Cuadernillo Teórico Práctico sobre Compuestos Inorgánicos

Transcripción

1 Cuadernillo Teórico Práctico sobre Compuestos Inorgánicos Los compuestos inorgánicos que hemos visto son: óxidos, hidruros, hidróxidos, ácidos y sales. De todos los compuestos inorgánicos siempre vemos tres cosas: Cómo escribir la FÓRMULA QUÍMICA? Cómo se nombran? o lo que los químicos llamamos NOMENCLATURA Cómo se obtienen mediante una reacción química? Veamos cuáles son las características más notorias de estos tres puntos: Una fórmula química es una forma de representar sustancias mediante los símbolos de los elementos y la cantidad de átomos que intervienen. Por ejemplo, la fórmula química del agua es H 2 O. Recordemos que para obtener las fórmulas químicas de cualquier compuesto inorgánico debemos usar los símbolos de los elementos químicos, colocar los números de oxidación de cada uno y cruzarlos para así conocer cuántos átomos de cada elemento me forman la sustancia. Los números de oxidación se sacan de la tabla periódica. Un número de oxidación tiene un signo, positivo o negativo, y un número. Por ejemplo: el cloro posee los siguientes números de oxidación: -1, +1, +3, +5, +7. Puedes observar en tu tabla para verificar. Las formas en que podemos nombrar a los compuestos inorgánicos, o sea, su NOMENCLATURA, son básicamente tres: Nomenclatura tradicional o clásica, nomenclatura por numerales de Stock y nomenclatura por atomicidad. Veamos cada caso: La nomenclatura tradicional o clásica es la más usada. Cuando un compuesto tiene varios números de oxidación, se recurre a sufijos y prefijos. Veamos: Cuando el elementos tiene dos números de oxidación Ejemplos El menor número de oxidación El compuesto termina en OSO Óxido ferroso El mayor número de oxidación El compuesto termina en ICO Oxido férrico Cuando el elemento tiene tres números de oxidación Ejemplo Más chiquito de los tres HIPO OSO Acido hiposulfuroso Para el número de oxidación del medio OSO Acido sulfuroso Para el mayor número de oxidación ICO Acido sulfúrico Cuando el elemento tiene cuatro números de oxidación Ejemplo El menor de todos los números de oxidación HIPO OSO Oxido hipocloroso El menor número de oxidación OSO Oxido Cloroso El mayor número de oxidación ICO Oxido clórico El más grande de los número de oxidación PER ICO Oxido Perclórico 1

2 Nomenclatura por numerales de Stock: esta forma de nombrar a los compuestos inorgánicos es sencilla y recurre a colocar entre paréntesis y en números romanos el número de oxidación del elemento metálico o no metálico. Por ejemplo: Oxido de Hierro (III) Nomenclatura por Atomicidad: contamos cuántos átomos forman cada sustancia mediante prefijos igual que en matemática: mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepto, etc. Por ejemplo: Trióxido de azufre Lo último que dijimos es que nos pueden pedir que digamos de dónde se obtiene determinado compuesto inorgánico y para esto debemos escribir la REACCIÓN QUÍMICA de obtención. Recordemos, para no equivocarnos, que una reacción química tiene ciertos símbolos importantísimos como flechas reacción química es: y símbolos más +. Una expresión general de una 2 Cu + O 2 2 CuO Esta reacción química, como veremos más adelante, representa la reacción química de obtención del oxido de cobre (II) Bueno, como algo que nos puede ayudar, luego de esta introducción general sobre los conceptos más importantes y fundamentales que vamos a usar, está la determinación del número de oxidación en un compuesto. Muchas veces podemos necesitar este dato. Por ejemplo si nos dan la fórmula química y nos piden nombrar la sustancia, debemos saber con qué número de oxidación está actuando determinado elemento y así poder decir a ciencia cierta si termina en OSO o en ICO. Entonces, para conocer el número de oxidación debemos tener en cuenta una premisa básica: La suma de todos los número de oxidación de un compuesto me da siempre CERO El número de oxidación del oxigeno es siempre -2 El número de oxidación del hidrógeno es, en general, +1 Por ejemplo: Obtener el número de oxidación del Carbono en CO 2 Bueno: sabemos que el oxígeno siempre actúa con -2 y que hay dos oxígenos en la fórmula entonces hago (-2) * 2 = (-4) Me queda sólo un átomo Carbono y para que TODO me de cero, el pobre átomo de carbono entonces debería actuar con +4. De esta forma nos quedaría (-4) + ( +4) = 0 Me fijo en la tabla periódica si el Carbono puede actuar con +4 y me doy cuenta que SI! Entonces el carbono en CO 2 está actuando con su mayor número de oxidación (el otro es +2) y, por lo tanto el CO 2 se puede nombrar: oxido carbónico o también como oxido de carbono (IV). 2

3 Listo, ya estamos en condiciones de comenzar a trabajar de lleno en compuestos inorgánicos. Comencemos entonces por los primeros: los óxidos. Los Óxidos Los óxidos son compuestos BINARIOS, porque tienen dos elementos distintos que lo forman. Uno es SIEMPRE el oxígeno y el otro puede ser cualquier elemento de la tabla periódica. Si tengo el oxigeno con un metal, entonces mi oxido se llama específicamente Oxido Básico. Si, por el contrario, tengo al oxigeno al lado de un no metal, entonces mi oxido es específicamente un Oxido Acido. Los Óxidos Oxigeno Metal Oxido Básico CaO Oxígeno No metal Oxido Acido SO 3 Dijimos en la presentación que siempre íbamos a ver tres cosas sobra cada compuesto inorgánico: su fórmula química, su nomenclatura y su reacción de obtención. Manos a la obra Cómo se arma la fórmula química de un óxido? Pues bien, si yo quiero la fórmula química de un óxido voy a poner los símbolos químicos que intervienen, luego coloco arriba los números de oxidación correspondientes y cruzo estos números de oxidación sin el signo (el numerito pelado!). Veamos un ejemplo: 1) Escribir la fórmula química del oxido que se forma entre el Magnesio y el oxígeno. Pongo el símbolo del Magnesio, Mg Pongo el símbolo del Oxígeno, O Mg Mg O Pongo arriba los números de oxidación Mg +2 O -2 Cruzo los números de oxidación Mg 2 O 2 En este caso los puedo simplificar Paso en limpio MgO Y listo la Fórmula Química del oxido de magnesio es MgO 2) Escribe la fórmula química del oxido formado por el oxigeno y el hierro cuando el hierro actúa con +3 Símbolo del hierro Fe Símbolo del oxígeno Fe O 3

4 Número de oxidación arriba Fe +3 O -2 Cruzo los números de oxidación Fe 2 O 3 Aquí no puedo simplificar Listo, la fórmula química del Oxido Férrico u Oxido de hierro (III) es Fe 2 O 3 Cómo se nombran los óxidos? Observa la siguiente tabla y verás, en función de lo ya dicho en la presentación, como podemos nombrar los diferentes óxidos. Nomenclatura Elemento N de Oxid. Fórmula Tradicional Stock Atomicidad C +2 CO Oxido carbonoso Oxido de carbono (II) C +4 CO 2 Oxido carbónico Oxido de carbono (IV) N +3 N 2 O 3 Oxido nitroso Oxido de nitrógeno (III) N +5 N 2 O 5 Oxido nítrico Oxido de nitrógeno (V) S +3 S 2 O 3 Oxido hiposulfuroso Oxido de azufre (III) S +4 SO 2 Oxido sulfuroso Oxido de azufre (IV) S +6 SO 3 Oxido sulfúrico Oxido de Azufre (VI) Cl +1 Cl 2 O Oxido hipocloroso Oxido de cloro (I) Cl +3 Cl 2 O 3 Oxido cloroso Oxido de cloro (III) Cl +5 Cl 2 O 5 Oxido clórico Oxido de cloro (V) Cl +7 Cl 2 O 7 Oxido Perclórico Oxido de cloro (VII) Fe +2 FeO Oxido ferroso Oxido de hierro (II) Fe +3 Fe 2 O 3 Oxido férrico Oxido de hierro (III) Cu +1 Cu 2 O Oxido cuproso Oxido de cobre (I) Cu +2 CuO Oxido cúprico Oxido de cobre (II) Monóxido de carbono Dióxido de carbono Trióxido de dinitrogeno Pentóxido de dinitrógeno Trióxido de diazufre Dioxido de azufre Trióxido de azufre Monóxido de dicloro Trióxido de dicloro Pentóxido de dicloro Heptóxido de dicloro Monóxido de hierro Trióxido de dihierro Monóxido de dicobre Monóxido de cobre Cómo se obtienen los óxidos? Recordemos que una reacción química expresa la reacción entre sustancias y las sustancias los químicos las representamos mediante fórmulas químicas. Entonces en una reacción química aparecen las fórmulas químicas y los símbolos como flechitas y más +. 4

5 Todos los óxidos se obtiene por reacción entre el elemento correspondiente y el oxigeno O 2, que es el oxigeno que respiramos. Por ejemplo, el óxido ferroso se obtiene cuando colocamos un poco de hierro, agregamos un poco de oxigeno y eso nos va a dar, en determinadas situaciones, oxido ferrosos FeO. Esto que acabamos de describir, lo podemos representar en lenguaje químico mediante: Fe + O 2 FeO Lo que debemos recordar es que una vez planteada la reacción química, SIEMPRE, la debemos ajustar o balancear o equilibrar. Esto significa que la cantidad de átomos de un determinado elemento, debe ser la misma de un lado y de otro. Por ejemplo: del lado izquierdo de la flecha, que se denomina el lado de los reactivos, hay un átomo de hierro y del otro lado, el lado de los productos hay también un átomo de hierro. Del lado de los reactivos hay dos átomos de oxígeno pero del lado de los productos hay un átomo de oxígeno. Debemos entonces equilibrar el oxigeno. Para ello colocamos un dos bien grande delante del FeO. Esto nos obliga a colocar un dos también un dos delante del hierro; quedaría la reacción final así: 2 Fe + O 2 2 FeO Entonces hagamos un ejemplo clásico: 1) Escribe la reacción de obtención del Oxido de Sodio. Lo primero que yo hago es escribir la fórmula del oxido de sodio: Na 2 O Luego armo la reacción, que me quedaría: Na + O 2 Na 2 O Luego balanceo y así me queda todo bien lindo: 4 Na + O 2 2 Na 2 O Bueno, ya estás en condiciones de realizar los ejercicios de óxidos. Suerte! Los Hidruros Los hidruros son también compuestos BINARIOS, pues están formados por dos tipos de elementos químicos: uno es siempre el hidrógeno y el otro puede ser cualquier elementos, o bien un metal o bien un no metal. En este sentido, observa el siguiente cuadro con la clasificación de los hidruros. 5

6 Los Hidruros Hidrógeno Metal Hidruro metálico NaH Hidrógeno No metal Hidruro no metálico HCl Cómo se nombran los hidruros? Para nombrar a los hidruros hay que diferenciar primero si son hidruros metálicos o hidruros no metálicos. Todos los hidruros metálicos se nombran: HIDRURO DE METAL. Por ejemplo: hidruro de Sodio, Hidruro de Calcio, Hidruro de Hierro (III), Hidruro cuproso, etc. Todos los hidruros no metálicos se nombran de la siguiente forma. Primero nombramos el no metal y le pegamos el sufijo URO. Luego ponemos DE HIDRÓGENO. Por ejemplo: Cloruro de hidrógeno, Bromuro de hidrógeno, Sulfuro de hidrógeno, etc. Cómo se arman las fórmulas químicas de los hidruros? Primero recordemos que SIEMPRE, para armar una fórmula química, colocamos los símbolos, los números de oxidación arriba, y cruzamos. Veamos algunas diferencias: En los hidruros metálicos el hidrógeno actúa con número de oxidación -1y los metales siempre tienen número de oxidación positivo. En los hidruros no metálicos, el hidrógeno actúa con +1 y los no metales con el único número de oxidación negativo que tengan. Cómo se escriben las reacciones de obtención de hidruros? Los hidruros provienen de la reacción química del hidrógeno gaseoso, H 2 y las sustancias correspondientes. Por ejemplo: 2 Na + H 2 2 NaH Cl 2 + H 2 2HCl Como podrás observar existen sustancias que son binarias como: O 2, H 2, N 2, Cl 2, Br 2, F 2, I 2, 6

7 Ya estás en condiciones de realizar los ejercicios de hidruros. Los Hidróxidos Los Hidróxidos son compuestos inorgánicos TERNARIOS, pues están formados por tres tipos de elementos químicos distintos: hidrógeno, Oxígeno y un Metal. Todos los Hidróxidos se caracterizan por poseer el grupo oxhidrilo: (OH) El grupo oxhidrilo tiene SIEMPRE número de oxidación -1. Cómo se nombran los hidróxidos? Los hidróxidos se nombran HIDRÓXIDO DE (METAL). Por ejemplo: hidróxido de sodio, Hidróxido ferroso, Hidróxido de cobre (II), etc. Cómo se obtiene la fórmula química de un hidróxido? Sencillo, colocamos el símbolo del metal, grupo oxhidrilo, números de oxidación arriba y cruzo. Cómo se obtienen los hidróxidos? Todos los hidróxidos provienen de la reacción química entre el óxido básico correspondiente y el agua. Oxido básico + Agua Hidróxido Por ejemplo: Escribir la reacción química de obtención del hidróxido de magnesio. Bueno, lo primero que yo hago es escribir aparte todas las fórmulas químicas que van a intervenir. Acá voy a necesitar la fórmula química del hidróxido de magnesio, la del agua y la del oxido de magnesio. Entonces luego armo tranquila la reacción química final: MgO + H 2 O Mg(OH) 2 Luego balanceo; recordá que para balancear cuento átomos. Te recomiendo siempre dejar los átomos de oxígeno para contar a lo último. Ya estás en condiciones de realizar los ejercicios de Hidróxidos. 7

8 Los Ácidos Los ácidos merecen un trato aparte. Hay dos tipos de ácidos: los Hidrácidos y los Oxoácidos. LOS HIDRÁCIDOS Los hidrácidos son ácidos BINARIOS. En realidad son, nada más ni nada menos, que hidruros no metálicos en solución, o sea, en agua. Por eso, para diferenciarlos en la fórmula química del los hidruros no metálicos se coloca la palabrita aq. Por ejemplo: HCl aq, es la fórmula de un hidrácido Todos los Hidrácidos se nombran poniendo la palabra ACIDO y luego nombramos al no metal interviniente pero le agregamos la terminación HIDRICO. Observa el siguiente cuadro y aprenderás: Fórmula Química Nombre HCl aq Acido Clorhídrico HBr aq Acido Bromhídrico Acido Fluorhídrico HF aq H 2 S aq Acido Sulfhídrico HI aq Acido Iohídrico Los hidrácidos comparten la reacción de obtención de los hidruros no metálicos, pues en realidad, son hidruros no metálicos en agua. LOS OXOÁCIDOS Los oxoácidos son ácidos TERNARIOS, pues están formados por tres elementos químicos diferentes: hidrógeno, oxígeno y un no metal. En un oxoácidos el hidrógeno siempre actúa con +1, el oxígeno con -2 y el no metal con cualquiera de sus números de oxidación positivos. Cómo se nombra un oxoácido? Se coloca siempre la palabra Acido al principio, luego agregamos el no metal y le pegamos la terminación correspondiente según su número de oxidación. Esto es la forma tradicional de hacerlo y es la única que nosotros veremos. Hay otras formas, por Stock y por atomicidad, pero nosotros no las veremos. Recordar lo que habíamos establecido en la presentación sobre cómo obtener el número de oxidación. 8

9 Elemento N de Oxidac. Fórmula química Nombre N +3 HNO 2 Acido Nitroso N +5 HNO 3 Acido Nítrico C +2 H 2 CO 2 Acido Carbonoso C +4 H 2 CO 3 Acido Carbónico Cómo se arma la fórmula química de un oxoácido? Bueno, hay una forma muy fácil, es un poco mecánica, pero es sencilla. Debemos tener en cuenta siempre el número de oxidación del No Metal; entonces: Si el número de oxidación del no metal es PAR, entonces van dos átomos de hidrógeno, un átomo del no metal y para calcular la cantidad de oxígenos sumamos los átomos de hidrógeno + el número de oxidación del no metal y dividimos todo esto por dos. Si el número de oxidación del no metal es IMPAR, entonces colocamos dos átomos de hidrógeno, un solo átomo del no metal y calculamos la cantidad de oxígenos haciendo lo mismo: sumamos el número de átomos de hidrógeno que pusimos + el número de oxidación del no metal y dividimos todo esto por dos. Por ejemplo, queremos armar la fórmula química del ácido formado por el azufre cuando éste actúa con +6. La fórmula de este oxoácido tiene siempre H S O Ponemos dos átomos de hidrógeno, como dice antes: H 2 S O Ponemos un átomo de azufre H 2 S 1 O Calculamos el número de oxígenos: (2 + 6)/2 = 4 Ponemos entonces lo que nos dio: H 2 S O 4 Finalmente la fórmula química del ácido sulfúrico es H 2 SO 4 Cómo se expresa la reacción de obtención de un oxoácido? Todo oxoácido proviene de la reacción entre el oxido ácido correspondiente y el agua. En general se expresa: Oxido ácido + Agua Oxoácido 9

10 Probemos con un ejemplo: 1) Escribe la reacción de obtención del ácido nítrico: Lo primero que debes hacer es escribir aparte todas las fórmulas químicas que necesitas y luego armar la reacción de obtención. En este caso vamos a necesitar las fórmulas químicas de: Oxido Nítrico + Agua Acido Nítrico Armo las fórmulas químicas como ya hemos aprendido: Oxido Nítrico: N 2 O 5 Agua: H 2 O Acido Nítrico: HNO 3 Entonces ahora armamos la reacción química y balanceamos: N 2 O 5 + H 2 O 2 HNO 3 Bueno, ya estás en perfectas condiciones de realizar los ejercicios de Ácidos. Las Sales Las sales merecen un tratamiento muy especial. Para comprender sales necesitamos tener algunas herramientas. Por eso comencemos de a poco. Lo primero es saber un gran secreto de los hidróxidos y de los ácidos. Cuando un hidróxido y/o un ácido se colocan en agua, el agua disocia o separa las moléculas de estas sustancias. Si un hidróxido está en agua ocurre lo siguiente: Na(OH) Na + + (OH) - Esto se denomina Disociación de los Hidróxidos Si lo pudiéramos representar, por ejemplo si tuviéramos un vaso con una solución de hidróxido de sodio, veríamos lo siguiente: 10

11 Si un ácido está en agua ocurre lo siguiente: HNO 3 H + + (NO 3 ) - Esto se denomina disociación de los ácidos Si lo pudiéramos representar lo veríamos así: Realiza ahora el ejercicio sobre las disociaciones de hidróxidos y ácidos. Pues bien, las sales son compuestos inorgánicos que se producen cuando reaccionan ácidos e hidróxidos. Esta reacción se conoce como reacción de neutralización y produce una sal y agua. Hidróxido + Acido Sal + Agua Esto significa que cuando hacemos reaccionar un hidróxido y un ácido, los colocamos en un mismo recipiente, se comienzan a anular las cargas. El Sodio positivo Na +, se siente atraído por el grupo (NO 3 ) - y forman la sal Na(NO 3 ). De la misma forma el hidrógeno positivo H + se une al grupo (OH) - y forman agua H 2 O En lenguaje química expresamos: HNO 3 + Na(OH) Na(NO 3 ) + H 2 O Cómo se nombra a una sal? Para nombrar una sal debemos tener en cuenta quién es el ácido y el hidróxido que la formaron. Lo primero que hacemos es nombrar al ácido pero le cambiamos el sufijo siguiendo el siguiente cuadro: Si el ácido termina en OSO ICO HIDRICO Entonces la sal va a terminar en ITO ATO URO 11

12 Luego nombramos al hidróxido, o mejor dicho, al metal que forma parte del hidróxido. Ejemplos comunes: Acido Hidróxido Sal Acido Nítrico Hidróxido de Sodio Nitrato de Sodio Acido Nitroso Hidróxido de Magnesio Nitrito de Magnesio Acido Clorhídrico Hidróxido Ferroso Cloruro Ferroso Bueno, te deseamos mucha suerte, ya podés hacer todos los ejercicios de compuestos inorgánicos, inclusive los de sales! 12