Los elementos químicos se caracterizan por un nombre y un símbolo, acordados por la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).

Transcripción

1 4. FORMULACIÓN SÍMBOLOS E HIDRUROS SÍMBOLOS Y VALENCIAS. Los elementos químicos se caracterizan por un nombre y un símbolo, acordados por la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). El símbolo puede constar de una o dos letras. Si son dos letras, la primera siempre debe ser mayúscula y la segunda minúscula. El número de átomos a los que puede unirse un átomo dado, mediante enlace químico, es su valencia, y depende de su configuración electrónica. A veces es conveniente considerar que los enlaces son siempre iónicos. Entonces el átomo se debe considerar convertido en un ion y se habla de estados de oxidación, que no es otra cosa que la valencia, considerando el signo del ión. 104 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

2 ELEMENTO VALENCIA ELEMENTO VALENCIA ELEMENTO VALENCIA H 1 Ca 2 Pd 2,4 Li 1 V 3,4,5 Ag 1 C 2,4 Cr 2,3,6 Cd 2 N 1,3,5 Mn 2,3,4,6,7 Sn 2,4 O 2 Fe 2,3 Sb 1,3,5 F 1 Co 2,3 I 1,3,5,7 Na 1 Ni 2,3 Ba 2 Mg 2 Cu 1,2 W 2,3,6 Al 3 Zn 2 Pt 2,4 Si 2,4 Ga 3 Au 1,3 P 1,3,5 As 1,3,5 Hg 1,2 S 2,4,6 Se 2,4,6 Pb 2,4 Cl 1,3,5,7 Br 1,3,5,7 U 3,6 K 1 Tc 3,4,7 Pu 3,6 Nota: Si desea más información podrá encontrarla en los ficheros TABLA PERIODICA.PDF y. TABLA PERIODICA.XLS PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 105

3 PREFIJOS Y NOMENCLATURAS. Además de los nombres de los elementos y sus símbolos, la IUPAC es el organismo encargado de establecer las normas y reglas por las que deben regirse la escritura de las fórmulas de los compuestos químicos y como han de nombrarse. Lo que se llama formulación y nomenclatura de las sustancias químicas. La IUPAC admite una única fórmula para cada compuesto químico, hay una única formulación. Sin embargo la misma IUPAC admite dos nomenclaturas, dos formas de nombrar las distintas sustancias, la nomenclatura sistemática y la nomenclatura de Stock. Para algunos compuestos admite, además, nombres tradicionales. La nomenclatura sistemática, y en parte la nomenclatura de Stock, se basa en el empleo de prefijos que indican la cantidad de átomos o agrupaciones de átomos presentes en la fórmula y que, al formular, aparecen como subíndices. Prefijos [mono] di tri tetra penta hexa hepta octa nano deca Cantidad Una fórmula química consta siempre de los símbolos químicos de los elementos que forman la molécula de la sustancia y un subíndice que indicará el número de átomos que la forman, si no aparece ningún subíndice, 106 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

4 se entenderá que hay un átomo. Si el subíndice se coloca tras un paréntesis, afectará a todos los elementos incluidos en él. La fórmula del agua es H 2 O. Lo que indica que la molécula de agua está formada por 2 átomos de hidrógeno (dos es el subíndice del hidrógeno) y 1 de oxígeno (porque el oxígeno no lleva subíndice). Para el tetraoxosulfato(vi) de amonio, la fórmula es (NH 4 ) 2 SO 4. Los 4 afectan, el primero, al hidrógeno y el segundo al oxígeno. El 2 se refiere al grupo formado por nitrógeno e hidrógeno. Así que en la fórmula habrá 2 nitrógenos, 8 hidrógenos, 1 azufre y 4 oxígenos HIDRÁCIDOS. Resultado de la combinación de un elemento con el hidrógeno, hay tres tipos de hidruros: hidruros metálicos, hidruros volátiles e hidrácidos. Los hidrácidos resultan de la combinación del hidrógeno con los haluros o los anfígenos, elementos del grupo del oxígeno o del grupo del flúor: oxígeno, azufre, selenio y teluro o flúor, cloro, bromo y iodo. El hidrógeno actúa con estado de oxidación 1 y el otro elemento con su estado de oxidación negativo. Se formulan escribiendo en primer lugar el símbolo del hidrógeno, que llevará como subíndice la valencia del otro elemento, y el símbolo de ese segundo elemento: HVE PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 107

5 Una excepción lo constituye el hidrácido del flúor, cuya fórmula es: H2F2 Elemento Estado de oxidación Hidrácido Azufre -2 H 2 S Cloro -1 HCl Iodo -1 HI Pueden nombrarse de dos formas. Cuando se trata del compuesto en estado gaseoso se nombran con la raíz del nombre del elemento terminado en uro, la preposición de y el sustantivo hidrógeno: H 2 S HCl Sulfuro de hidrógeno Cloruro de hidrógeno HI Yoduro o ioduro de hidrógeno En disolución acuosa se nombran con la palabra ácido seguida de la raíz del nombre del elemento con el sufijo hídrico: H 2 S HCl Ácido sulfhídrico Ácido clorhídrico HI Ácido iodhídrico o yodhídrico El compuesto del oxígeno recibe siempre el nombre de agua: H 2 O 108 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

6 HIDRUROS VOLÁTILES. Los hidruros volátiles, llamados así porque son compuestos gaseosos, resultan de la combinación del hidrógeno con los elementos de los grupos del nitrógeno, del carbono o el boro. El hidrógeno actúa con estado de oxidación 1 y el otro elemento con su estado de oxidación negativo. Se formulan escribiendo en primer lugar el símbolo del elemento correspondiente y después el símbolo del hidrógeno, que llevará como subíndice la valencia del elemento: EHV Una excepción lo constituye el hidruro volátil del boro, cuya fórmula es: B 2 H 6 Todos los hidruros volátiles tienen un nombre específico: NH 3 Amoniaco PH 3 Fosfina AsH 3 Arsina SbH 3 Estibina CH 4 Metano SiH 4 Silano GeH 4 Germano SnH 4 Estannano PbH Plumban 4 B 2 H 6 Diborano o El carbono no forma sólo un hidruro volátil, sino toda una gama de compuestos, los alcanos, alquenos y alquinos, base de la química orgánica. PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 109

7 Otro tanto ocurre con el silicio y el boro, que forman varios hidruros, aunque no tan importantes y abundantes como los del carbono HIDRUROS METÁLICOS. Los hidruros metálicos resultan de la combinación del hidrógeno con un metal. El hidrógeno actúa con estado de oxidación -1. Se formulan escribiendo en primer lugar el símbolo del metal correspondiente y después el símbolo del hidrógeno, que llevará como subíndice la valencia del metal: MHV Los hidruros metálicos pueden nombrarse mediante la nomenclatura sistemática o mediante la nomenclatura de Stock. En la primera se emplea un prefijo, que indica el subíndice del hidrógeno, la palabra hidruro, y la preposición de seguida del nombre del metal. Si el hidrógeno no lleva subíndice (es 1) el prefijo mono puede no indicarse: CaH 2 Dihidruro de calcio AlH 3 Trihidruro de aluminio KH Monohidruro de potasio NaH Hidruro de sodio En la nomenclatura sistemática, el nombre deriva de leer la fórmula de derecha a izquierda y la fórmula deriva de leer el nombre al revés. En la nomenclatura de Stock, pueden darse dos casos: 110 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

8 Metal con una única valencia. Se nombran con el sustantivo hidruro, la preposición de y el nombre del metal. Aluminio, con valencia única 3 y magnesio, con valencia única 2, forman: Hidruro de aluminio Hidruro de magnesio AlH 3 MgH 2 Metal con varias valencias. Se nombran con el sustantivo hidruro, la preposición de, el nombre del metal y a continuación, entre paréntesis y en números romanos, la valencia del metal. Así, el cobre, que puede actuar con valencia 1 o con valencia 2, formará dos hidruros: Hidruro de cobre(i) Hidruro de cobre(ii) CuH CuH 2 Conocido el nombre según la nomenclatura de Stock, tendremos pues, dos casos: Si el metal tiene varias valencias, el nombre indicará, en números romanos, el subíndice del hidrógeno. Para el mercurio, que tiene dos valencias, uno de los hidruros será hidruro de mercurio(i). La valencia del mercurio es 1 y el subíndice del hidrógeno será también 1, que no se escribe. La fórmula es: HgH PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 111

9 El paso de nombre a fórmula puede hacerse de forma casi automática: Hidruro de cobalto(ii) CoH 2 Hidruro de oro(i) AuH Hidruro de tecnecio(iv) TcH 4 Observa como el subíndice del hidrógeno coincide con el número romano del nombre. Si el metal sólo tiene una valencia, deberemos conocerla, porque será el subíndice del hidrógeno: Como el aluminio sólo tiene una valencia el nombre del hidruro será hidruro de aluminio. La valencia del aluminio es 3 y el subíndice del hidrógeno será también 3. La fórmula es: AlH 3 Para poder pasar de nombre a fórmula debemos conocer la valencia del metal: Hidruro de calcio Valencia 2 CaH 2 Hidruro de cinc Valencia 2 ZnH 2 Hidruro de plata Valencia 1 AgH 112 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA

10 Observa como el subíndice del hidrógeno coincide con la valencia del metal. PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 113