando lugar a iones positivos (cationes) y formando en general compuestos iónicos. Los átomos con muchos electrones de valencia (halógenos, anfígenos, etc.) tenderán a ganarlos dando lugar a iones negativos (aniones), formando con los metales compuestos iónicos, pero con los no metales compuestos covalentes. Los átomos con un número intermedio de electrones (el más característico es el grupo del carbono) tenderán a compartir electrones con otros átomos dando lugar a compuestos covalentes. CONCEPTO DE VALENCIA. Los átomos de los elementos se combinan entre sí para formar los compuestos, pero no se unen de manera arbitraria, sino que lo hacen en función de su valencia. Por valencia se entiende la capacidad de combinación de un elemento con respecto al hidrógeno, que se toma como término de referencia y se le asigna valencia uno. La valencia en el caso de los elementos que forman compuestos iónicos es un número, positivo o negativo, que nos indica el número de electrones que el átomo gana o pierde para adquirir una configuración electrónica estable. En el caso de los elementos que forman compuestos covalentes es el número de electrones desapareados que posee en su última capa y que puede compartir con otro átomo o átomos. Valencias de los elementos más importantes del Sistema Periódico. METALES VALENCIA 1 Litio Sodio Potasio Rubidio Cesio Francio Plata VALENCIA 2 Li Na K Rb Cs Fr Ag VALENCIAS 1, 2 Cobre Mercurio Be Mg Ca Sr Ba Ra Zn Cd VALENCIAS 1, 3 Cu Hg VALENCIAS 2, 4 Platino Plomo Estaño Berilio Magnesio Calcio Estroncio Bario Radio Cinc Cadmio VALENCIA 3 Oro Talio Cromo Al VALENCIAS 2, 3 Au Tl VALENCIAS 2, 3, 6 Pt Pb Sn Aluminio Hierro Cobalto Níquel Fe Co Ni VALENCIAS 2, 3, 4, 6, 7 Cr Manganeso Mn Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 4 - NO METALES VALENCIA -1 Flúor VALENCIAS +/-1, 3, 5, 7 F VALENCIAS +/-2, 4, 6 Azufre Selenio Teluro Cl Br I VALENCIAS 2, +/-3, 4, 5 S Se Te VALENCIAS +/-2, 4 Carbono Cloro Bromo Yodo VALENCIA -2 Nitrógeno Silicio O VALENCIAS +/-3, 5 N VALENCIA 4 C Oxígeno Fósforo Arsénico Antimonio P As Sb VALENCIA 3 Si Boro B HIDRÓGENO VALENCIA +/-1 Hidrógeno H Como se puede apreciar en la tabla de arriba, no todos los elementos poseen una única valencia, algunos elementos pueden actuar con varias, haciéndolo con una u otra según las condiciones en que se verifique la reacción que da lugar al compuesto. REGLA FUNDAMENTAL PARA FORMULAR. La regla fundamental para formular es que cuando se forma un compuesto los elementos que se unen deben de usar el mismo número de valencias, es decir, que habrá que emplear el número de átomos necesarios de cada elemento para que se compensen las valencias de ambos. Ejemplo: en la fórmula del agua el hidrógeno actúa con valencia I y el oxígeno con valencia II. Puesto que el oxígeno aporta dos valencias, el hidrógeno deberá aportar otras dos para compensarlas y esto sólo puede hacerlo mediante la intervención de dos átomos. La fórmula será: H2O. Una manera sencilla de formular es la siguiente: se escriben en primer lugar los símbolos de los átomos que se unen y a continuación se intercambian las valencias poniéndolas como subíndices, de esta manera se cumplirá siempre la regla fundamental; finalmente, en los casos en que se pueda se simplificarán dichos subíndices. SUSTANCIAS SIMPLES. Los cuerpos simples o elementos están formados por una sola clase de átomos. Muchos de estos elementos (normalmente gases) forman moléculas y suelen encontrarse en forma diatómica, en estos casos sus fórmulas están compuestas por el símbolo del elemento y un subíndice que indica el número de átomos que forman la molécula. Otro fenómeno curioso es el de ciertos elementos que se presentan a veces en agrupaciones de distinto número de átomos, dando lugar a diferentes estados alotrópicos del mismo elemento con diferentes propiedades. Ejemplos: Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 5 - Sustancia Nombre trivial Nombre sistemático H2 hidrógeno dihidrógeno F2 flúor diflúor Cl2 cloro dicloro Br2 bromo dibromo I2 yodo diyodo N2 nitrógeno dinitrógeno O2 oxígeno dioxígeno O3 ozono trioxígeno S8 azufre rómbico o monoclínico octoazufre S6 azufre de Engel hexaazufre Sn azufre amorfo poliazufre P4 fósforo blanco tetrafósforo ÓXIDOS. Son combinaciones binarias (de dos elementos) del oxígeno con cualquier elemento, metal o no metal y el oxígeno siempre actúa con valencia II. ! Formulación: Responden a la fórmula general MaOb ó NaOb, siendo M el símbolo del metal y N el símbolo del no metal. Para formular se escribe primero el símbolo del metal o no metal y a continuación el del oxígeno, posteriormente se produce el intercambio de valencias para la igualación de las mismas y finalmente se simplifica cuando se pueda. En los ejemplos siguientes debemos fijarnos en que los subíndices de la fórmula final son las valencias intercambiadas: Símbolo y valencia Símbolo y valencia Fórmula Óxido de litio Li I O II Li2O Óxido de cesio Cs I O II Cs2O Óxido de magnesio Mg II O II Mg2O2 6 MgO Óxido de aluminio Al III O II Al2O3 Óxido de plomo (IV) Pb IV O II Pb2O4 6 PbO2 ! Nomenclatura: Hay tres sistemas: Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 6 - • Nomenclatura Sistemática: Mediante prefijos griegos ( mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, ...) se indican el número de átomos de oxígeno y del elemento con quien se combina. • Nomenclatura de Stock: Se nombran con la palabra óxido seguida del nombre del elemento correspondiente y la valencia de éste en números romanos entre paréntesis, si la valencia es única no es necesario indicarla. • Nomenclatura tradicional: Para los metales se nombran con la palabra óxido seguida del nombre del elemento y en caso de que éste pueda presentar dos valencias se añaden las siguientes terminaciones: -oso Para la menor valencia -ico Para la mayor valencia Los óxidos de los no metales en la nomenclatura tradicional se denominan anhídridos y se nombran con la palabra anhídrido seguida del nombre del elemento con unas terminaciones y prefijos que indican con cuál de las posibles valencias actúa. 1 valencia -ico 2 -oso valencias -ico 3 Hipo.....os o 4 valencias -oso valencias Hipo.....oso -ico Valencia menor -oso -ico Per.....ico Valencia mayor Particularmente, se recomienda para este tipo de compuestos la nomenclatura de Stock, aunque también es conveniente aprender a manejar la nomenclatura tradicional. N. Sistemática N. de Stock N. Tradicional FeO monóxido de hierro óxido de hierro (II) óxido ferroso Fe2O3 trióxido de dihierro óxido de hierro (III) óxido férrico Cu2O óxido de dicobre óxido de cobre (I) óxido cuproso CuO monóxido de cobre óxido de cobre (II) óxido cúprico Cr2O3 trióxido de dicromo óxido de cromo (III) óxido cromoso CrO3 trióxido de cromo óxido de cromo (VI) óxido crómico Cl2O óxido de dicloro óxido de cloro (I) anhídrido hipocloroso Cl2O3 trióxido de dicloro óxido de cloro (III) anhídrido cloroso Cl2O5 pentaóxido de dicloro óxido de cloro (V) anhídrido clórico Cl2O7 heptaóxido de dicloro óxido de cloro (VII) anhídrido perclórico Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 7 - La nomenclatura tradicional de los óxidos de nitrógeno es un tanto especial: Valencia Fórmula N. Sistemática N. de Stock N. Tradicional 1 N2O monóxido de dinitrógeno óxido de nitrógeno (I) óxido nitroso 2 NO monóxido de nitrógeno óxido de nitrógeno (II) óxido nítrico 4 NO2 dióxido de nitrógeno óxido de nitrógeno (IV) dióxido de nitrógeno 3 N2O3 trióxido de dinitrógeno óxido de nitrógeno (III) anhídrido nitroso 5 N2O5 pentaóxido de dinitrógeno óxido de nitrógeno (V) anhídrido nítrico EJERCICIO 1. COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA Fórmula N. Sistemática N. de Stock N. Tradicional Cl2O I2O7 As2O5 CaO Ni2O3 PbO SnO2 Au2O TeO2 HgO óxido aúrico óxido cuproso anhídrido sulfúrico óxido de cadmio anhídrido fosforoso óxido de platino (IV) óxido de plata óxido de selenio (VI) óxido de carbono (II) óxido de cobalto (III) dióxido de carbono óxido de dilitio pentaóxido de difósforo óxido de bario trióxido de selenio Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 8 - HIDRÓXIDOS O BASES. Los hidróxidos o bases están formados por la combinación del grupo hidroxilo (OH) monovalente con elementos metálicos. Formulación: M(OH)x siendo M el metal y x su valencia Se escribe primero el símbolo del metal y a continuación el del grupo hidroxilo entre paréntesis con el subíndice correspondiente, en caso de que el subíndice sea uno se suele omitir el paréntesis. Nomenclatura: Para nombrarlos según la nomenclatura de Stock se hace con la palabra hidróxido seguida del nombre del metal y la valencia de éste en números romanos y entre paréntesis. En la nomenclatura sistemática se usan los prefijos griegos di-, tri-, tetra-, etc y en la nomenclatura tradicional se usan las terminaciones -oso e -ico para los metales que pueden presentar más de una valencia. Ejemplos: N. de Stock N. Sistemática N. Tradicional LiOH hidróxido de litio hidróxido de litio hidróxido de litio Ba(OH)2 hidróxido de bario dihidróxido de bario hidróxido de bario Fe(OH)2 hidróxido de hierro(II) dihidróxido de hierro hidróxido ferroso Fe(OH)3 hidróxido de hierro(III) trihidróxido de hierro hidróxido férrico Al(OH)3 hidróxido de aluminio trihidróxido de aluminio hidróxido de aluminio NaOH hidróxido de sodio hidróxido de sodio hidróxido de sodio CuOH hidróxido de cobre(I) hidróxido de cobre hidróxido cuproso Cu(OH)2 hidróxido de cobre(II) dihidróxido de cobre hidróxido cúprico Pb(OH)4 hidróxido de plomo(IV) tetrahidróxido de plomo hidróxido plúmbico EJERCICIO 2. COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA Fórmula N. Sistemática N. de Stock N. Tradicional Co(OH)3 AuOH Cr(OH)2 hidróxido de talio (I) hidróxido de mercurio(II) dihidróxido de cadmio hidróxido estannoso hidróxido niquélico KOH Zn(OH)2 trihidróxido de oro hidróxido de cromo(III) hidróxido platinoso dihidróxido de calcio Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 9 - HIDRUROS METÁLICOS. Son combinaciones binarias del hidrógeno con cualquier metal, el hidrógeno actúa siempre con valencia I. Formulación: MHx siendo M el metal y x su valencia Se escribe primero el símbolo del metal y a continuación el del hidrógeno y se intercambian las valencias. Nomenclatura: Se nombran según la nomenclatura de Stock con la palabra hidruro seguida del nombre del metal y la valencia de éste en números romanos y entre paréntesis. En la nomenclatura sistemática se usan los prefijos griegos di-, tri-, tetra-, etc y en la nomenclatura tradicional se usan las terminaciones -oso e -ico cuando sean necesarias y según las indicaciones ya dadas. Ejemplos: N. de Stock N. Sistemática N. Tradicional LiH hidruro de litio hidruro de litio hidruro de litio NaH hidruro de sodio hidruro de sodio hidruro de sodio BeH2 hidruro de berilio dihidruro de berilio hidruro de berilio MgH2 hidruro de magnesio dihidruro de magnesio hidruro de magnesio AlH3 hidruro de aluminio trihidruro de aluminio hidruro de aluminio PbH4 hidruro de plomo (IV) tetrahidruro de plomo hidruro plúmbico PbH2 hidruro de plomo (II) dihidruro de plomo hidruro plumboso HIDRUROS DE NO METALES. Hay no metales como el nitrógeno, fósforo, arsénico antimonio, carbono, silicio y boro que forman compuestos con el hidrógeno y que reciben nombres especiales. Nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio y el boro funcionan con la valencia 3 mientras que el carbono y el silicio lo hacen con valencia 4. Valencia Fórmula N. Tradicional (es la más usada) N. Sistemática 3 NH3 Amoníaco Trihidruro de nitrógeno 3 PH3 Fosfina Trihidruro de fósforo 3 AsH3 Arsina Trihidruro de asrsénico 3 SbH3 Estibina Trihidruro de antimonio 3 BH3 Borano Trihidruro de boro 4 CH4 Metano Tetrahidruro de carbono 4 SiH4 Silano Tetrahidruro de silicio Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 10 - EJERCICIO 3. COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA Fórmula N. Sistemática N. de Stock N. Tradicional AuH3 SnH4 hidruro de hierro (II) hidruro de plata fosfina silano trihidruro de arsénico N2O3 NO pentaóxido de dinitrógeno trióxido de azufre óxido ferroso hidruro niquélico PbO2 óxido de bromo (VII) Hidruro de cadmio ÁCIDOS HIDRÁCIDOS. Se llaman así a las combinaciones binarias del hidrógeno con no metales como flúor, cloro, bromo, yodo, azufre, selenio y teluro. El no metal actúa siempre con la menor valencia, es decir: • Flúor, cloro, bromo, yodo ( todos ellos actúan con valencia I) • Azufre, selenio, teluro (actúan con valencia II) Formulación: HxN siendo N el no metal y x su valencia (el H valencia I) Se escribe primero el símbolo del hidrógeno y a continuación el del no metal y se intercambian las valencias. Esta colocación se debe a que según la IUPAC el elemento más electropositivo tiene que situarse a la izquierda. Se recomienda, en cualquier combinación binaria entre no metales, colocar más a la izquierda de la fórmula al elemento que va antes en la siguiente lista: B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 11 - Nomenclatura: Para nombrarlos según la nomenclatura sistemática se añade la terminación -uro detrás del elemento no metálico y después las palabras “ de hidrógeno”. En la nomenclatura tradicional se nombran con la palabra ácido y a continuación el nombre del no metal con la terminación -hídrico. Fórmula N. Tradicional N. Sistemática (cuando está en disolución acuosa) (cuando está en estado puro) HF ácido fluorhídrico fluoruro de hidrógeno HCl ácido clorhídrico cloruro de hidrógeno HBr ácido bromhídrico bromuro de hidrógeno HI ácido yodhídrico yoduro de hidrógeno H2S ácido sulfhídrico sulfuro de hidrógeno H2Se ácido selenhídrico seleniuro de hidrógeno H2Te ácido telurhídrico telururo de hidrógeno SALES BINARIAS. Son compuestos binarios formados por la combinación de un metal y un no metal y en algunos casos de no metal con no metal, se obtienen sustituyendo el hidrógeno o los hidrógenos del ácido hidrácido correspondiente por un metal. Formulación: MaNb siendo M el metal, N el no metal y a,b subíndices En las combinaciones de metal con no metal se escribe primero el símbolo del metal, a la izquierda de la fórmula, seguido del no metal y se intercambian las valencias. En las combinaciones de no metal con no metal se escribe primero el símbolo del no metal que aparece primero en la lista indicada arriba, es decir, a la izquierda el elemento menos electronegativo y a la derecha el más electronegativo. Nomenclatura: Para nombrarlos se añade al no metal la terminación -uro y a continuación se nombra el metal con la valencia correspondiente en números romanos y entre paréntesis en el caso de la nomenclatura de Stock; haciendo uso de las terminaciones -oso e -ico en el caso de la nomenclatura tradicional y mediante los prefijos griegos en el caso de la nomenclatura sistemática. En el caso de que la combinación sea de no metal con no metal, la terminación -uro se añadirá al elemento situado más a la derecha de la fórmula (es decir, al más electronegativo). Las valencias con las que actúan los no metales en este tipo de compuestos son las más pequeñas para los halógenos (F, Cl, Br, I, At) y anfígenos (S, Se, Te) que son I y II respectivamente, III para los nitrogenoideos (N, P, As, Sb), IV para los carboniodeos (C, Si) y III para el boro (B). Ejemplos: N. Sistemática N. de Stock Nombre “antiguo” CaF2 difluoruro de calcio fluoruro de calcio fluoruro cálcico FeCl2 dicloruro de hierro cloruro de hierro (II) cloruro ferroso Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 12 - FeCl3 tricloruro de hierro cloruro de hierro (III) cloruro férrico K2Se seleniuro de dipotasio seleniuro de potasio seleniuro potásico Mg3N2 dinitruro de trimagnesio nitruro de magnesio nitruro de magnesio NiS sulfuro de níquel sulfuro de níquel (II) sulfuro niqueloso BrF monofluoruro de bromo fluoruro de bromo (I) BrF5 pentafluoruro de bromo fluoruro de bromo (V) SF6 hexafluoruro de azufre fluoruro de azufre (VI) As2Se5 pentaseleniuro de diarsénico seleniuro de arsénico (V) EJERCICIO 4. COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA Fórmula N. de Stock N. Tradicional Cloruro de estaño (IV) Cloruro sódico Yoduro de plata Bromuro de cobalto (III) Sulfuro de plomo (IV) Seleniuro de cobre (II) Telururo de mercurio (I) sulfuro aúrico yoduro mercurioso PtCl4 Ni2S3 PbI2 cloruro de magnesio CaBr2 seleniuro de litio bromuro cuproso Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 13 - ÁCIDOS OXÁCIDOS. Son compuestos ternarios formados por hidrógeno (elemento característico de los ácidos), oxígeno (de ahí el nombre de oxácidos) y un no metal. Formulación: HaXbOc siendo X el no metal y a,b,c los subíndices correspondientes Se escribe primero el símbolo del hidrógeno, a continuación el del no metal y finalmente el del oxígeno. Vamos a considerar, como regla nemotécnica que los ácidos oxácidos se forman al reaccionar el anhídrido del mismo nombre (recordemos que un anhídrido en la nomenclatura tradicional es la combinación de un no metal con el oxígeno) con agua: Anhídrido + H2O 6 Ácido oxácido Nomenclatura: Los ácidos oxácidos se nombran como los anhídridos de los cuales provienen con la terminación y prefijo adecuado y precedidos de la palabra ácido (recordar que en la nomenclatura tradicional cuando un no metal puede presentar más de dos valencias se usan los siguientes prefijos y sufijos en orden de menor a mayor valencia: hipo....oso, ....oso, ....ico, per....ico). Por lo tanto, el método que usaremos para formular consistirá en: 1º.- Formular el óxido del no metal (anhídrido) del mismo nombre. 2º.- Añadirle una molécula de agua para las formas meta y tres moléculas de agua para las formas orto. 3º.- Simplificar cuando sea posible. Ejemplos: Nombre tradicional Proceso Fórmula ácido hipocloroso Cl2O + H2O 6 H2Cl2O2 HClO ácido cloroso Cl2O3 + H2O 6 H2Cl2O4 HClO2 ácido clórico Cl2O5 + H2O 6 H2Cl2O6 HClO3 ácido perclórico Cl2O7 + H2O 6 H2Cl2O8 HClO4 ácido hiposulfuroso SO + H2O 6 H2SO2 H2SO2 ácido sulfuroso SO2 + H2O 6 H2SO3 H2SO3 ácido sulfúrico SO3 + H2O 6 H2SO4 H2SO4 Ya sabemos ahora formular los ácidos oxácidos a partir del nombre que nos dan, con este nombre automáticamente sabemos la valencia con que actúa el no metal, si es la mayor, la menor o intermedia; pero cuando nos encontremos en el caso contrario, es decir, cuando nos den la fórmula de un ácido oxácido y nos pidan su nombre ¿cómo lo resolveremos?. Démonos cuenta que el único problema que se nos plantea es la determinación de la valencia con que actúa el no metal X en la fórmula general HaXbOc, ya que una vez la conozcamos, podremos dar a ese ácido el nombre adecuado usando los prefijos y/o sufijos necesarios, que ya conocemos. Veamos en unos ejemplos cómo se determina la valencia del no metal: • Consideremos el ácido oxácido de fórmula HClO; el hidrógeno actúa en estos casos siempre con valencia +I y el oxígeno con valencia -II y en todo compuesto neutro la suma de todas las valencias tiene que ser nula: Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 14 - 3(nº átomos elemento i) C (valencia de i) = 0 (nº átomos Cl) C (valencia Cl) + (nº átomos H) C (+I) + (nº átomos O) C (-II) = 0 1 C (valencia Cl) + 1 C (+I) + 1 C (-II) = 0 (valencia Cl) = +I Como la valencia I es la más pequeña del cloro el compuesto HClO se llamara ácido hipocloroso. • ¿Cómo se llamará el compuesto HClO2? Tenemos que calcular otra vez la valencia del cloro, lo hacemos como antes: (nº átomos Cl) C (valencia Cl) + (nº átomos H) C (+I) + (nº átomos O) C (-II) = 0 1 C (valencia Cl) + 1 C (+I) + 2 C (-II) = 0 (valencia Cl) = +III Dicho de otra forma: el cloro presenta valencia +III porque sumado a la valencia +I del hidrógeno compensa las valencias de los dos átomos de oxígeno 2 C (-II) = -IV. Puesto que en este compuesto la valencia del cloro es +III, será el ácido cloroso. Es evidente que en la mayoría de los casos resulta innecesario utilizar una ecuación como las anteriores, debido a que casi “se ve” a simple vista cuál es la valencia del elemento X en la fórmula HaXbOc; el cálculo a efectuar es, de hecho, tan sencillo que cuando uno se acostumbra lo realiza mentalmente en un segundo. De todas formas, por si alguien lo prefiere, damos a continuación otro sistema sencillo para calcular la valencia del elemento X en un caso general: Valencia de X = (2c - a) / b Nomenclaturas sistemáticas para ácidos: Lo último que queda por comentar es la nomenclatura que la IUPAC ha ideado para conseguir la máxima sistematización en los nombres de los ácidos. Los ejemplos que luego siguen explican por sí solos cuál es el criterio seguido. Los tres sistemas de nomenclatura indicados más adelante son válidos y aunque la costumbre hace que se use el nombre tradicional, las ventajas que implicaría la nomenclatura llamada funcional son evidentes. Se verá que en las nomenclaturas sistemáticas se prescinde de las terminaciones y prefijos antes indicados, que ya no resultan necesarios puesto que al nombrar los compuestos se indica la valencia del “átomo central” y el número de oxígenos del ácido, entonces el número de hidrógenos de la molécula queda automáticamente fijado, no hay más que tener en cuenta que el compuesto debe ser neutro. N. Tradicional N. Sistemática y funcional N. Sistemática HClO ácido hipocloroso ácido oxoclórico (I) oxoclorato (I) de hidrógeno HClO2 ácido cloroso ácido dioxoclórico (III) dioxoclorato (III) de hidrógeno HClO3 ácido clórico ácido trioxoclórico (V) trioxoclorato (V) de hidrógeno HClO4 ácido perclórico ácido tetraoxoclórico (VII) tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno H2SO3 ácido sulfuroso ácido trioxosulfúrico (IV) trioxosulfato (IV) de hidrógeno H2SO4 ácido sulfúrico ácido tetraoxosulfúrico (VI) tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno HNO2* ácido nitroso ácido dioxonítrico (III) dioxonitrato (III) de hidrógeno Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 15 - HNO3* ácido nítrico ácido trioxonítrico (V) trioxonitrato (V) de hidrógeno H CO3* * 2 ácido carbónico ácido trioxocarbónico (IV) trioxocarbonato (IV) de hidrógeno * el nitrógeno sólo forma ácidos oxácidos con las valencias 3 y 5 el carbono sólo forma ácidos oxácidos con la valencia 4 ** ! El fósforo, arsénico y antimonio forman ácidos especiales: • Si a los anhídridos correspondientes se les suma una molécula de agua tenemos los ácidos META: Proceso Nombre tradicional N. Sistemática y funcional P2O3 + H2O 6 H2P2O4 6 HPO2 ácido metafosforoso ácido dioxofosfórico (III) P2O5 + H2O 6 H2P2O6 6 HPO3 ácido metafosfórico ácido trioxofosfórico (V) • Si a los anhídridos correspondientes se les suman tres moléculas de agua tenemos los ácidos ORTO: Proceso Nombre tradicional N. Sistemática y funcional P2O3 + 3H2O 6 H6P2O6 6 H3PO3 ácido ortofosforoso (ácido fosforoso) ácido trioxofosfórico (III) P2O5 + 3H2O 6 H6P2O8 6 H3PO4 ácido ortofosfórico (ácido fosfórico) ácido tetraoxofosfórico (V) ! También existen otras formas de ácidos llamadas DI o PIRO que se obtienen sumando dos moléculas del ácido correspondiente y restando después una molécula de agua: Proceso Nombre tradicional N. Sistemática y funcional SO3 + H2O 6 H2SO4 2H2SO4 - H2O 6 H2S2O7 ácido disulfúrico ácido pirosulfúrico ácido heptaoxodisulfúrico (VI) P2O3 + 3H2O 6 H6P2O6 6 H3PO3 2H3PO3 - H2O 6 H4P2O5 ácido difosforoso ácido pirofosforoso ácido pentaoxodifosfórico (III) ! Hay algunos metales que también forman ácidos como es el caso del cromo y manganeso y que por su importancia hay que recordar: Proceso Nombre tradicional N. Sistemática y funcional CrO3 + H2O 6 H2CrO4 ácido crómico ácido tetraoxocrómico (VI) 2H2CrO4 - H2O 6 H2Cr2O7 ácido dicrómico ácido heptaoxodicrómico (VI) MnO3 + H2O 6 H2MnO4 ácido mangánico ácido tetraoxomangánico (VI) Mn2O7 + H2O 6 H2Mn2O8 6 HMnO4 ácido permangánico ácido tetraoxomangánico (VII) Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 16 - ! Otros ácidos: N. Tradicional H2SO2 ácido sulfoxílico H2S2O4 ácido ditionoso H2S2O6 ácido ditiónico H2NO2 ácido nitroxílico H2SiO3 ácido metasilícico H4SiO4 ácido ortosilícico HBO2 ácido metabórico H3BO3 ácido ortobórico H2MoO4 ácido molíbdico HVO3 ácido metavanádico H3VO4 ácido ortovanádico EJERCICIO 5. COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA Fórmula N. Tradicional N. Sistemática y funcional HPO2 H2SO4 HClO4 HBrO3 HIO ácido crómico ácido carbónico ácido fosfórico ácido nitroso ácido permangánico ácido heptaoxodisulfúrico (VI) ácido dioxoclórico (III) ácido trioxoselénico (IV) ácido trioxofosfórico (III) ácido oxobrómico (I) Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 17 - SALES TERNARIAS. Son compuestos ternarios (de tres elementos) formados por la combinación de un metal con un no metal y oxígeno. Se obtienen al sustituir el hidrógeno o los hidrógenos de los ácidos oxácidos por un elemento metálico. Al quitar el hidrógeno o los hidrógenos de los ácidos (como el hidrógeno actúa con valencia +I) nos queda un grupo de átomos (del resto ácido) con carga negativa (anión) y con tantas valencias negativas como hidrógenos se han sustituido. Posteriormente a este resto ácido se le une un metal y se intercambian las valencias. H2SO4 - 2 H+ 6 SO42SO42- + 2 Na+ 6 Na2SO4 Para formular se escribe en primer lugar el símbolo del metal y a continuación el resto ácido (no metal y oxígeno en este orden) entre paréntesis si es necesario. Se nombran derivando de los ácidos de los que provienen con los siguientes prefijos y terminaciones: Prefijos y sufijos utilizados en los ácidos Prefijos y sufijos utilizados en las sales Hipo- ..... -oso ..... -oso ..... -ico Per- ..... -ico Hipo- ..... -ito ..... -ito ..... -ato Per- ..... -ato Puede ayudarte a recordar la equivalencia de sufijos la siguiente frase: Cuando el OSO toca el PITO, perICO toca el silbATO Ejemplos: Nombre de la sal catión metálico oxoanión de procedencia Fórmula de la sal hipoclorito de sodio Na+ ClO- NaClO clorito de sodio Na+ ClO2- NaClO2 clorato de sodio Na+ ClO3- NaClO3 perclorato de sodio Na+ ClO4- NaClO4 sulfato ferroso Fe2+ SO42- FeSO4 sulfato férrico Fe3+ SO42- Fe2 (SO4)3 sulfato sódico Na+ SO42- Na2SO4 sulfito de aluminio Al3+ SO32- Al2 (SO3)3 nitrato potásico K+ NO3- KNO3 nitrato de magnesio Mg2+ NO3- Mg(NO3)2 carbonato plumboso Pb2+ CO32- PbCO3 yodato férrico Fe3+ IO3- Fe(IO3)3 Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 18 - Cuando se nos da la fórmula de una sal tendremos que encontrar la valencia con que actúa el no metal, esto lo haremos por el mismo sistema que el indicado en los ácidos oxácidos. Una vez tengamos la valencia del no metal sabremos el nombre del ácido del que deriva y si vamos a la tabla de arriba sabremos como nombrar la sal. También se puede emplear la nomenclatura sistemática. Fórmula de la sal anión de procedencia Nombre Tradicional Nombre Sistemático NaClO ClO- hipoclorito de sodio monoxoclorato (I) de sodio NaClO2 ClO2- clorito de sodio dioxoclorato (III) de sodio NaClO3 ClO3- clorato de sodio trioxoclorato (V) de sodio NaClO4 ClO4- perclorato de sodio tetraoxoclorato (VII) de sodio K2SO3 SO32- sulfito de potasio trioxosulfato (IV) de potasio K2SO4 SO42- sulfato de potasio tetraoxosulfato (VI) de potasio Be(BrO3)2 BrO3- bromato de berilio bis(trioxobromato(V)) de berilio Ca(NO3)2 NO3- nitrato de calcio bis(trioxonitrato(V)) de calcio NiSO4 SO42- sulfato niqueloso tetraoxosulfato (VI) de níquel (II) EJERCICIO 6. COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA Fórmula Nomenclatura Clorato de potasio Hipobromito de calcio Bromato de estaño (IV) Perclorato de mercurio (II) Sulfato de calcio Hiposelenito de cobre (II) Telurito de cobre (I) Metaarseniato de hierro (III) Pirofosfato de calcio Piroarsenito de sodio Ortoantimoniato de níquel (III) Mg3(PO4)2 Cd(IO4)2 Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 19 - Pb(NO3)2 LiNO3 KMnO4 Na2Cr2O7 SALES ÁCIDAS. Son compuestos formados por cuatro elementos: metal, hidrógeno, no metal y oxígeno. Se obtienen sustituyendo parte de los hidrógenos de un ácido oxácido por un metal, es decir, parte de los hidrógenos se sustituyen por un metal y parte quedan en el resto ácido. Se escribe en primer lugar el símbolo del metal, a continuación el átomo o átomos de hidrógeno, después el no metal y finalmente el oxígeno. Se nombran diciendo el número de hidrógenos que quedan en el resto ácido seguido del nombre de la sal y en la nomenclatura tradicional anteponiendo el prefijo bi- al nombre de la sal. Forman sales ácidas los no metales siguientes: C, S, Se, Te y los ácidos piro y orto del P, As y Sb. catión anión Nombre IUPAC Nombre Tradicional NaHCO3 Na+ HCO3- hidrógenocarbonato de sodio bicarbonato de sodio KHSO4* K+ HSO4- hidrógenosulfato de potasio bisulfato de potasio Fe(HSO4)3 Fe3+ HSO4- hidrógenosulfato de hierro(III) bisulfato férrico Fe(HSO4)2** Fe2+ HSO4- hidrógenosulfato de hierro (II) bisulfato ferroso Ca(HSO3)2 Ca2+ HSO3- hidrógenosulfito de calcio bisulfito de calcio Cu(HTeO3)2 Cu2+ HTeO3- hidrógenotelurito de cobre (II) bitelurito cúprico Pb(HSeO4)4 Pb4+ HSeO4- hidrógenoseleniato de plomo (IV) biseleniato plúmbico KH2PO4 K+ H2PO4- dihidrógenofosfato de potasio bifosfato potásico Ca(H2PO4)2 Ca2+ H2PO4- dihidrógenofosfato de calcio dibifosfato de calcio Al(H2PO4)3*** Al3+ H2PO4- dihidrógenofosfato de aluminio tribifosfato de aluminio K2HPO4 K+ HPO42- monohidrógenofosfato de potasio bifosfato dipotásico CaHPO4 Ca2+ HPO42- monohidrógenofosfato de calcio bifosfato cálcico Al2(HPO4)3 Al3+ HPO42- monohidrógenofosfato de aluminio tribifosfato de dialuminio * Nombre sistemático: Nombre sistemático: *** Nombre sistemático: ** hidrógenotetraoxosulfato (VI) de potasio bis[hidógenotetraoxosulfato (VI)] de hierro (II) tris[dihidrógenotetraoxofosfato (V)] de alumnio PERÓXIDOS. Se caracterizan por presentar en su molécula el grupo peróxido O22- (-O-O-). En este caso el oxígeno actúa con valencia -I. Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 20 - Fórmula Nomenclatura H2O2 peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) Li2O2 peróxido de litio Na2O2 peróxido de sodio BaO2 peróxido de bario CuO2 peróxido de cobre (II) ZnO2 peróxido de cinc Formula las siguientes sustancias: Pon nombre a los siguientes compuestos: 1.- Óxido de bario 1.- BaO 2.- Óxido de sodio 2.- Na2O 3.- Anhídrido sulfuroso 3.- SO2 4.- Óxido de plata 4.- CaO 5.- Óxido de aluminio 5.- Ag2O 6.- Óxido de níquel (III) 6.- NiO 7.- Óxido de cloro (VII) 7.- Cl2O7 8.- Óxido nitroso 8.- P2O5 9.- Anhídrido nitroso 9.- LiH 10.- Hidruro de litio 10.- CO 11.- Cloruro de cobalto (III) 11.- AgH 12.- Hidruro de plata 12.- HBr 13.- Ácido bromhídrico 13.- H2S 14.- Ácido sulfhídrico 14.- NH3 15.- Amoniaco 15.- HCl 16.- Ácido clórico 16.- CdO 17.- Peróxido de bario 17.- CaH2 18.- Hidruro de calcio 18.- Na2O2 19.- Peróxido de sodio 19.- PH3 20.- Óxido de estroncio 20.- Cs2O 21.- Ácido clorhídrico 21.- PbI2 22.- Cloruro de sodio 22.- KBr 23.- Fluoruro de calcio 23.- AsH3 Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 21 - 24.- Yoduro de plomo (II) 24.- BaS 25.- Bromuro potásico 25.- AlCl3 26.- Arsenamina ó Arsina 26.- Al2S3 27.- Sulfuro de bario 27.- Li2O 28.- tricloruro de arsénico 28.- FeS 29.- Peróxido de litio 29.- HNO3 30.- Sulfuro de hierro (II) 30.- H2CO3 31.- Ácido nítrico 31.- HClO4 32.- Ácido carbónico 32.- H3PO4 33.- Ácido perclórico 33.- H4P2O5 34.- Ácido fosfórico 34.- HIO 35.- Ácido metafosfórico 35.- H2S 36.- Ácido sulfhídrico 36.- MgH2 37.- Ácido sulfúrico 37.- H2SiO3 38.- Ácido hipoyodoso 38.- Ca(OH)2 39.- Hidruro de magnesio 39.- Fe(OH)3 40.- Ácido ortosilícico 40.- HNO2 41.- Hidróxido de calcio 41.- Al(OH)3 42.- Hidróxido de hierro (III) 42.- KOH 43.- Ácido nitroso 43.- CaSO4 44.- Hidróxido de aluminio 44.- Al2(SiO3)3 45.- Bromuro de cobalto (II) 45.- CoCl2 46.- Hidrógenocarbonato potásico 46.- LiNO2 47.- Sulfato de calcio 47.- Na2CO3 48.- Cloruro de cobalto (III) 48.- Ca3(PO4)2 49.- Nitrito de litio 49.- KHCO3 50.- Carbonato sódico 50.- ZnCl2 51.- Fosfato cálcico 51.- NaHCO3 52.- Hidrógeno sulfato de litio 52.- HgO 53.- Hipoyodito potásico 53.- NaOH 54.- Hidrógreno ortoarseniato de potasio 54.- KIO Formulación y nomenclatura de Química Inorgánica - 22 - I.E.S. Santa María la Real AGUILAR DE CAMPOO (Palencia) Heriberto Ruiz García 2006
