Formulación de Química Inorgánica

Transcripción

1 Formulación de Química Inorgánica Conceptos básicos: Elemento químico: sustancia que no puede descomponerse en otra más sencilla por procedimientos químicos ordinarios. Cobre, plata, oro, sodio, azufre Compuesto químico: Es toda sustancia formada por la combinación de 2 o más elementos químicos. Agua (hidrógeno + oxígeno), hipoclorito de sodio (cloro + oxígeno + sodio) Átomo: la parte más pequeña de un elemento que puede entrar en combinación química. Molécula: porción más pequeña de un compuesto químico que puede existir con carácter independiente. Símbolo químico: Forma de representar un elemento químico. La letra inicial del símbolo se escribe con mayúscula. Helio: He; sodio: Na. Fórmula química: Representación escrita de una molécula. Agua: H 2 O; ácido nítrico: HNO 3. Clasificación de los compuestos químicos inorgánicos Compuestos binarios: - hidrógeno - hidruros metálicos - (hidruros volátiles) - haluros de hidrógeno - oxígeno - metales - óxidos metálicos (óxidos básicos) - peróxidos - no metal - óxidos no metálicos (Anhídridos) - metal no metal - sales binarias (neutras) - no metal no metal (sales volátiles) Compuestos ternarios: - hidróxidos - Ácidos oxoácidos - Oxisales 1

2 Compuestos cuaternarios: - sales ácidas Formulación de Compuestos Binarios del hidrógeno - Hidruros metálicos Son las combinaciones del hidrógeno con los metales. Se formulan poniendo el símbolo del metal a la izquierda y el del hidrógeno a la derecha. Con la nomenclatura sistemática se nombran anteponiendo a la palabra hidruro prefijos numerales que indican el número de átomos de hidrógeno presente en la molécula. Con la nomenclatura de stock se nombran con la palabra hidruro seguida del nombre del metal e indicando entre paréntesis su valencia en números romanos solo en el caso de que el metal presente más de una valencia. FÓRMULA SISTEMÁTICA STOCK AlH 3 Trihidruro de aluminio Hidruro de aluminio CuH 2 Dihidruro de cobre Hidruro de cobre (II) *hidruros volátiles. Los elementos que forman estos compuestos son B, C, Si, N, P, As y Sb. El C y el Si actúan con valencia 4 y los demás con valencia 3. Se formulan con el símbolo del no metal y a continuación el del hidrógeno a la derecha. Sus nomenclaturas son: N. tradicional N. sistemática BH 3 Borano trihidruro de boro B 2 H 6 Diborano hexahidruro de diboro CH 4 Metano metano SiH 4 Silano tetrahidruro de silicio NH 3 Amoniaco trihidruro de nitrógeno PH 3 Fosfina trihidruro de fósforo AsH 3 Arsina trihidruro de arsénico SbH 3 Estibina trihidruro de antimonio - Haluros de hidrógeno Resultan de combinar hidrógeno con un no metal. El hidrógeno actúa con valencia +1 (H 1+ ) y los no metales con su valencia negativa. FÓRMULA SISTEMÁTICA EN DISOLUC. ACUOSA (TRADICIONAL) HCl Cloruro de hidrógeno ácido clorhídrico H 2 Se Seleniuro de hidrógeno ácido selenhídrico 2

3 Formulación de Compuestos Binarios del oxígeno: Óxidos, anhídridos y peróxidos. Óxidos y anhídridos Son combinaciones del oxígeno con metales (óxidos básicos) y no metales (anhídridos). El oxígeno actúa con valencia -2 (O 2- ) y el otro elemento con cualquiera de sus valencias positivas. Se formulan poniendo a la izquierda el símbolo del metal ( o el no metal) y el oxígeno a la derecha y se intercambian las valencias colocándose como un subíndice. M 2 O n (si n es par se divide por dos los subíndices para simplificar la fórmula). Se nombran según las nomenclaturas: tradicional, sistemática y stock. - Sistemática: se nombra con la palabra óxido y el nombre del elemento utilizando prefijos numerales que indican el número de átomos que hay de cada elemento. Fe 2 O 2 = FeO = monóxido de hierro Fe 2 O 3 =trióxido de dihierro Ca 2 O 2 = CaO = monóxido de calcio Cl 2 O 5 = pentaóxido de dicloro SO 2 = dióxido de azufre. - Stock: la palabra óxido seguida del nombre del elemento y si este presenta más de una valencia se pone ésta entre paréntesis en números romanos. Fe 2 O 2 = FeO = óxido de hierro(ii) Fe 2 O 3 =óxido de hierro(iii) Ca 2 O 2 = CaO =óxido de calcio NOMENCLATURA TRADICIONAL Óxidos básicos: En la nomenclatura tradicional se utiliza la palabra óxido seguida del metal al que se añade la terminación oso o ico para indicar si se refiere a la menor o mayor valencia del metal respectivamente. FeO: Óxido ferroso Fe 2 O 3 : óxido férrico Óxidos ácidos o anhídridos: En la nomenclatura tradicional se utiliza la palabra anhídrido seguida del no metal. En este caso, los no metales pueden presentar 4 valencias o 3 valencias. En el caso de presentar 4 valencias se utilizan los términos hipo oso, -oso, -ico y per ico en orden creciente desde la menor a la mayor valencia respectivamente. 3

4 VALENCIA COMPUESTO NOMBRE 1 Cl 2 O Anhídri do hipocloroso 3 Cl 2 O 3 Anhídrido cloroso 5 Cl 2 O 5 Anhídrido clórico 7 Cl 2 O 7 Anhídrido perclórico En el caso de presentar 3 valencias se utilizan los términos hipo oso, -oso e -ico en orden creciente desde la menor a la mayor valencia respectivamente. VALENCIA COMPUESTO NOMBRE 2 SO Anhídrido hiposulfuroso 4 SO 2 Anhídrido sulfuroso 6 SO 3 Anhídrido sulfúrico - Peróxidos = Son combinaciones de los metales con el grupo peróxido: O 2 Se formula poniendo el símbolo del metal, a continuación el grupo peróxido y luego se intercambian las valencias. Ca 2 (O 2 ) 2 = CaO 2 En la nomenclatura sistemática se utilizan la palabra óxido y los prefijos numerales. N. tradicional N. sistemática CaO 2 peróxido de calcio dióxido de calcio Na 2 O 2 peróxido de sodio dióxido de disodio ATENCIÓN: el subíndice 2 del grupo peróxido no se simplifica. Combinaciones Metal No Metal. (sales neutras binarias) Son combinaciones de una metal con un no metal. En estos compuestos, el metal actúa con cualquiera de sus valencias positivas, mientras que el no metal actúa con la valencia negativa. Para formular se coloca el símbolo del metal a la izquierda y el del no metal a la derecha, e intercambiamos las valencias. - En la nomenclatura tradicional se nombra primero el no metal acabando su nombre en uro y a continuación se nombra el metal que si presenta más de una valencia, se le añadirán los sufijos oso para la menor e ico para la mayor. FeS = sulfuro ferroso 4

5 - En la nomenclatura sistemática se nombran con el no metal acabado en uro seguido con el nombre del meta e indicando con prefijos numerales el número de átomos que hay de cada uno de ellos. FeS = monosulfuro de hierro Fe 2 S 3 = trisulfuro de dihierro. - En la nomenclatura de stock se nombran con el nombre del no metal acabado en uro seguido del nombre del metal que si presenta más de una valencia se indicará entre paréntesis y en números romanos. FeS = sulfuro de hierro(ii) Combinaciones No Metal NO Metal. (sales volátiles) Se nombran acabando en uro el nombre del elemento que se sitúa a la derecha de la fórmula. Este no metal actúa con la misma valencia que los hidruros(la menor) mientras que el elemento situado a la izquierda podrá actuar con todas sus posibles valencias. B 3 P 3 = BP = fosfuro de boro BrF 3 = trifluoruro de bromo BrF = fluoruro de bromo(i) Formulación de Compuestos Ternarios. Hidróxidos. Los hidróxidos son combinaciones de los metales con el grupo hidróxido (OH - ). Se formulan con el símbolo del metal y con el grupo OH entre paréntesis, y como subíndice la valencia del metal. M(OH) n Se pueden utilizar para nombrar estos compuestos las tres nomenclaturas pero la más correcta la nomenclatura de stock: - Stock: la palabra hidróxido más el nombre del metal con la valencia de este entre paréntesis y en números romanos si presenta más de una valencia. Pb(OH) 2 = hidróxido plumboso / dihidróxido de plomo / hidróxido de plomo (II) Mg(OH) 2 = hidróxido de magnesio / dihidróxido de magnesio / hidróxido de magnesio Trihidróxido de bismuto = Bi(OH) 3 Hidróxido platinico = Pt(OH) 4 Ácidos oxoacidos. Son compuestos ternarios formados por hidrogeno, un no metal y oxígeno en cuya formula se disponen de la siguiente manera: H a Nm b O c 5

6 En general se formulan a partir de los óxidos no metálicos (anhídridos) sumando una molécula de H 2 O. Si la formula final se puede simplificar se simplifica. Cl: 1 Cl 2 O + H 2 O H 2 Cl 2 O 2 HClO 3 Cl 2 O 3 + H 2 O H 2 Cl 2 O 4 HClO 2 5 Cl 2 O 5 + H 2 O H 2 Cl 2 O 6 HClO 3 7 Cl 2 O 3 + H 2 O H 2 Cl 2 O 8 HClO 4 En la nomenclatura tradicional se nombran lo mismo que los anhídridos pero cambiando la palabra anhídrido por ácido. En la nomenclatura sistemática nombramos primero con la palabra oxo a la que pondremos prefijos numerales que indique el número de oxígenos, seguido a él, el nombre del no metal terminado en - ato e indicando entre paréntesis la valencia con la que actúa en números romanos, y a continuación de hidrogeno. HClO oxoclorato (I) de hidrogeno HClO 2 dioxoclorato (III) de hidrogeno HClO 3 trioxoclorato (V) de hidrogeno HClO 4 tetraoxoclorato (VII) de hidrogeno En la nomenclatura sistemática funcional se nombra primero con la palabra ácido, seguido del nombre del no metal acabado en ico anteponiéndole el prefijo oxo y prefijos numerales que indiquen el número de oxígenos, y por último la valencia del no metal entre paréntesis en números romanos. HClO ácido oxoclórico (I) HClO 2 ácido dioxoclórico (III) HClO 3 ácido trioxoclórico (V) HClO 4 ácido tetraoxoclórico (VII) Ácidos Polihidratados Existen algunos elementos químicos que la formar los ácidos pueden añadir más de una molécula de agua. Es el caso del fósforo, del arsénico, del silicio y del boro. En este caso hay que distinguir mediante prefijos el ácido que ha adicionado una molécula de agua del que ha adicionado más de una molécula de agua. El prefijo meta indica que ha adicionado una molécula de H 2 O; y el prefijo orto que ha adicionado el mayor número de moléculas de H 2 O. Para el fósforo, el arsénico y el boro son tres moléculas de agua y para el silicio dos: P 2 O 3 + H 2 O H 2 P 2 O 4 HPO 2 ácido metafosforoso P 2 O 3 + 3H 2 O H 6 P 2 O 6 H 3 PO 3 ácido ortofosforoso P 2 O 5 + H 2 O H 2 P 2 O 6 HPO 3 ácido metafosfórico P 2 O 5 + 3H 2 O H 6 P 2 O 8 H 3 PO 4 ácido ortofosfórico 6

7 El prefijo orto casi nunca se utiliza para los ácidos del fósforo y el arsénico. Diácidos. Se forman tomando dos moléculas del ácido y restándole una molécula de agua. Se nombran como los ácidos de los que proceden solo que anteponiéndole el prefijo di-. Ácido dicrómico 1º ácido crómico: Cr 2 O 6 CrO 3 + H 2 O = H 2 CrO 4 2º 2H 2 CrO 4 H 2 O = H 2 Cr 2 O 7 Para formar los ácidos difosforoso, difosfórico, diarsenioso, diarsénico, se parte de dos moléculas del ortoácido y se le resta una de agua. Ácido difosfórico 1º ácido fosfórico: P 2 O 5 + 3H 2 O H 3 PO 4 2º 2H 3 PO 4 - H 2 O H 4 P 2 O 7 ácido diarsenioso 1º ácido arsenioso: As 2 O 3 + 3H 2 O H 6 As 2 O 6 H 3 AsO 3 2º 2H 3 AsO 3 - H 2 O H 4 As 2 O 5 NOTA: solo se pueden formar diácidos cuando en lo formula del oxoácido hay por lo menos dos moléculas de hidrógeno. Oxisales 1) IONES NEGATIVOS (ANIONES) EN LOS ÁCIDOS OXÁCIDOS. Los ácidos oxoácidos están constituidos por hidrógeno (H), un no metal (X) y oxígeno (O), con fórmula general H (XO), por ejemplo, H 2 (SO) 4 : Ácido sulfúrico. Como ocurre en todo compuesto binario (formado por dos elementos), siempre se van a combinar dos iones: un catión con carga positiva y un anión con carga negativa (por ejemplo, Fe 3+ se une con O 2- y obtenemos Fe 2 O 3, óxido férrico). En los ácidos oxácidos, el catión es H + y el anión es (XO) con carga negativa. Así, si queremos separar un ácido oxoácido en sus iones y conocer la valencia del anión, solamente nos fijaremos en el subíndice del hidrógeno(h 3, por ejemplo) y sabremos cual es la valencia del anión (en nuestro ejemplo, la valencia sería 3- pues el hidrógeno tenía como subíndice el 3, H 3 ). Ejemplos: H 2 SO 4 : (SO 4 ) 2-7

8 H 3 PO 4 : (PO 4 ) 3- H ClO 4 : (ClO 4 ) 1- o simplememte (ClO 4 ) - NOMENCLATURA DE LOS ANIONES: ACIDO HIPO- OSO -OSO -ICO PER-ICO ANIÓN HIPO-ITO -ITO -ATO PER-ATO Ejemplos: Acido clórico...clorato Acido yodoso...yodito Acido perbrómico...perbromato. Es importante conocer la valencia del anión para poder formar oxisales 2) SALES NEUTRAS U OXISALES. Son compuestos ternarios constituidos por un no metal, oxígeno y metal. Resultan de sustituir en el ácido correspondiente el hidrógeno por el metal (catión). Ejemplo: Carbonato de sodio: Esta compuesto procede del ácido carbónico (ver tabla anterior) que es H 2 CO 3, el anión carbonato es, según vimos antes, (CO 3 ) 2-. El sodio (Na) tiene valencia 1 (Na 1+ ). Si lo unimos con el anión carbonato e intercambiamos la valencia de ambos iones obtenemos que el carbonato de sodio es Na 2 CO 3 Sulfato de hierro (III): Proviene del ácido sulfúrico, que es H 2 SO 4. La valencia del hierro es 3 (Fe 3+ ), así que si lo unimos con el anión sulfato (SO 4 ) 2- e intercambiamos valencia obtenemos: Fe 2 (SO 4 ) 3 8

9 Formulación de Compuestos Cuaternarios. Sales Ácidas. Se obtienen a partir de los oxoácidos, sustituyendo por un metal parte de sus hidrógenos, por tanto solo podrán formar estas sales aquellos oxoácidos que tengan dos o más moléculas de hidrógeno. Se formulan poniendo el símbolo del metal y a continuación el resto del oxoácido. M(HXO) Como subíndice al metal se le pone el número de hidrógenos que se ha sustituido, y el resto del oxoácido entre paréntesis, como subíndice se le pone la valencia del metal. Se nombran exactamente igual que las sales neutras solo que anteponiéndole la palabra hidrógeno e indicando con prefijos numerales el número de hidrógenos que hay en la fórmula de la sal. (anhídrido carbónico) CO 2 formamos el ácido carbónico CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 sustituimos una molécula de hidrógeno por una de hierro con valencia II, y obtenemos el hidrogenocarbonato ferroso o de hierro (II) Fe(HCO 2 ) 2 (anhídrido fosfórico) P 2 O 5 formamos el ácido ortofosfórico P 2 O 5 + 3H 2 O H 3 PO 4 sustituimos una molécula de hidrógeno por una de hierro con valencia III, y obtenemos el dihidrogenofosfato férrico o de hierro (III) Fe(H 2 PO 4 ) 3 9

10 ANEXO. VALENCIA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS MÁS FRECUENTES No metales ELEMENTOS SÍMBOLOS VALENCIAS ELEMENTOS SÍMBOLOS VALENCIAS HIDRÓGENO FLÚOR CLORO BROMO YODO H F Cl Br I OXÍGENO O -2 AZUFRE SELENIO TELURO S Se Te NITRÓGENO FÓSFORO ARSÉNICO ANTIMONIO BORO BISMUTO CARBONO SILICIO N P As sb B Bi C Si Metales ELEMENTOS SÍMBOLOS VALENCIAS ELEMENTOS SÍMBOLOS VALENCIAS LITIO SODIO POTASIO RUBIDIO CESIO FRANCIO PLATA AMONIO Li Na K Rb Cs Fr Ag NH COBRE MERCURIO Cu Hg 1 2 ALUMINIO Al 3 ORO Au 1 3 BERILIO MAGNESIO CALCIO ESTRONCIO BARIO RADIO CADMIO Be Mg Ca Sr Ba Ra Cd 2 HIERRO COBALTO NIQUEL ESTAÑO PLOMO PLATINO IRIDIO Fe Co Ni Sn Pb Pt Ir CROMO Cr MANGANESO Mn