SUSTANCIAS ELEMENTALES

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO ESCUELA NACIONAL PREPARATORIA PLANTEL 2 ERASMO CASTELLANOS QUINTO COLEGIO DE QUÍMICA DOCUMENTO DE APOYO PARA ABORDAR EL TEMA NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS DEL PROGRAMA DE QUÍMICA III DISEÑO Y ELABORACIÓN: PROFESORA NATALIA ALARCÓN VÁZQUEZ

2 INTRODUCCIÓN A LA NOMENCLATURA DE LOS COMPUESTOS INORGÁNICOS En química existe un importante número de sustancias inorgánicas- miles de millones- y para referirse específicamente a cada una de ellas es necesario usar un sistema organizado para la asignación de un nombre específico que le corresponda sólo a esa sustancia en particular. La nomenclatura se define como el conjunto de reglas a partir de las cuales, se asigna el nombre a un compuesto determinado. A nivel mundial existe un organismo, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) que se encarga de establecer esas reglas, las cuales se basan en la naturaleza de la sustancia en cuestión, así como en sus propiedades químicas, su comportamiento frente a otras sustancias, su reactividad, etc. SUSTANCIAS ELEMENTALES Como sabes, en química se cuenta con un documento en el que se encuentra contenida una gran cantidad de información importante de cada una de las sustancias puras (elementos) que se conocen hoy en día. Este documento lo identificas con mucha facilidad, se trata de la Tabla periódica (TP). En la TP, los elementos se acomodan de acuerdo con: su número atómico; sus propiedades químicas, su comportamiento, su forma de reaccionar con otras sustancias, etc. Como recordarás los elementos que integran la tabla periódica se clasifican en metales (M), no metales (NM) y metaloides (m). Esta primera clasificación resulta muy útil para empezar con el estudio de la nomenclatura. 2

3 COMPUESTOS O MOLÉCULAS Cuando dos o más átomos de un elemento interactúan entre sí, pueden formar sustancias nuevas (moléculas). Si los dos átomos son del mismo elemento, se formará una molécula diatómica (formada por dos átomos), por ejemplo cuando se tienen dos átomos de oxígeno: O 2- + O 2- O 2(g) ambos reaccionan entre sí y al unirse, bajan su energía generando una especie química nueva (molécula) la cual es más estable que los átomos solos de los que se partió. Cuando los átomos de un elemento interactúan con átomos de otros elementos, forman sustancias nuevas que tienen propiedades distintas a las de los reactivos Fe 2+ + O 2- FeO CLASIFICACIÓN DE LOS COMPUESTOS Una forma muy general de clasificar los compuestos químicos es a partir del número de elementos que los conforman. Por ejemplo: Compuestos binarios (dos elementos): CO 2, KCl, HF, H 2 S, Compuestos ternarios (tres elementos): HNO 3, H 2 SO 4, Mg(OH) 2, KMnO 4 Compuestos cuaternarios (cuatro elementos): CuSO 4 5H 2 O, (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7, CLASES DE COMPUESTOS QUÍMICOS Como te puedes imaginar, existe una gran cantidad de compuestos que se generan a partir de la combinación de átomos, del mismo o de diferentes, elementos químicos. A continuación se presenta la estructura general y clasificación de los tipos de compuestos químicos que vamos a estudiar. Observa con cuidado las especies que reaccionan y los productos que se obtienen, así como en el nombre genérico de estos. Óxidos básicos Bases o hidróxidos TIPOS GENERALES DE SUSTANCIAS (NOMBRE GENÉRICO O GRUPOS DE COMPUESTOS) Óxidos ácidos o anhídridos Ácidos (hidrácidos y oxiácidos) Sales (haluros y oxisales). 3

4 Formación de óxidos (metálicos y no metálicos) Observa con atención las siguientes representaciones generales M = metal NM = No metal O = Oxígeno M n + O MO n MO n + H 2 O M(OH) n Óxido metálico Base (Hidróxido) u óxido básico ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA PARA FORMAR COMPUESTOS O MOLÉCULAS Las moléculas son especies que no deben tener carga eléctrica (eléctricamente neutras) y para formarlas se deberán combinar un catión (con carga positiva) y un anión o radical (con carga negativa) en una proporción tal, que las cargas de uno y otro se anulen. El oxígeno siempre* presenta un número de oxidación de 2- esto se escribe como: O 2- El hidrógeno siempre* tiene un número de oxidación de 1+ esto se escribe como: H 1+ * Cabe aclarar que sólo en los peróxidos el oxígeno es O 2- y el hidrógeno en los hidruros es H 1- Ejemplos. Fe 2+ + O 2- FeO FeO + H 2 O Fe(OH) 2 Óxido Hidróxido Cu 1+ + O 2- Cu 2 O Cu 2 O + H 2 O CuOH Óxido Hidróxido NM n + O NMO n NMO n + H 2 O HNM Óxido ácido Ácido o anhídrido Ejemplos. C 4+ + O 2- CO 2 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 Anhídrido Ácido S 6+ + O 2- SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 Anhídrido Ácido Existen dos tipos de ácidos Ejemplos Hidrácidos HCl, HF, HI, HBr, H 2 S, H 3 P, HCN (HNM) Oxiácidos H 2 CO 3, HNO 3, HNO 2, H 2 SO 4, H 2 SO 3, (HNMO) H 3 PO 4, H 3 PO 3, HClO, HClO 2, HClO 3, HClO 4, HBrO, HBrO 2, HBrO 3, HBrO 4, HMnO 4, H 2 CrO 4, H 2 Cr 2 O 7 4

5 Si observas con cuidado, te darás cuenta que los metales después de reaccionar con oxígeno generan los óxidos básicos y estos a su vez reaccionan con el agua para formar los hidróxidos. Otra secuencia se presenta a partir de los no metales, que el reaccionar con el oxígeno forman óxidos ácidos, mejor conocidos como anhídridos y éstos al reaccionar con el agua forman los ácidos. Resumiendo, a partir de los metales se pueden formar los óxidos básicos y los hidróxidos o bases, mientras que cuando se parte de un no metal, los productos de reacción con el oxígeno y con el agua son óxidos ácidos o anhídridos respectivamente. Y estos son todos los compuestos inorgánicos que puedo formar?, la respuesta es NO, existen muchos más. A continuación veremos cómo se forman las sales. REACCIÓN ENTRE UN ÁCIDO Y UNA BASE Base + Hidrácido Haluro + H 2 O Ejemplo: NaOH + HBr NaBr + H 2 O Desde la perspectiva de Arrhenius Base + Oxiácido Oxisal + H 2 O Ejemplo: NaOH + HBrO NaBrO + H 2 O REGLAS PARA LA ASIGNACIÓN DE NOMBRE A CADA TIPO DE COMPUESTO Para dar nombre a los compuestos químicos existen dos métodos, el sistemático y el trivial. Ambos se emplean de manera habitual en química. Para la asignación del nombre a cada compuesto es necesario: el empleo del nombre genérico (nombre general con el que se identifica a un grupo de compuestos) raíz del nombre del elemento (metálico o no metálico) uso de sufijos para indicar el número de oxidación que presenta el elemento metálico o no metálico, en caso de que el elemento sólo tenga un número de oxidación, se empleará el sufijo ico existen algunos elementos que presentan más de dos número de oxidación, por lo que para signar nombre a cada compuesto, es necesario el uso de prefijos combinados con los sufijos correspondientes. 5

6 ELEMENTOS QUÍMICOS EN LA TABLA PERIÓDICA Y TIPOS DE COMPUESTOS QUE FORMAN. Ahora necesitas hacer algunos ejercicios para identificar el tipo de elemento (M o NM), para formar óxidos básicos y óxidos ácidos. 1. Escribe la información que falta para cada uno de los elementos que se listan a continuación Símbolo Nombre Familia (M) (NM) (m) Compuestos que forma al reaccionar con oxígeno y H 2 O Li Pb P Al Fr He C S Fe Mn Sr N Cl Ar Au V Ba I 6

7 CONSTRUCCIÓN Y ASIGNACIÓN DE LA FÓRMULA Y NOMBRE PARA CADA GRUPO GENÉRICO DE COMPUESTOS Sistemático ÓXIDOS METÁLICOS Óxido + raíz del nombre + sufijo oso (para el menor número de oxidación) del elemento Óxido + raíz del nombre + sufijo ico (para el mayor número de oxidación) del elemento Trivial Óxido + preposición de + raíz del nombre + número romano en paréntesis para del elemento indicar el número de oxidación del M Nota: en el caso de los elementos cuyo número de oxidación es único, no se acostumbra escribirlo ÓXIDOS ÁCIDOS O ANHÍDRIDOS Sistemático Anhídrido + raíz del nombre + sufijo oso (para el menor número de oxidación) del elemento Óxido + raíz del nombre + sufijo ico (para el mayor número de oxidación) del elemento Trivial Se emplea un prefijo Se emplea un prefijo para indicar el número + preposición de + para indicar el número de átomos de oxígeno de átomos del NM Ejemplo Elementos que tienen número de oxidación único Nombre sistemático Nombre trivial Na 1+ + O 2- Na 2 O óxido sódico óxido de sodio Mg 2+ + O 2- MgO óxido magnésico óxido de magnesio 7

8 Elementos que tienen dos números de oxidación Nombre sistemático Nombre trivial Fe 2+ + O 2- FeO óxido ferroso óxido de hierro (II) Fe 3+ + O 2- Fe 2 O 3 óxido férrico óxido de hierro (III) Cu 1+ + O 2- Cu 2 O óxido cuproso óxido de cobre (I) Cu 2+ + O 2- CuO óxido cúprico óxido de cobre (II) C 4+ + O 2- CO 2 anhídrido carbonoso monóxido de carbono C 4+ + O 2- CO 2 anhídrido carbónico dióxido de carbono Elementos que tienen más de dos números de oxidación Nombre sistemático Nombre trivial V 2+ + O 2- VO óxido hipovandoso óxido de vanadio (II) V 3+ + O 2- V 2 O 3 óxido vanadoso óxido de vanadio (III) V 4+ + O 2- VO 2 óxido vanádico óxido de vanadio (IV) V 5+ + O 2- V 2 O 5 óxido pervanádico óxido de vanadio (V) S 2+ + O 2- SO anhídrido hiposulfuroso monóxido de azufre S 4+ + O 2- SO 2 anhídrido sulfuroso dióxido de azufre S 6+ + O 2- SO 3 anhídrido sulfurico trióxido de azufre 2. Escribe la fórmula y el nombre para los óxidos básicos que se forman a partir de la reacción del oxígeno con cada uno de los siguientes metales. Toma en cuenta el número de oxidación de cada uno. Nombre sistemático Nombre trivial Ag 1+ + Au 1+ + Au 3+ + Co 2+ + Co 3+ + Ni

9 Ni 3+ + Al 3+ + Li 1+ + Be 2+ + Cr 2+ + Cr 3+ + Ir 2+ + Ir 3+ + Ir 4+ + Ir 6+ + Ba 2+ + Ga Escribe la fórmula y el nombre para los óxidos básicos que se forman a partir de la reacción del oxígeno con cada uno de los siguientes no metales. Toma en cuenta el número de oxidación de cada uno. Nombre sistemático Nombre trivial P 3+ + P 4+ + P 5+ + C 2+ + C 4+ + N 2+ + N 3+ + N 4+ + N

10 Cl 1+ + Cl 3+ + Cl 5+ + Cl Escribe el nombre de cada compuesto (sistemático y trivial) Nombre sistemático Nombre trivial a) K 2 O b) B 2 O 3 c) PbO d) ZnO e) CdO f) Ni 2 O 3 g) Sc 2 O 3 h) V 2 O 5 h) Na 2 O 5. Contesta cada una de las preguntas que se plantean a continuación o completa los espacios vacíos. 1. A qué tipo de compuestos les corresponde la terminación o sufijo ato e ito?. Explica. Para dar respuesta a cada uno de los incisos que se plantean a continuación te puedes ayudar tomando en cuenta la información que se presenta en el anexo. 10

11 6. Escribe la estructura de los siguientes aniones o radicales. Nombre Radical Nombre Radical Nombre Radical Amonio Bisulfato Nitrato Carbonato ácido Hidróxido Dicromato Hipoclorito Bisulfito Fosfato Permanganato Dicromato Fosfuro Perclorato Carbonato Cromato Tiosulfato Acetato Yoduro Fosfito Nitrito Clorato 7. Escribe la fórmula química el nombre y por lo menos un uso de cada una de las siguientes sustancias Sosa cásutica Carbonato ácido de sodio Hiposulfito Leche de magnesia Azúcar de caña Ácido de un acumulador Amoniaco Hidrato conocido como yeso Ácido nítrico Pentahidrato de la sal de Epson, Urea Decahidrato de bórax Hielo seco Lejía, sosa cáustica Gas hilarante Ingrediente principal del vinagre Piedra caliza Cal apagada 8. Escribe la fórmula de los ácidos y de sus respectivas sales (compuestos de sodio) 11

12 Nombre del ácido Fórmula del ácido Sal(es) que se obtiene(n) del ácido Ácido bromhídrico Ácido nitroso Ácido nítrico Ácido carbónico Ácido hipocloroso Ácido clórico Ácido cloroso Ácido perclórico Ácido acético Ácido sulfuroso Ácido fosfórico Ácido sulfúrico Ácido sulfuroso Ácido di crómico Ácido permangánico Ácido sulfhídrico Ácido fosfhídrico Ácido cianhídrico 12

13 ANEXO LOS COMPUESTOS Y SU RELACIÓN CON LA VIDA COTIDIANA A continuación se proporciona una lista de compuestos de uso común, así como algunas de sus aplicaciones más importantes. También se anexa una lista con las fórmula de los principales ácidos y sus respectivos aniones o radicales, dicho documento te será de utilidad para establecer la relación que existe entre un ácido y su anión durante su disociación. ÁCIDOS DE USO COMÚN E INDUSTRIAL Nombre Fórmula Uso común Uso industrial 13

14 ÁCIDOS IMPORTANTES, SUS ANIONES Y SUS SALES Fórmula Nombre Anión Nombre Ejemplo Número de del anión de sal oxidación 14

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