FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA: QUÍMICA INORGÁNICA.

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1 FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA: QUÍMICA INORGÁNICA. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA; CONCEPTOS FUNDAMENTALES: MATERIA HOMOGÉNEA... Aire, vino, agua salada MEZCLA HETEROGÉNEA... Niebla, espuma, humo ELEMENTOS... Hierro, oxígeno, hidrógeno SUSTANCIA PURA COMPUESTOS... Agua, dióxido de carbono A continuación nos centraremos únicamente sobre las sustancias puras. Elemento químico. Es toda sustancia que no puede ser descompuesta en otras más simples. En la actualidad se conocen 110 elementos químicos distintos y se designan mediante una o dos letras que constituyen su símbolo. H, C, O, N, F, P, S, Cl, Ca, Fe, Cu,... Sustancias simples. Son las constituidas por una sola clase de átomos. Así pues las moléculas están formadas por átomos idénticos. (P 4, S 8, O 3 (ozono),...). En general, los elementos gaseosos suelen encontrarse en forma de moléculas diatómicas: H 2, O 2, N 2, F 2, Cl 2, "Br 2, I 2 " Otras sustancias simples forman redes de un gran número de átomos. Esto se da en los metales y otras sustancias como el grafito, diamante, silicio, etc. Se representan por el símbolo del elemento. Al, Fe, C (grafito), C (diamante) Los gases inertes (gases nobles) son monoatómicos y se representan mediante el símbolo del elemento: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Compuesto químico. Es toda sustancia formada por la combinación de dos o más elementos en proporciones fijas. Agua H 2 O Dióxido de carbono CO 2 Ácido sulfúrico H 2 SO 4 Se representan mediante fórmulas que indican los elementos que componen el compuesto y el número de átomos de cada uno. 1

2 Normas prácticas sobre formulación. Se escribe siempre en primer lugar el símbolo del elemento o radical más electropositivo (metal o grupo que actúe como tal, es decir, el elemento más a la izquierda en la tabla periódica), y a continuación el elemento mas electronegativo (más a la derecha en la tabla). NaCl, CaCO 3 HCl Por otro lado se escribe a la derecha el elemento que se nombra en primer lugar. hidruro de potasio KH cloruro de sodio NaCl Se piensa en las respectivas valencias con que actúan los elementos o los grupos de elementos (radicales).!de ahí que el conocimiento de las valencias sea fundamental!. Después se intercambian las valencias; simplificándolas si se puede. Al (3) O(2)... Al 2 O 3 N (4) O(2)... N 2 O 4 > NO 2 COMPUESTOS BINARIOS COMPUESTOS BINARIOS DEL OXÍGENO. ÓXIDOS Oxígeno + Elemento (metal o no metal) E 2 O v Oxígeno valencia (2), Elemento valencia positiva. (v) NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC) Se nombran con la palabra genérica óxido precedida de los prefijos griegos mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta,... etc; según el número de oxígeno que existan e indicando de la misma forma la proporción del segundo elemento. Para formularlos, se escribe el elemento seguido del oxígeno y teniendo en cuenta los prefijos. Ej: Dióxido de carbono... CO 2 A1. FORMULAR (escribir la fórmula). NOMBRAR (escribir el nombre). trióxido de azufre... Li 2 O... monóxido de dicloro... N 2 O 5... pentaóxido de difósforo... CO... trióxido de dihierro... MgO... monóxido de diplata... PbO 2... monóxido de hierro... SiO

3 NOMENCLATURA DE STOCK La valencia del elemento que acompaña al oxígeno se indica con n1 romanos entre paréntesis. Si el elemento presenta una sola valencia, no se indica. Para formularlos, se escribe el elemento seguido del oxígeno y se intercambian las valencias, si es posible se simplifica. Ej: CO 2 óxido de carbono (IV) A2. FORMULAR. óxido de cobre (II)... Ag 2 O... óxido de hierro (III)... (1) Ni 2 O 3... óxido de calcio... Br 2 O 5... óxido de níquel (II)... (2) SO 2... óxido de nitrógeno (V) CoO... óxido de cloro (VII)... I 2 O 3... (1) El "2" viene del oxígeno y el "3" viene del niquel; por tanto, la valencia del Ni es 3. (2) La valencia del oxígeno hay que buscarla junto al azufre, como hay un "1", es que se ha simplificado. Por tanto la valencia del azufre es 4. S 2 O 4 > SO 2. * También se puede calcular la valencia de un elemento dentro de una combinación: +6 6 Ni 2 O 3 Al ser la molécula neutra, la suma algebraica de los productos del n1 de +3 2 átomos de cada elemento por su valencia debe ser cero. 3.v(O) + 2.v(Ni) =0 3.(2) + 2.x = 0 ; 2x = 6 ; x = SO 2 1.v(S) + 2.v(O) =0 x + 2.(2) = 0 x = NOMENCLATURA TRADICIONAL * Hay que hacer la división en óxidos metálicos (óxidos) y óxidos no metálicos (no se usa). ÓXIDOS METÁLICOS: Oxígeno + Metal * Se nombran con la palabra genérica "óxido", seguida del nombre del metal. Hay que distinguir: Si el elemento presenta una sola valencia se utiliza el nombre del metal o la terminación " ico". CaO óxido de calcio o óxido cálcico. Si el metal tiene 2 valencias se utiliza la terminación "oso" para la menor e "ico" para la mayor. FeO Óxido ferroso Fe 2 O 3 Óxido férrico 3

4 A3. FORMULAR. Óxido plúmbico Óxido magnésico Óxido auroso Óxido estannoso Óxido mercúrico BaO CoO Rb 2 O PbO MnO Óxido de berilio Cr 2 O 3 ÓXIDOS NO METÁLICOS (En la actualidad no se utiliza esta nomenclatura): * Con anterioridad se nombraban con la palabra genérica anhídrido seguida del nombre del no metal acompañado de prefijos y sufijos. Distinguiendo: VALENCIAS DISTINTAS PREFIJOS Y SUFIJOS 1 ico hipo hipo per oso (menor) ico (mayor) oso (menor) oso ico (mayor) oso (menor) oso ico ico (mayor) Estos mismos prefijos se utilizan para los ácidos oxoácidos. 4

5 PERÓXIDOS Se denominan peróxidos a los compuestos binarios del oxígeno que contienen el grupo O = (OO) = grupo peróxido. El oxígeno actúa con valencia "1". NaOONa Na 2 O 2 NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC): Análoga a los óxidos pero con la palabra dióxido. A5. FORMULAR. dióxido de dilitio * Cu 2 O 2 dióxido de disodio NiO 2 dióxido de dihidrógeno CuO 2 * No es simplificable puesto que el "2" del oxígeno pertenece al grupo peróxido. NOMENCLATURA DE STOCK: Análoga a los óxidos pero con la palabra peróxido. A6. FORMULAR. * Peróxido de estroncio Rb 2 O 2 Peróxido de cobre (I) Cu 2 O 2 Peróxido de níquel (II) CuO 2 * Para nombrarlos hay que tener en cuenta: a) Si la fórmula está sin simplificar, es un peróxido: Rb 2 O 2 peróxido de rubidio (sabemos que el Rb tiene una sola valencia) Cu 2 O 2 peróxido de cobre (I). Al ser peróxido, la valencia del oxígeno es "1" b) Si no es simplificable: CuO 2 peróxido de cobre (II). Si suponemos que es un óxido la valencia del cobre sería 4, como ésto es imposible, se trata entonces de un peróxido. NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se nombran con la palabra genérica "peróxido" seguida del nombre del elemento y aplicando las reglas de los óxidos en el caso de que dicho elemento tenga una o varias valencias.( oso, ico, etc.) A7. FORMULAR. Peróxido de litio Cs 2 O 2 Peróxido de calcio Cu 2 O 2 Peróxido cúprico ZnO 2 Peróxido de hidrógeno SrO 2 5

6 COMPUESTOS BINARIOS DEL HIDRÓGENO: HIDRUROS El hidrógeno, al poseer un solo electrón, siempre actúa con valencia 1, y será: +1 frente a no metales (pierde el electrón). 1 frente a los metales (gana el electrón). dando lugar a hidruros metálicos y no metálicos. HIDRUROS A metálicos@ Hidrógeno + Metal (Del grupo 1 al 15) v (1) v (positiva) NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC): Se nombran con la palabra "hidruro" precedida de los prefijos mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, etc... según el n1 de hidrógenos que existan e indicando de la misma forma la proporción del 21 elemento. Se formulan escribiendo a la derecha el elemento que se nombra en primer lugar (hidrógeno) y teniendo en cuenta los prefijos. A8. FORMULAR. Hidruro de sodio KH Dihidruro de calcio BeH 2 Trihidruro de aluminio PbH 4 Tetrahidruro de estaño GeH 4 NOMENCLATURA DE STOCK: Se nombran con la palabra "hidruro" seguida del nombre del metal. La valencia del elemento se indica con n1 romanos entre paréntesis inmediatamente después del nombre. Si el elemento posee valencia única, no se indica. A8. FORMULAR. Hidruro de cobre (I) CuH 2 Hidruro de plomo (IV) PbH 2 Hidruro de bario SrH 2 Hidruro de magnesio NaH NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se nombran con la palabra "hidruro" seguida del nombre del metal terminado en oso, ico, etc. A8. FORMULAR. Hidruro cuproso CuH 2 Hidruro plúmbico PbH 2 Hidruro cobáltico NiH 2 Hidruro de magnesio KH 6

7 HIDRUROS no metálicos Hidrógeno + No Metal (Del grupo 16 al 17) v (+1) v (negativa) Hay que diferenciar: A) "HALUROS" DE HIDRÓGENO (ÁCIDOS HIDRÁCIDOS): H + (F, Cl, Br, I S, Se, Te) v (+1) v (negativa) Se nombran añadiendo al nombre del no metal la terminación "uro" y completando con la expresión "de hidrógeno". Se formulan escribiendo primero el H y luego el símbolo del no metal, intercambiándose las valencias. Al disolver en agua un haluro de hidrógeno, presenta propiedades ácidas, tomando otro nombre (ácido...hídrico): en agua HCl (g) > HCl (aq) cloruro de hidrógeno > ácido clorhídrico También: HCN cianuro de hidrógeno... HCN (aq) ácido cianhídrico A8. FORMULAR. ácido yodhídrico sulfuro de hidrógeno ácido telurhídrico HBr H 2 Se (aq) HCN B) HIDRUROS VOLÁTILES. H + demás no metales (N, P, As, Sb, C, Si, B) v (+1) v (negativa) Se nombran con la expresión "Hidruro de" seguido del nombre del no metal, anteponiendo al hidruro la partícula correspondiente al n1 de H que lleve la molécula. También se admiten nombres especiales. Sistemática nombre común NH 3... Trihidruro de nitrógeno amoniaco PH 3... Trihidruro de fósforo fosfina AsH 3.. Trihidruro de arsénico arsina SbH 3.. Trihidruro de antimonio estibina CH 4... metano SiH 4... Tetrahidruro de silicio silano BH 3... Trihidruro de boro borano 7

8 SALES HIDRÁCIDAS METAL (+) + NO METAL () NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC): Se nombran añadiendo el sufijo "uro" al nombre del no metal (a la derecha de la fórmula) seguido del nombre del elemento de la izquierda en la fórmula (metal). Las proporciones de los elementos se indican mediante prefijos. Se formulan escribiendo primero el metal y a continuación el no metal teniendo en cuenta los prefijos. A9. FORMULAR. Dibromuro de calcio AgCl Sulfuro de dipotasio Ag 2 S Trisulfuro de dihierro Fe 2 Se 3 Diyoduro de cobre Ni 2 S 3 Trisulfuro de dialuminio FeCl 2 Tricloruro de niquel CrI 3 NOMENCLATURA DE STOCK: Se nombran añadiendo "uro" al no metal seguido del metal. La valencia del metal se indica con n1 romanos. Si es única, no se indica. Se formulan escribiendo el metal seguido del no metal e intercambiando las valencias. A10. FORMULAR. Yoduro de plomo (II) CrCl 3 Fluoruro de calcio BaCl 2 Cloruro de estaño (IV) CoCl 2 Cloruro de cromo (II) AuI 3 Nitruro de manganeso (II) CrS Cloruro de oro (I) K 2 S cianuro amónico KCN NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se nombran añadiendo "uro" al no metal seguido del metal, acabado en "oso" o en "ico" según su valencia. Si el metal tiene una sola valencia, puede utilizarse su nombre completo o terminado en "ico". Se formulan escribiendo METAL seguido de NO METAL teniendo en cuenta los sufijos. A11. FORMULAR. Yoduro plúmbico FeCl 2 Fluoruro de litio Mn 2 S 3 Bromuro cúprico Cu 2 Te Sulfuro niqueloso AlF 3 Cloruro férrico Fe 2 S 3 Sulfuro manganoso CuI Cloruro amónico (NH 4 ) 2 S 8

9 SALES VOLÁTILES No metal + No metal v (+) v () Se nombran añadiendo la terminación "uro" al elemento cuyo símbolo está colocado a la derecha en la fórmula. La IUPAC establece que en las combinaciones binarias entre no metales, se coloque a la izquierda en la fórmula el símbolo del elemento que figure antes en la siguiente relación (que va del grupo 13 al 17 comenzando por los más pesados): B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, I, Br, Cl, F. AsP fosfuro de arsénico nunca al revés. BN nitruro de boro no boruro de nitrógeno Ej: BrF 3 trifluoruro de bromo fluoruro de bromo (III) fluoruro bromoso A12. FORMULAR. Cloruro de bromo (I) SeI 2 Tetracloruro de carbono CCl 2 Pentacloruro de fósforo CS 2 Cloruro de fósforo (III) BrF 5 COMPUESTOS TERNARIOS ÁCIDOS OXOÁCIDOS Son compuestos formados por oxígeno, hidrógeno y no metal, cuya fórmula general es H a X b O c, donde X representa, en general, un no metal. "X" puede ser también un metal de transición con valencia elevada. Cr(6); Mn(4,6,7). Ej: HNO 3 H 2 SO 4 HMnO 4 H 2 CrO 4 NOMENCLATURA TRADICIONAL: a) Ácidos oxoácidos simples Hay que distinguir: b) Acidos oxoácidos polihidratados c) Isopoliácidos A) ÁCIDOS OXOÁCIDOS SIMPLES: Para formularlos: 11) Se escribe el óxido no metálico correspondiente. 21) Se suma una molécula de agua. 31) Se simplifica si se puede. ácido sulfúrico: S 2 O 6 > SO 3 SO 3 + H 2 O > H 2 SO 4 ácido crómico: Cr 2 O 6 > CrO 3 CrO 3 + H 2 O > H 2 CrO 4 ácido hiponitroso: N 2 O + H 2 O > H 2 N 2 O 2 > HNO ácido nitroso: N 2 O 3 + H 2 O > H 2 N 2 O 4 > HNO 2 ácido nítrico: N 2 O 5 + H 2 O > H 2 N 2 O 6 > HNO 3 9

10 ácido permangánico: Mn 2 O 7 + H 2 O > H 2 Mn 2 O 8 > HMnO 4 Para nombrarlos veamos un ejemplo: H 2 SO 4 Al tener H + No metal (S) + O, se trata de un oxoácido del azufre, pero no sabemos cual de ellos. ácido (hiposulfuroso, sulfuroso ó sulfúrico) Si logramos averiguar la valencia del azufre en ese compuesto habremos resuelto el problema. Para ello: H 2 S O 4 2.v(H) + 1.v(S) + 4.v(O) = v(s) 4.2 = 0 > v(s) = 8 2 = 6 Al ser la valencia del azufre "6", se trata del ácido sulfúrico. También podemos calcular la valencia del átomo central: AMultiplicando por 2 el número de oxígeno y restándole el número de hidrógeno@ A13. FORMULAR. A14. NOMBRAR: ácido hipocloroso HBrO ácido cloroso H 2 SO 3 ácido clórico HNO ácido perclórico H 2 CO 3 ácido sulfuroso HNO 3 ácido carbónico HClO 4 IONES: CATIONES Y ANIONES: Un ión es una especie química con carga eléctrica, positiva o negativa. CATIONES: Iones cargados positivamente. H +, Ca 2+, Na +, Fe 3+, NH + 4, H 3 O + Na > Na + + 1e NH 3 + H + + > NH 4 > amonio Se nombran anteponiendo la palabra ión (o mejor, catión) al nombre del elemento. En los casos en que el átomo puede adoptar varios estados de oxidación (valencias), es conveniente utilizar la nomenclatura de Stock. Nomenclatura sistemática Nomenclatura tradicional H + ion hidrógeno protón Ca 2+ ion calcio ion calcio Na + ion sodio ion sodio Fe 3+ ion hierro (III) ion ferrico Sn 2+ ion estaño(ii) ion estannoso ANIONES: Iones cargados negativamente. Monoatómicos: Cl, F, S Poliatómicos: OH, NO 3, SO 4 MONOATÓMICOS: Se nombran utilizando el sufijo "uro". Cl, ion cloruro F, ion fluoruro S, ion sulfuro POLIATÓMICOS: Se consideran provenientes de moléculas que han perdido uno o más iones hidrógeno (protones). H 2 O > OH + H + OH = ion hidróxido HNO 3 > NO 3 + H + NO 3 = ion nitrato En el caso particular de provenir de un oxoácido, el anión se llama oxoanión. Veamos su nomenclatura: 10

11 OXOANIONES: NOMENCLATURA TRADICIONAL: Para nombrarlos se emplea la palabra ión (anión), seguida del nombre específico del ácido del que se considere derivado, cambiando los prefijos y sufijos de la siguiente manera: ÁCIDO DE QUE PROVIENE OXOANIÓN hipo oso hipo ito oso ico ito ato per ico per ato HClO > ClO H 2 SO 4 > SO 4 ácido hipocloroso ion hipoclorito ac. sulfúrico ion sulfato Se formulan escribiendo el ácido del que proviene, eliminándose después los protones. FORMULAR: anión nitrito: ac. nitroso HNO 2 NO 2 + H + anión dicromato: ac. dicrómico H 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 7 NOMBRAR: N O 3 > ion nitrato C O 3 > ion carbonato A20. FORMULAR. anión permanganato 3 PO 4 anión metafosfato ClO 4 anión sulfito SO 4 11

12 OXOANIONES DE LOS ÁCIDOS MÁS FRECUENTES Cl, Br, I ÁCIDO ANIÓN TRADICIONAL HClO ClO hipoclorito HClO 2 ClO 2 clorito HClO 3 ClO 3 clorato HClO 4 ClO 4 perclorato P, As, Sb ACIDO ANION TRADICIONAL valencia (III) HPO 2 PO 2 metafosfito H 4 P 2 O 5 4 P 2 O 5 (piro)difosfito H 3 PO 3 3 PO 3 ortofosfito valencia (V) HPO 3 PO 3 metafosfato H 4 P 2 O 7 4 P 2 O 7 (piro)difosfato H 3 PO 4 3 PO 4 ortofosfato (1, 2 o 3 moléculas de agua) N ACIDO ANION TRADICIONAL HNO NO hiponitrito HNO 2 NO 2 nitrito HNO 3 NO 3 nitrato C ACIDO ANION TRADICIONAL H 2 CO 3 CO 3 carbonato Si ACIDO ANION TRADICIONAL H 2 SiO 3 SiO 3 metasilicato 4 H 4 SiO 4 SiO 4 ortosilicato S, Se, Te ACIDO ANION TRADICIONAL H 2 SO 3 SO 3 sulfito H 2 SO 4 SO 4 sulfato H 2 S 2 O 7 S 2 O 7 disulfato Cr ACIDO ANION TRADICIONAL H 2 CrO 4 CrO 4 cromato H 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 7 dicromato B ACIDO ANIÓN HBO 2 BO 2 H 3 BO 3 3 BO 3 TRADICIONAL metaborato ortoborato Mn ÁCIDO ANIÓN TRADICIONAL H 2 MnO 4 MnO 4 manganato HMnO 4 MnO 4 permanganato 12

13 HIDRÓXIDOS Metal + OH v (+) v (1) Son combinaciones de un metal con un grupo OH (ion hidróxido). NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC): Se nombran con la palabra "hidróxido" seguida del nombre del metal. Se utilizan prefijos. Se formulan escribiendo a la derecha el OH y a la izquierda el metal. Se tienen en cuenta los prefijos. Si sólo hay un grupo OH, no se pone paréntesis. A22. FORMULAR. hidróxido de litio Fe(OH) 2 dihidróxido de radio NaOH dihidróxido de magnesio Al(OH) 3 trihidróxido de hierro Hg(OH) 2 NOMENCLATURA DE STOCK: Se nombran con la palabra "hidróxido" seguida del nombre del metal. La valencia se indica con n1 romanos entre paréntesis. Se formulan escribiendo a la derecha el OH y a la izquierda el metal e intercambiando las valencias. A23. FORMULAR. hidróxido de oro (I) hidróxido de manganeso (II) KOH CuOH hidróxido de cromo (III) Pt(OH) 2 hidróxido de cinc Sr(OH) 2 NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se nombran con la palabra "hidróxido" seguida del nombre del metal acabado en "oso" o en "ico" según la valencia. Se formulan escribiendo a la derecha el OH y a la izquierda el metal e intercambiando las valencias. A24. FORMULAR. hidróxido estánnico Pb(OH) 4 hidróxido férrico Sn(OH) 2 hidróxido de bario LiOH hidróxido amónico Al(OH) 3 13

14 OXISALES Son compuestos ternarios formados por un metal (Me), un no metal (X) y oxígeno(o). Su fórmula general es: Me a X b O c > K 2 Cr 2 O 7 Se formulan por la unión de un oxoanión con un ion metálico. Por ejemplo, del ion sulfato, SO 4, y del ion sodio, Na +, resulta la sal: Na 2 SO 4 NOMENCLATURA TRADICIONAL: Para formular una oxisal: 11) Escribir el oxoácido del que procede y el oxoanión correspondiente. 21) Simbolo del metal con tantas cargas positivas como indique su valencia. 31) Se escribe el metal y a continuación el oxoanión y se intercambian las valencias (son iguales a las cargas). FORMULAR: perclorato férrico: ácido perclórico = HClO 4 > ClO 4 = perclorato ClO 4 + Fe 3+ (como la sal es neutra) > Fe(ClO 4 ) 3 (se intercambian las valencias) Sulfato de calcio: ácido sulfúrico = H 2 SO 4 > SO 4 = sulfato SO 4 + Ca 2+ (como la sal debe ser neutra) > CaSO 4 (se intercambia valencia y se simplifica) Para nombrar una oxisal se escribe el nombre del oxoanión del que procede seguido del nombre del metal. La valencia de este último se indica con los sufijos "oso" e "ico" o bien con números romanos. NOMBRAR: MgSO 4 > SO 4 > sulfato de magnesio 3 Fe 3 (PO 4 ) 2 > PO 4 > (orto)fosfato de hierro (II) A25. FORMULAR. carbonato de aluminio (NH 4 ) 2 SO 4 nitrato cúprico Al(ClO 3 ) 3 sulfito de hierro (III) AgNO 3 sulfato mercúrico FePO 3 fosfato de magnesio CuSO 4 cromato sódico Li 2 SiO 3 permanganato potásico Pb(NO 3 ) 2 antimonito cálcico Ca(ClO 3 ) 2 14