UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE FILOSOFÍA, LETRAS Y CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN RESÚMENES DE QUÍMICA GENERAL I María Verónica Maila Álvarez Helen Iveth Figueroa Cepeda Quito, 2016 UNIDAD IV Nomenclatura química inorgánica Generalidades La nomenclatura química comprende el conjunto de reglas aceptadas en los varios Congresos Internacionales de Química que enseñan a dar nombres racionales a las especies químicas y a representarlas por medio de símbolo y fórmulas químicas. En otras palabras, la nomenclatura y notación química es la asignación de nombres, símbolos y fórmulas químicas a las especies químicas (elementos y compuestos químicos) a través de la aplicación de reglas aceptadas internacionalmente normadas por la International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Especie química Es toda substancia simple o compuesta químicamente pura, es decir, que cualquier partícula de la substancia posee siempre la misma composición química (elementos y compuestos químicos). La nomenclatura química es escrita y hablada. La primera es la escritura o notación química y la segunda, la nomenclatura propiamente dicha. Ejemplo: NOTACIÓN Au Cu Ag S ZnO NaCl AgNO3 NOMENCLATURA Elementos Compuestos Oro Cobre Plata Azufre Óxido de zinc Cloruro de sodio Nitrato de plata Nomenclatura de los elementos químicos La mayoría de elementos químicos tienen nombres que no obedecen a reglas fijas y determinadas. Así: 1. Los elementos conocidos desde épocas remotas conservan sus nombres primitivos: oro, plata, hierro, plomo. 2. A menudo el nombre de los elementos nos recuerda una propiedad sobresaliente de los mismos: Hidrógeno Productor de agua Cloro Verde Bromo Fétido, mal olor Cromo Coloreado (diversa coloración de sus sales) Bario Pesado Fósforo Portador de luz Nitrógeno Productor de nitro (salitre) Boro Blanco Cesio Azulado Platino Parecido a la plata Oxígeno Formador de ácido Tecnecio Artificial Astato Inestable Indio Índigo 3. Otros elementos tienen el nombre de la región de origen o donde se les descubrió: Galio De las Galias (Francia) Germanio De Germania o Alemania Hafnio De Hafnia (Copenhague) Europio De Europa Polonio De Polonia Americio De América Francio De Francia Helio Encontrado en el sol Escandio De Escandinavia 4. Existen elementos que llevan el nombre de planetas, astros: Selenio Luna Telurio Tierra Helio Sol Uranio Urano Plutonio Plutón 5. En homenaje a su descubridor o de científicos notables: Curio Esposos Curie Einstenio Einstein Nobelio Nobel Mendelevio Mendeleev 6. Hay elementos que tienen nombre de dioses de la mitología: Torio Dios del trueno, Thor Prometio Dios Prometeo Neptunio Dios Neptuno Vanadio Diosa Vanadis En la actualidad, los nuevos elementos descubiertos están recibiendo nombres basados en el latín de acuerdo a la decisión de la IUPAC. Notación de los elementos químicos A los elementos químicos se los representan por medio de símbolos químicos. El símbolo es la abreviatura química admitida para representar al elemento. Está constituido generalmente por la letra inicial mayúscula del nombre latino o griego latinizado y deben escribirse en letra imprenta. Cuando el nombre latino de varios elementos comienza por una misma letra, su símbolo se forma con dos de las primeras letras de dicho nombre, y en algunos casos se toma la primera y otra intermedia, pero la segunda letra va siempre con minúscula. NOMBRE CASTELLANO Actinio Aluminio Antimonio Argón Arsénico Boro Bario Berilio Berkelio Carbono Cloro Cobre Curio Hidrógeno Oro Plata Hierro Mercurio Plomo Estaño Sodio Potasio Azufre NOMBRE LATINO Actinium Aluminium Stibium Argon Arsenicum Borum Barium Beryllium Berkelium Carboneum Clorum Cuprum Curium Hidrogenium Aurum Argentum Ferrum Hidrarginum Plumbum Stannum Natrium Kalium Sulfur SÍMBOLO Ac Al Sb Ar As B Ba Be Bk C Cl Cu Cm H Au Ag Fe Hg Pb Sn Na K S Nomenclatura de los compuestos químicos El nombre de los compuestos químicos está formado por dos nombres: el genérico y el específico. El nombre genérico indica el grupo o función química a la que pertenece el compuesto. El nombre específico se refiere a la composición especial de la especie química en cuestión. Ejemplo: NOMBRE GENÉRICO Ácido Ácido Ácido Óxido Óxido NOMBRE ESPECÍFICO sulfúrico (formado de S) nítrico (formado de N) clorhídrico (formado de Cl) plúmbico (formado de Pb) de calcio Función química Es un grupo de especies químicas compuestas que reaccionan de la misma manera por tener propiedades comunes, sobre todo las químicas. Es decir, estas especies químicas se comportan de un modo propio y particular en las reacciones químicas. Los compuestos que pertenecen a una función química determinada contienen en sus moléculas o enlaces un átomo o grupo de átomos de constitución análoga, denominados grupo funcional. Ejemplo: FUNCIÓN ÓXIDO Grupo funcional: O CO2 CaO N2O5 FUNCIÓN ÁCIDO Grupo funcional: H HCl HNO3 H2SO4 FUNCIÓN HIDRÓXIDO Grupo funcional: OH NaOH KOH Mg(OH)2 El grupo funcional de los óxidos es el O, de los ácidos es H+ (hidrogenión) y de los hidróxidos es (OH)-, hidroxilo, el que les confiere un comportamiento característico en las reacciones. Notación o escritura de los compuestos químicos Se los representa por medio de fórmulas químicas. Fórmula química Es la representación escrita de una molécula o compuesto iónico. Constituido por un conjunto de símbolos y números que indican cualitativa y cuantitativamente los elementos que forman el compuesto. Ejemplo: Cl2 H2 O2 N2 P4 S8 H 2O H 2S CO2 NH3 Exponente químico o subíndice químico.- Es el número que indica la cantidad de átomos que entra en la fórmula. Se escribe en la parte inferior derecha del símbolo químico y afecta únicamente al elemento que representa dicho símbolo. El exponente 1 no se escribe. Ejemplo: H2SO4 El exponente o subíndice químico 2 afecta únicamente al hidrógeno e indica 2 átomos de este elemento. El subíndice químico o exponente 4 afecta solamente al oxígeno y señala 4 átomos de dicho elemento. Coeficiente químico.- Es el número que indica la cantidad de moléculas o de moles del compuesto. Se escribe antes de la fórmula química. El coeficiente químico afecta a todos los elementos representados en la fórmula. Ejemplo: 3H2O El 3 es el coeficiente químico e indica 3 moléculas o 3 moles de agua, o sea: H2O + H2O + H2O = 6 átomos de hidrógeno y 3 átomos de oxígeno Si se quiere indicar 5 moles o 5 moléculas de ácido sulfúrico se escribirá 5H2SO4 SISTEMAS DE NOMENCLATURA Como anteriormente se explicó, para nombrar los compuestos químicos inorgánicos se siguen las normas de la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry o en español Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) y bajo esta normativa se aceptan tres tipos de nomenclaturas para los compuestos inorgánicos, la sistemática, la nomenclatura de stock y la nomenclatura tradicional. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA o IUPAC Para nombrar compuestos químicos según esta nomenclatura se utilizan los prefijos: MONO, DI, TRI, TETRA, PENTA, HEXA, HEPTA. Ejemplo: Cl2O3 Trióxido de dicloro I2O Monóxido de diyodo NOMENCLATURA STOCK En este tipo de nomenclatura, cuando el elemento que forma el compuesto tiene más de una valencia, ésta se indica al final, en números romanos y entre paréntesis. Ejemplo: Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II) Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III) NOMENCLATURA TRADICIONAL En esta nomenclatura para poder distinguir con qué valencia intervienen los elementos en ese compuesto, se utilizan una serie de prefijos y sufijos: Número de valencias 1 valencia 2 valencias 3 valencias Prefijo Ejemplo Ico Anhídrido bórico oso (menor valencia) Óxido plumboso ico (mayor valencia) Óxido plúmbico hipo-oso (menor Ácido hiponitroso valencia) oso (valencia Ácido nitroso intermedia) ico (mayor valencia) Ácido nítrico 4 valencias hipo-oso valencia) oso ico Per-ico valencia) (menor Ácido hipobromoso Ácido bromoso Ácido brómico (mayor Ácido perbrómico Como se mencionó, cuando el elemento sólo tiene una valencia, se usa el sufijo –ico, pero además se puede colocar el nombre del elemento precedido de la sílaba “de”, ejemplo Óxido sódico u Óxido de sodio. Valencia El término valencia se utiliza en química con varios significados. El más generalizado es usarlo como adjetivo de la expresión electrones de valencia que ya se ha utilizado para designar a los electrones del nivel externo en los elementos representativos y de los electrones de los subniveles de mayor energía del penúltimo y último nivel en los elementos de transición del bloque d y a los electrones de los subniveles de energía superior del antepenúltimo, penúltimo y último nivel de energía en los elementos de transición interna. Valencia puede concebirse, entonces como la capacidad que tienen los átomos de los diferentes elementos para combinarse con otros átomos iguales o distintos para formar moléculas completas, cristales o agregados moleculares. De acuerdo a la teoría electrónica, se define a la valencia como el número de electrones que un elemento puede ceder, recibir o compartir durante un enlace químico. La variación periódica más sorprendente en los elementos es la valencia; la periodicidad de la valencia es muy consistente en los elementos representativos y es menos clara en los elementos de transición. Se puede usar la tabla periódica para predecir las valencias de los elementos y las fórmulas de sus compuestos. Se pueden seguir dos reglas para los elementos representativos: a. En los grupos IA a IVA la valencia más común es el número del grupo. b. En los grupos V a VIIA, la valencia más común es igual a 8 menos el número del grupo o al número del grupo mismo. Se puede usar la tabla periódica Para los grupos V a VII, el número del grupo da la valencia solamente cuando el elemento se combina con el oxígeno, el flúor o tal vez uno de los otros halógenos. Clases de valencia: Electrovalencia.- Cuando la combinación supone pérdida o ganancia de electrones, por lo tanto la formación de iones, la valencia se denomina electrovalencia. El número de electrones de valencia que pierde o gana un átomo expresa el valor numérico positivo o negativo de la electrovalencia. Por lo tanto la electrovalencia puede ser positiva o negativa. Se llama electrovalencia positiva al número de electrones que el átomo pierde o cede (pierde electrones que son cargas negativas y se hace positivo). Esto puede acontecer, como ya se dijo, con los elementos de los grupos IA y IIA y varios de transición del bloque d. Se llama electrovalencia negativa al número de electrones que el átomo gana o recibe (ganan electrones que son cargas negativas, consecuentemente se hace negativo). Esto acontece con los átomos de los grupos VIA y VIIA. Covalencia.- Cuando en la combinación de los átomos existe compartición de electrones, la valencia se denomina covalencia. En las uniones covalentes, la valencia de los átomos es la suma de los enlaces en que participan, o dicho de otra manera, es el número de electrones que emplea el átomo en formar pares electrónicos. La valencia positiva se asigna al átomo menos electronegativo y la negativa al más electronegativo. VALENCIA COMÚN, NORMAL U ORDINARIA DE LOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS Grupo Valencia normal Tipo de valencia Número de u ordinaria oxidación Electrovalencia positiva IA 1 1+ Electrovalencia positiva IIA 2 2+ Electrovalencia positiva IIIA 3 3+ Electrovalencia negativa IVA 4 4+ VA VIA VIIA 3 2 1 Covalencia Electrovalencia negativa Electrovalencia negativa Electrovalencia negativa 321- Los elementos de transición tienen valencias variables debido a que tienen 2 0 3 niveles de energía con subniveles a medio llenar o vacíos, orbitales desapareados y al ser excitados puede acontecer muchos cambios, saltos de electrones de un nivel a otro. VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS MÁS COMUNES EN LAS COMBINACIONES ELECTROVALENCIA POSITIVA. VALENCIA ÚNICA Monovalentes 1 Li (Litio) Na (Sodio) Divalentes 2 Be (Berilio) Trivalentes 3 Al (Aluminio) Bi (Bismuto) Tetravalentes 4 Hf (Hafnio) Ir (Iridio) Hexavalentes 6 U (Uranio) Tg –W K (Potasio) Rb (Rubidio) Cs (Cesio) Fr (Francio) Ag (Plata) Radical amonio (NH4)+ Mg (Magnesio) Ca (Calcio) Sr (Estroncio) Ba (Bario) Ra (Radio) Cd (Cadmio) Zn (Zinc) Ga (Galio) In (Indio) Eu (Europio) Gd (Gadolinio) Sc (Escandio) Os (Osmio) Th (Thorio) Zr (Zirconio) Pd (Paladio) Ti (Titanio) Platino (Pt) (Tungsteno o Wolframio) Mo (Molibdeno) ELECTROVALENCIA POSITIVA. VALENCIA VARIABLE 1 2 Cu (Cobre) Hg (Mercurio) 3 4 Ce (Cerio) Pr (Praseodimio) 1 3 Au (Oro) Tl (Talio) 3 5 Nb (Niobio) Ta (Tantalio o Tántalo) *V (Vanadio) 2 3 Fe (Hierro) Co (Cobalto) Ni (Níquel) Cr (Cromo) Mn (Manganeso) 2 4 Pb (Plomo) Sn (Estaño) 6 *Cr (Cromo) 4 6 7 *Mn (Manganeso) *Estos metales cuando trabajan con las valencias más altas se comportan como no metales. ELECTROVALENCIA NEGATIVA 1 F (Flúor Cl (Cloro) Br (Bromo) I (Yodo) (CN)- (ión cianuro) 2 O (Oxígeno) S (Azufre) Se (Selenio) Te (Telurio) 3 N (Nitrógeno) P (Fósforo) As (Arsénico) Sb (Antimonio) 4 C (Carbono) Si (Silicio) Ge (Germanio) COVALENCIA 1357 Cl (Cloro) Br (Bromo) I (Yodo) 4 6 135 S (2) N (Nitrógeno) (Azufre) P (Fósforo) Se As (Arsénico) (Selenio) Sb (Antimonio) Te (Telurio) 4 C (2) (Carbono) Si (Silicio) 3 B (Boro) 1 H (Hidrógeno) Funciones Químicas Inorgánicas Óxidos Compuestos binarios que resultan de la reacción química de los elementos químicos con el oxígeno. Elementos químicos + oxígeno óxidos Notación Para escribir la fórmula de un óxido se anota el símbolo del elemento que se combina con el oxígeno, al lado el símbolo del oxígeno y se intercambian los valores de sus valencias; si hay manera de simplificación, se la efectúa. Ejemplo: 1 K 2 O K2O1 K2O 2 Mg 2 O Mg2O2 MgO 2 Fe 2 O Fe2O2 FeO 3 Fe 2 O Fe2O3 Fe2O3 3 N 2 O N2O3 N2O3 5 N 2 O N2O5 N2O5 De manera general para escribir la fórmula de los compuestos se ha acordado escribir los símbolos de los elementos que componen el compuesto en orden de su electronegatividad: el menos electronegativo a la izquierda y el más electronegativo a la derecha. Nomenclatura tradicional (antigua) a. Se escribe el nombre genérico: óxido, luego el nombre específico (nombre del metal o no metal que se ha combinado con el oxígeno) terminándole en ico cuando el elemento forma un solo óxido. Así: K2O CaO B2O3 ThO2 óxido potásico óxido cálcico óxido bórico óxido tórico b. Cuando el elemento químico forma dos óxidos distintos, esto es, se combina con dos valencias diferentes se usa la terminación OSO para el óxido que tenga el elemento de menor valencia y la terminación ICO para el de mayor valencia. Así: As2O3 óxido arsenioso FeO óxido ferroso As2O5 óxido arsénico Fe2O3 óxido férrico c. Cuando el elemento que se combina con el oxígeno forma más de dos óxidos, al de menor grado de oxidación se antepone el prefijo hipo (menos que, por debajo de ) y al de mayor grado de oxidación se antepone el prefijo per (más que por encima de) Ejemplos: Cl2O Cl2O3 Cl2O5 Cl2O7 Óxido hipocloroso Óxido cloroso Óxido clórico Óxido perclórico Sistema IUPAC (Moderna) Es el sistema de nomenclatura usado con más frecuencia hoy en día. Según esta nomenclatura, estos compuestos se denominan con la palabra OXIDO y los prefijos mono(1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), hexa (6), hepta (7), octa (8), según el número de átomos de oxígeno y el nombre específico es el del otro elemento, así mismo con prefijos de número de átomos presentes en la estructura molecular. Ejemplo: N2O3 N2O5 FeO Fe3O2 Cl2O7 I 2O BaO Trióxido de dinitrógeno Pentóxido de dinitrógeno Monóxido de hierro Dióxido de trihierro Heptóxido de dicloro Monóxido de diyodo Monóxido de bario Sistema Stock Es el sistema que presenta menor confusión. Según este sistema, la valencia del elemento que se combinó con el oxígeno se indica entre paréntesis, con números romanos. Así: P2O3 óxido de fósforo (III) P2O5 óxido de fósforo (V) Los óxidos se agrupan en óxidos ácidos, óxidos básicos, óxidos neutros y óxidos salinos. Óxidos ácidos (anhídridos ácidos) Son combinaciones del oxígeno con los elementos NO METÁLICOS y algunos metálicos de valencia variable (Cr, Mn, V) al combinarse con valencia superior a 4. No metales Algunos metales (Con valencia Superior a +4) + oxígeno óxidos ácidos Estos óxidos reaccionan con el agua formando ácidos oxácidos u oxiácidos. Así: CO2 óxido carbónico (Óxido ácido) + H 2O H2CO3 ácido carbónico (Oxiácido) Familia VIIA (Halógenos) Cl, Br, I, (1, 3, 5, 7) 2Cl2 + O2 2Cl2O Óxido hipocloroso / Monóxido de di cloro / Óxido de cloro (I) 2Cl2 + 3O2 2Cl2O3 Óxido cloroso/trióxido de di cloro/óxido de cloro (III) 2Cl2 + 5O2 2Cl2O5 Óxido clórico/ Pentóxido de di cloro / Óxido de cloro + 7O2 2Cl2O7 Óxido perclórico / Heptóxido de di cloro / Óxido de cloro (IV) 2Cl2 (VII) Algunas consideraciones: Los elementos químicos como F, Cl, Br, I forman más de dos óxidos, desde el punto de vista teórico, ya que se cuestiona la reacción directa del F y Cl con el oxígeno, por la escasa diferencia de electronegatividad. Los compuestos oxigenados de los halógenos no son estables. Estructura de acuerdo a la valencia: 1 = hipo-oso 3 = oso 5 = ico 7 = per- ico En nomenclatura química para facilitar la escritura de las fórmulas químicas es necesario mecanizar las estructuras de los compuestos, para lo cual es necesario valernos de algunos mecanismos didácticos nemotécnicos. Entonces, en la escritura de las fórmulas de los óxidos ácidos es menester tener en cuenta los siguientes: Estructuras de subíndices químicos: 21= hipo-oso 23 = oso 25= ico 27 = per-ico Familia VIA (Calcógenos) S, Se, Te (4, 6) S8 + 8O2 8SO2 Óxido sulfuroso / Dióxido de azufre / Óxido de azufre (IV) S8 + 12O2 8SO3 Óxido sulfúrico / Trióxido de azufre / Óxido de azufre (VI) Estructura de acuerdo a la valencia: 4= oso 6= ico Estructura de subíndices químicos: 12 = oso 13 = ico Familia VA (Nitrogenoides) N, P, As, Sb (1, 3, 5) 2N2 + O2 2N2O Óxido hiponitroso/Monóxido de di nitrógeno/Óxido de nitrógeno (I) 2N2 + 3O2 2N2O3 Óxido nitroso/Trióxido de di nitrógeno/Óxido de nitrógeno (III) 2N2 + 5O2 2N2O5 Óxido nítrico/Pentóxido de di nitrógeno/Óxido de nitrógeno (V) Estructura de acuerdo a la valencia: 1 = hipo-oso 3 = oso 5+= ico Estructura de subíndices químicos: 21= hipo-oso 22= Oso 23 = ico Familia IV (Carbonoides) C, Si (4) 2C + 2O2 2CO2 Óxido carbónico/Dióxido de carbono/Óxido de carbono (IV) Estructura de acuerdo a la valencia: 4= ico Estructura de subíndices químicos: 12 = ico Familia IIIA (Familia del Boro) (3) B B + O2 B2O3 Óxido bórico/Trióxido de di boro/Óxido de boro (III) Estructura de acuerdo a la valencia: 3 = ico Estructura de subíndices químicos: 23= ico Óxidos ácidos de metales de valencia superior a 4 Cr, Mn, V Del cromo con valencia 6: 2Cr + 3O2 (VI) 2CrO3 Óxido crómico/ Trióxido de cromo/ Óxido de cromo 6 = ico 13 = ico Proceso de dimerización CrO3 + CrO3 Cr2O6 Óxido dicrómico/Hexaóxido de dicromo 26 = dicrómico Del Vanadio con valencia 5 4V + 5= ico 25= ico 5O2 2V2O5 Óxido vanádico/Pentóxido de vanadio/Óxido de vanadio (V) Del Manganeso con valencias 4 6 7 2Mn + 2O2 2MnO2 Óxido manganoso/Dióxido de manganeso/Óxido de manganeso (IV) 2Mn + 3O2 2MnO3 Óxido mangánico/Trióxido de manganeso/ Óxido de manganeso (VI) 4Mn + 7O2 2Mn2O7 Óxido permangánico/Heptóxido de manganeso/Óxido de manganeso (VII) Estructura de acuerdo a la valencia 4 = oso 6 = ico 7 = per-ico Estructura de subíndices químicos 12 = oso 13 = ico 27= per–ico Algunas consideraciones: El Manganeso forma óxidos ácidos con las valencias 4, 6 y 7, pero forma óxidos básicos con las valencias 2 y 3. El Vanadio forma óxidos ácidos con la valencia 5, y óxidos básicos con la valencia 3. Óxidos básicos Son compuestos binarios que resultan de la reacción química de los metales con el oxígeno. Metales + Oxígeno Óxido básico Se denominan óxidos básicos ya que al reaccionar con el agua (en solución acuosa) generan BASES O HIDRÓXIDOS. CaO + H2O Óxido Agua básico Ca(OH)2 Base o hidróxido La notación y nomenclatura de estos compuestos siguen las reglas indicadas para los óxidos ácidos. Metales alcalinos: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Ag 4Na + Valencia 1 O2 2Na2O Óxido de sodio/ Monóxido de disodio Metales alcalino térreos: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra Cd Zn 2Ca + O2 Valencia 2 2CaO Óxido de calcio/Monóxido de calcio (cal viva) Metales con valencia 3 Al, Bi, Ga In Eu Gd Sc 4Al + 3 O2 2Al2O3 Óxido de aluminio/Trióxido de dialuminio Metales con valencia 4 Hf, Ir, Os, Th, Zr, Pd, Ti, Pt Zr + O2 ZrO2 Óxido de circonio/Dióxido de circonio Metales con valencia 6 U, W, Mo 2Mo + 3 O2 2MoO3 Óxido de molibdeno/Trióxido de molibdeno Metales de valencia variable 1, 2 Cu, Hg 4Cu + O2 2Cu2O Óxido cuproso/Óxido de cobre (I) 2Cu + O2 2CuO Óxido cúprico/Óxido de cobre (II) Metales de valencia variable 1, 3 Au, Tl 4Au + O2 2Au2O Óxido auroso/Óxido de oro (I) 6Au + O2 2Au3O2 Óxido áurico/Óxido de oro (II) Metales de valencia variable 2,3 Fe, Co, Ni, Cr, Mn 2Fe + O2 2FeO Óxido ferroso/Óxido de hierro (II) 2Fe + O2 2Fe2O3 Óxido férrico/Óxido de hierro (III) Metales de valencia variable 2,4 Pb, Sn, 2Pb + O2 2PbO Óxido plumboso/Óxido de plomo (II) 2Pb + 2O2 2PbO2 Óxido plúmbico/Óxido de plomo (IV) Metales de valencia variable 3, 4 Ce, Pr 4Ce + 3O2 2Ce2O3 Óxido cerioso/Óxido de cerio (III) 2Ce + 2O2 2CeO2 Óxido cérico/Óxido de cerio (IV) Metales de valencia variable 3, 5 N, V, Ta 4N + 3O2 2N2O3 Óxido niobioso/Óxido de niobio (III) 4N + 5O2 2N2O5 Óxido nióbico/Óxido de niobio (V) Óxidos Neutros Son compuestos binarios que resultan de la combinación química entre el oxígeno y los no metales que no son ácidos ni básicos, pues no reaccionan en solución acuosa. NO Monóxido de nitrógeno CO Monóxido de carbono SO Monóxido de azufre NO2 Dióxido de nitrógeno ClO2 Dióxido de cloro N2O4 Tetraóxido de dinitrógeno Son gases tóxicos, productos de combustiones incompletas, agentes contaminantes de la atmósfera terrestre que constituyen el llamado smog. El sistema bajo el cual se los nombra es la nomenclatura sistemática. Óxidos salinos u Óxidos compuestos Son compuestos binarios formados por la reacción entre dos óxidos del mismo metal con diferente valencia. Se forman solamente con los óxidos de valencia variable especialmente del grupo di y trivalente. Óxido básico Valencia 2 + Óxido básico Valencia 3 Óxido salino Estos compuestos constituyen formas naturales, están constituyendo minerales. Nomenclatura tradicional (antigua) Para la nomenclatura tradicional de estos óxidos se emplea como nombre genérico “Óxido salino” y para el nombre específico el nombre del metal. Ejemplo: Fe3O4 Óxido salino de hierro Otro forma de nombre tradicional es el empleo de los término oso e ico, para hacer referencia que estos óxidos resultan de la reacción de los óxidos básicos del mismo metal. Ejemplo: Fe3O4 Óxido ferroso-férrico. Algunos de los óxidos salinos tienen nombres especiales de acuerdo al mineral del que forman parte, así: Óxido salino de hierro Magnetita Óxido salino de cromo Cromita Óxido salino de manganeso Hausmanita Existe una tercera forma de asignar el nombre para los óxidos salinos como sigue: Fe3O4 Óxido doble de hierro Sistema IUPAC o sistemática (Moderna) Se aplica las normas genéricas para este tipo de nomenclatura, esto es, el uso de prefijos mono, di, tri, tetra, etc. Ejemplo: Fe3O4 Tetraóxido de trihierro Sistema Stock De igual manera se siguen las normas ya conocidas, con la particularidad de que se citan las valencias de los óxidos originales. Ejemplo: Fe3O4 Óxido de hierro (II, III) Los más conocidos son: CrO + Cr2O3 Cr3O4 Óxido salino de cromo/Óxido cromoso-crómico (Cromita)/Óxido doble de cromo FeO +Fe2O3 Fe3O4 Óxido salino de hierro/ Óxido ferroso-férrico (Magnetita)/Óxido doble de hierro Peróxidos Son compuestos binarios que resultan de una mayor oxidación de los óxidos básicos de los metales mono y divalentes. Óxido básico Valencia 1 y 2 + Oxígeno Peróxido Son compuestos que tienen una estructura de enlace químico diferente a los óxidos básicos anteriores. Poseen dos átomos de oxígeno unidos entre sí por enlace covalente simple, O – O, o –(O2) unión llamada PERÓXIDO, grupo atómico PEROXI, lo que explica el por qué los peróxidos tienen un átomo más de oxígeno que los óxidos comunes. En estos compuestos el estado de oxidación del oxígeno es 1-, en otras palabras el estado de oxidación del grupo peróxido es 2Resultan de sustituir los dos hidrógenos del agua oxigenada (H2O2) por elementos metálicos. Si bien en estos compuestos reaccionan los metales mono y divalentes de valencia fija principalmente, también forman peróxidos los óxidos básicos de los metales mono y divalentes de valencia variable, así como otros metales. Notación Escribir el símbolo del metal y luego el grupo peróxido. Escribir la valencia tanto del metal como del grupo peróxido. Intercambiar valencias. Ejemplo 1 2 Na O2 Na2 (O2)1 Na2 (O2) Na2 O2 2 2 Ca O2 Ca2(O2)2 CaO2 Nomenclatura tradicional Se denomina con la palabra PERÓXIDO seguido del nombre del metal correspondiente. Si el metal es de valencia variable se emplea las terminaciones OSO e ICO. Ejemplo: Na2O2 Peróxido de sodio, Cu2O2Peróxido cuproso Nomenclatura IUPAC Se emplea los prefijos mono, di, tri y así sucesivamente, seguido de la palabra óxido. Ejemplo: Li2O2 Dióxido de dilitio Otra forma aceptada por la IUPAC es similar a la nomenclatura tradicional, es decir, para el ejemplo anterior Peróxido de litio. Nomenclatura Stock Se escribe la palabra PERÓXIDO, seguido del metal que conforma el peróxido y entre paréntesis escribir en números romanos la valencia del metal. Ejemplo: Li2O2 Peróxido de litio (I) Ecuación de formación Con óxidos de la familia IA Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 2Li2O + O2 2Li2O2 Peróxido de litio/Peróxido de litio (I)/Dióxido de dilitio Con óxidos de la familia IIA Be, Mg, Sr, Ca, Ra, Ba 2CaO + O2 2CaO2 Peróxido de calcio/Peróxido de calcio (II)/Dióxido de calcio Bases o Hidróxidos Se define a un hidróxido como cualquier compuesto que tiene uno o más iones hidroxilos, oxidrilo o grupo hidróxido reemplazables (OH)Resultan de la combinación química entre los óxidos básicos y el agua. La concentración de aniones OH- determinan una mayor o menor basicidad de la solución, la misma que puede comprobarse a través de indicadores como la fenoftaleína o medidores de pH con valores superiores a 7. Óxido básico + Agua Hidróxido La manera más fácil de identificar a las bases, en el laboratorio, es porque en presencia de la fenolftaleína toman un tinte rosado o fucsia. Formación Para escribir las ecuaciones de formación de los hidróxidos a partir de sus óxidos básicos correspondientes, se debe considerar que el óxido reacciona con tantas moléculas de agua como átomos de oxígeno tiene en su estructura molecular. Ejemplo: K2O + H2O Al2O3 + 3H2O 2KOH 2Al(OH)3 Notación Para escribir directamente las fórmulas de los hidróxidos metálicos se debe escribir el símbolo del metal, luego el grupo hidróxido y tener en cuenta que el metal se une a tantos iones OH- como valencias tiene. Ejemplos: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Al(OH)3, Pb(OH)4, U(OH)6 Nomenclatura tradicional Se escribe el término Hidróxido seguido del metal que conforma dicho compuesto. Ejemplo: Al(OH)3 Hidróxido de aluminio En algunos casos se da la terminación en ico para los metales de valencia única. Ejemplo: NaOH Hidróxido de sodio o hidróxido sódico (sosa cáustica) KOH Hidróxido de potasio o hidróxido potásico (potasa cáustica) Ca(OH)2 Hidróxido de calcio o hidróxido cálcico (cal apagada) Si el metal que forma el hidróxido tiene valencia variable se emplean las terminaciones oso e ico. Ejemplo: CuOH Hidróxido cuproso, Cu(OH)2 Hidróxido cúprico Nomenclatura Sistemática o IUPAC Se emplean los prefijos mono, di, tri acompañados del nombre de la función química. Ejemplo: CuOH Monohidróxido de cobre, Cu(OH)2 Dihidróxido de cobre Nomenclatura Stock En este caso se escribe el nombre Hidróxido seguido del metal y entre paréntesis la valencia del metal. Ejemplo: CuOH Hidróxido de cobre (I), Cu(OH)2 Hidróxido de cobre (II) Hidruros metálicos Son compuestos que contienen hidrógeno y átomos metálicos. Se forman por la reacción química entre el hidrógeno y un metal. Hidrógeno + metal Hidruro metálico En estas substancias el hidrógeno interviene con electrovalencia negativa 1. Notación Para escribir la fórmula química de un hidruro metálico se coloca primero el símbolo del metal, luego el símbolo del hidrógeno y se intercambian los números de valencia. Ejemplo: Hidruro de cobalto (III) Co H Hidruro de osmio Os H 31 Co H 41 Os H 4 CoH3 OsH4 Nomenclatura Tradicional Se asigna el nombre Hidruro seguido del nombre del metal con la terminación en OSO para la menor valencia e ICO para la mayor valencia. Si el metal es de valencia fija el nombre del mismo va sin ninguna variación. Ejemplo: KH Hidruro de potasio CoH2 Hidruro cobaltoso, CoH3 Hidruro cobáltico Nomenclatura IUPAC Se utiliza los prefijos mono, di, tri, tetra, etc., acompañado del término hidruro para indicar el número de hidrógenos presentes en el compuesto específico y a continuación el nombre del metal sin ninguna variación. Ejemplo: SnH2 Dihidruro de estaño, SnH4 Tetrahidruro de estaño Nomenclatura Stock Se emplea el término hidruro seguido el nombre del metal y entre paréntesis la valencia del mismo en números romanos. Ejemplo: NaH Hidruro de sodio (I) CaH2 Hidruro de calcio (II) FeH2 Hidruro de hierro (II) FeH3 Hidruro de hierro (III) Ecuación de formación Mo + 3H2 2Au + H2 (I) MoH6 Hidruro de Molibdeno/Hexahidruro de molibdeno Hidruro de molibdeno (VI) 2AuH Hidruro auroso/Monohidruro de oro/ Hidruro de oro Hidruros no metálicos Son compuestos que contienen hidrógeno y átomos no metálicos. Se forman por la reacción química entre el hidrógeno y un no metal. No metal + Hidrógeno |IIIA a VA Hidruro no metálico En estas substancias el hidrógeno interviene con electrovalencia positiva 1. Ecuación de formación C + 2H2 CH4 Notación Para escribir la fórmula química de un hidruro no metálico se coloca primero el símbolo del no metal, luego el símbolo del hidrógeno y se intercambian los números de valencia. Ejemplo: Amoníaco 3 1 N H N 31 H NH3 Nomenclatura Fórmula NH3 PH3 AsH3 SbH3 CH4 SiH4 BH3 Nombre Tradicional (nombre común) Amoníaco Fosfina Arsina Estibina Metano Silano Borano Nomenclatura IUPAC Trihidruro de nitrógeno Trihidruro de fósforo Ttrihidruro de arsénico Trihidruro de antimonio Tetrahidruro de carbono Tetrahidruro de silicio Trihidruro de boro Ácidos Son substancias de sabor agrio. En el laboratorio se los identifica mediante reactivos e indicadores. Enrojecen a la tintura azul de tornasol, en presencia de la heliantina toman también una coloración roja y a las soluciones rosadas de fenolftaleína las vuelve incoloras. Se reconocen ácidos fuertes y ácidos débiles. Los ácidos fuertes son aquellos que tienen altos grados de ionización, es decir que se ionizan con facilidad como HCl, H2SO4, HNO3. Los ácidos débiles son los que tienen bajos índices de ionización como: H2CO3, H3BO3, H2SO3 De acuerdo a su estructura, los ácidos se clasifican en ácidos hidrácidos y ácidos oxiácidos u oxácidos. Ácidos Hidrácidos Son compuestos binarios que resultan de la combinación de los elementos no metálicos de los grupos VIA y VIIA con el hidrógeno. No metales + Hidrógeno VIA y VIIA Ácido Hidrácido Existe también el ácido cianhídrico o hidrociánico (HCN) que se incluye en este grupo, constituido del grupo ciano (CN)- e hidrógeno y el ácido sulfocianhídrico (HSCN) del grupo sulfociano (SCN)Los ácidos hidrácidos son compuestos covalentes asimétricos, polares, por lo que se ionizan con facilidad (de los halógenos); los de los no metales del grupo VIA, conservan cierta simetría, por lo cual se ionizan poco, siendo ácidos débiles. Los ácidos hidrácidos se caracterizan por ser solubles en agua. Ecuación de formación H2 + Cl2 2HCl Notación Se escribe primero el símbolo del hidrógeno, luego el nombre del no metal y se intercambien valencias. Si es factible se simplifican los subíndices. Nomenclatura Sistema tradicional Nombre genérico: Ácido Nombre específico: Raíz del nombre latino del no metal con la terminación en HÍDRICO Ejemplo: HCl Ácido clorhídrico Sistema IUPAC Se les denomina como si fuesen sales de hidrógeno. Nombre genérico: Nombre del no metal terminado en URO Nombre específico: Seguido de la palabra HIDRÓGENO Ejemplo: HCl Cloruro de hidrógeno Consideraciones Los ácidos hidrácidos no tienen oxígeno en su composición. El número de valencia del hidrógeno es 1 y de los anfígenos y halógenos 2 y 1 respectivamente. Familia VIA (Anfígenos) O, S, Se, Te 2 H2 + S H 2S Ácido sulfhídrico Sulfuro de hidrógeno Mono sulfuro de dihidrógeno Familia VIIA (Halógenos) F, Cl, Br, I 1H2 + Cl2 2HCl Ácido clorhídrico Cloruro de hidrógeno Mono cloruro de hidrógeno Nota: La fórmula correcta para el fluoruro de hidrógeno es H2F2 y no la forma simple HF. BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA Buitrón, R. 2003. Química: Para Bachillerato. Ecuador: Taller gráfico NUEVODIA. Figueroa Cepeda, H. I; Cuesta Galarza, M y Chávez Castro, M. I. 2011. Desafíos: Química. Ecuador: Santillana. Garzón, G. 1986. Química General. 2da. Edición. Colombia: McGraw Hill. Gutierrez Riveros, R. L. y Poveda Vargas, J. C. 1984. Química: Educación Media Vocacional. Colombia: Géminis LTDA.
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