Departamento de Física y Química

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1 Departamento de Física y Química Marta Vega Cobo

2 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Fórmulas químicas y sistemas de nomenclatura 1.2 Valencias 2. COMBINACIONES BINARIAS DE OXÍGENO 2.1 Óxidos 2.2 Anhídridos 2.3 Peróxidos 3. COMBINACIONES BINARIAS DE HIDRÓGENO 3.1 Hidruros 3.2 Haluros 4. OTRAS COMBINACIONES BINARIAS 4.1 Sales binarias 5. COMBINACIONES TERNARIAS 5.1 Hidróxidos o bases 5.2 Ácidos oxoácidos

3 1.- Introducción 1.1 Fórmulas químicas y sistemas de nomenclatura. La formulación y nomenclatura de los compuestos químicos está regida por una serie de normas establecidas por la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Los compuestos químicos se deben representar mediante una sola fórmula, en la que se incluirán los distintos átomos que forman el compuesto y la cantidad de cada uno, que se indicará con un número subíndice colocado después del símbolo del elemento químico correspondiente. En las fórmulas químicas, por regla general, se situarán a la derecha de la fórmula el átomo o grupo de átomos con estado de oxidación negativo y a la izquierda el átomo o grupo de átomos con estado de oxidación positivo. En cuanto al nombre del compuesto, la IUPAC recomienda el uso de la nomenclatura sistemática, aunque también considera válidas otras nomenclaturas (de Stock, sistemática funcional) según el tipo de compuestos. Este organismo desaconseja el uso de la nomenclatura tradicional, aunque para algunos compuestos (ácidos y sales) la admite dado lo extendido de su uso. La IUPAC admite, también, nombres comunes para algunos compuestos químicos. Prefijos y sufijos en la nomenclatura tradicional. La nomenclatura tradicional está basada en prefijos y sufijos relacionados con los estados de oxidación. La relación entre ambos es la siguiente: Prefijos Ejemplo Nombre Elementos con un solo estado de oxidación -ico Litio lítico Elementos con dos estados de oxidación -oso (menor e.o.) -ico (mayor e.o.) Níquel niqueloso niquélico Elementos con tres estados de oxidación hipo- óso (menor e.o.) -oso (siguiente) -ico (mayor e.o.) Azufre hiposulfuroso sulfuroso sulfúrico Elementos con cuatro estados de oxidación hipo- -oso menor (e.o) -oso (siguiente) -ico (siguiente) per- -ico (mayor e.o) Cloro hipocloroso cloroso clórico perclórico

4 1.2 Valencias La valencia es la capacidad de combinación que tienen los elementos químicos. La valencia de un elemento viene dada por el número de átomos de hidrógeno que se combinan con un átomo de ese elemento, es decir, es el número de electrones que gana, pierde o comparte un átomo cuando forma cristales iónicos o moléculas. Litio Sodio Potasio Rubidio Cesio Francio Plata Valencias de los elementos más importantes: METALES VALENCIA 1 VALENCIA 2 VALENCIA 3 Li Berilio Be Aluminio Na Magnesio Mg K Calcio Ca Rb Estroncio Sr Cs Zinc Zn Fr Cadmio Cd Ag Bario Ba Radio Ra VALENCIAS 1, 2 VALENCIAS 1, 3 VALENCIAS 2, 3 Cobre Mercurio Cu Hg Oro Talio Au Tl Níquel Cobalto Hierro VALENCIAS 2, 4 VALENCIAS 2, 3, 6 VALENCIAS 2, 3, 4, 6, 7 Platino Plomo Estaño Pt Pb Sn Al Ni Co Fe Cromo Cr Manganeso Mn VALENCIAS DE NO METALES *Valencias cuando actúan como no metales VALENCIA -1 VALENCIAS +/- 1, 3, 5, 7 VALENCIA -2 Flúor F Cloro Bromo Yodo Cl Br I Oxígeno VALENCIAS +/-2, 4, 6 VALENCIAS 1, 2, 3, 4, 5 VALENCIAS +/- 3, 5 Azufre Selenio Teluro S Se Te Nitrógeno N Fósforo Arsénico Antimonio VALENCIAS +/-2, 4 VALENCIA 4 VALENCIA 3 Carbono C Silicio Si Boro B O P As Sb VALENCIA +/-1 Hidrógeno H *Valencias cuando actúa como metal

5 2.- Combinaciones binarias de oxígeno 2.1 Óxidos Un óxido es un compuesto químico que resulta de la combinación del oxígeno con un elemento metálico, del que recibe el nombre. El oxígeno proporciona las características químicas a los óxidos y presenta el estado de oxidación 2, actuando, por tanto, como parte negativa en el compuesto, mientras que el otro elemento, que da nombre al óxido, actúa siempre con estado de oxidación positivo. a) Formulación La fórmula general de los óxidos es la siguiente: X 2 O n Siendo X el elemento que da nombre al óxido (el metal), n es el estado de oxidación del elemento X en el óxido y 2 corresponde al valor absoluto del estado de oxidación del oxígeno. Un ejemplo sería Ni 2 O 3 Cuando n es un número par, la fórmula del óxido debe simplificarse: b) Nomenclatura Ca 2 O 2 CaO El nombre de los óxidos depende de la nomenclatura elegida. Vamos a ver un ejemplo nombrando al Ni 2 O 3, por las tres nomenclaturas: Según la nomenclatura sistemática: <prefijo de número> óxido de <prefijo de número> nombre del elemento X. Según la nomenclatura de Stock: Trióxido de diníquel Óxido de <nombre del elemento X> (estado de oxidación de X en números romanos) Óxido de níquel (III) Cuando X tiene un solo estado de oxidación, se omite dicho estado colocado entre paréntesis. Un ejemplo de este caso sería CaO que se nombraría como Óxido de calcio. El prefijo indica el número de átomos de oxígeno o elemento X que hay en la fórmula, siendo di, tri, tetra, penta, hexa, hepta para dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete átomos.

6 Según la nomenclatura tradicional: Óxido <nombre del elemento X con el prefijo correspondiente> Óxido niquélico c) Ejemplos: Formulación: Elemento Estado de oxidación Óxido Pt 4+ Pt 2 O 4 PtO 2 Fe Cu Nomenclatura: Fe 2 O 2 FeO Fe 2 O 3 Cu 2 O Cu 2 O 2 CuO Óxido Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional FeO Monóxido de monohierro Óxido de hierro (II) Óxido ferroso Fe 2 O 3 Trióxido de dihierro Óxido de hierro (III) Óxido férrico CuO Monóxido de monocobre Óxido de cobre (II) Óxido cúprico Na 2 O Óxido de sodio Óxido de sodio Óxido sódico 2.2 Anhídridos Un anhídrido es un compuesto químico que resulta de la combinación del oxígeno con un elemento no metálico, del que recibe el nombre. El oxígeno proporciona las características químicas a los anhídridos y presenta el estado de oxidación 2, actuando, por tanto, como parte negativa en el compuesto, mientras que el otro elemento, actúa siempre con estado de oxidación positivo, a excepción del fluor. a) Formulación: La fórmula general de los anhídridos es la siguiente: X 2 O n

7 Siendo X el elemento no metálico, n es el estado de oxidación del elemento X en el anhídrido y 2 corresponde al valor absoluto del estado de oxidación del oxígeno. Un ejemplo sería: Cl 2 O 3 Cuando n es un número par, la fórmula del anhídrido debe simplificarse: b) Nomenclatura: C 2 O 2 CO El nombre de los anhídridos depende de la nomenclatura elegida. Vamos a ver un ejemplo nombrando al Cl 2 O 7, por las tres nomenclaturas: Según la nomenclatura sistemática: <prefijo de número> óxido de <prefijo de número> nombre del elemento X. Heptaóxido de dicloro Según la nomenclatura de Stock: Óxido de <nombre del elemento X> (estado de oxidación de X en números romanos) Óxido de cloro(vii) El prefijo indica el número de átomos de oxígeno o elemento X que hay en la fórmula, siendo di, tri, tetra, penta, hexa, hepta para dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete átomos. Según la nomenclatura tradicional: Anhídrido<nombre del elemento X con el prefijo correspondiente> c) Ejemplos: Formulación: Anhídrido perclórico Elemento Estado de oxidación Anhídrido 2+ C C 2 O 2 CO 4+ C 2 O 4 CO 2 1+ Br 2 O 3+ Br Br 2 O 3 5+ Br 2 O 5 7+ Br 2 O 7

8 Nomenclatura: Óxido Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional CO Monóxido de carbono Óxido de carbono (II) Anhídrido carbonoso CO 2 Dióxido de carbono Óxido de carbono(iv) Anhídrido carbónico Br 2 O Monóxido de dibromo Óxido de bromo (I) Anhídrido hipobromoso Br 2 O 3 Trióxido de dibromo Óxido de bromo (III) Anhídrido bromoso Br 2 O 5 Pentaóxido de dibromo Óxido de bromo (V) Anhídrido brómico Br 2 O 7 Heptaóxido de dibromo Óxido de bromo (VII) Anhídrido perbrómico 2.3 Peróxidos Un peróxido es un compuesto químico resultante de la combinación del grupo peroxo (O 2 2 )con otros elementos químicos, generalmente metálicos, del que recibe el nombre. El grupo peroxo, proporciona las características químicas a los peróxidos y son, en los únicos compuesto químicos que vamos a ver, en los que el oxígeno presenta el estado de oxidación 1, actuando, por tanto, como parte negativa en el compuesto, mientras que el otro elemento, que da nombre al peróxido, actúa siempre con estado de oxidación positivo. En este compuesto el grupo O 2 2 no se puede separar, es decir, el 2 del subíndice nunca se puede simplificar. a) Formulación: La fórmula general de los peróxidos es la siguiente: X 2 (O 2 ) n Siendo X el elemento que da nombre al óxido, n es el estado de oxidación del elemento X en el óxido y 2 corresponde al estado de oxidación del grupo peroxo: Fe 2 (O 2 ) 3 Cuando n es un número par, la fórmula del óxido debe simplificarse: b) Nomenclatura: Fe 2 (O 2 ) 2 FeO 2 El nombre de los peróxidos depende de la nomenclatura elegida. Vamos a ver un ejemplo nombrando al Ni 2 O 6, por las tres nomenclaturas:

9 Según la nomenclatura sistemática: <prefijo de número> óxido de <prefijo de número> nombre del elemento X Hexaóxido de diníquel El prefijo indica el número de átomos de oxígeno o elemento X que hay en la fórmula, siendo di, tri, tetra, penta, hexa, hepta para dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete átomos. Según la nomenclatura de Stock: Peróxido de <nombre del elemento X> (estado de oxidación de X en números romanos) Peróxido de níquel (III) Cuando X tiene un solo estado de oxidación, se omite dicho estado colocado entre paréntesis Según la nomenclatura tradicional: Peróxido <nombre del elemento X con el prefijo correspondiente> c) Ejemplos: Formulación: Peróxido niquélico Elemento Estado de oxidación Hidruro Li 1+ Li 2 O 2 H 4+ H 2 O 2 Ca 2+ BaO 2 Nomenclatura: Óxido Nomenclatura sistemática Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional Li 2 O 2 Dióxido de dilitio Peróxido de litio Peróxido lítico BaO 2 Dióxido de bario Peróxido de bario Peróxido bárico Cr 2 O 2 Dióxido dicrómico Peróxido de cromo (II) Peróxido cromoso

10 3.- Combinaciones binarias de hidrógeno 3.1 Hidruros Los hidruros son combinaciones de hidrógeno con cualquiera de los elementos de la tabla periódica, excepto los elementos de los grupos XVI (anfígenos) y XVII (halógenos). El hidrógeno proporciona las características químicas a los hidruros y es en el único caso en el que presenta el estado de oxidación 1, actuando, por tanto, como parte negativa en el compuesto, mientras que el otro elemento, que da nombre al hidruro, actúa siempre con estado de oxidación positivo. a) Formulación: La fórmula general de los hidruros es la siguiente: XH n Siendo X el elemento que da nombre al hidruro y n es el estado de oxidación del elemento X en el hidruro: BaH 2 Como en el resto de los compuestos binarios los subíndices que acompañan a cada elemento se corresponde con el módulo de los estados de oxidación intercambiados. b) Nomenclatura: El nombre de los hidruros depende de la nomenclatura elegida. Vamos a ver un ejemplo nombrando el CuH 2, por las tres nomenclaturas. Según la nomenclatura sistemática: <prefijo de número> hidruro de <nombre del elemento X> Dihidruro de Cobre El prefijo indica el número de átomos de hidrógeno que hay en la fórmula, siendo di, tri, tetra, penta, hexa, hepta para dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete átomos de hidrógeno. Cuando X tiene un solo estado de oxidación, se omite el prefijo que índica el número de hidrógenos. Según la nomenclatura de Stock: Hidruro de <nombre del elemento X> (estado de oxidación de X en números romanos) Hidruro de cobre (II) Cuando X tiene un solo estado de oxidación, se omite dicho estado colocado entre paréntesis.

11 Según la nomenclatura tradicional: Hidruro <nombre del metal con el prefijo correspondiente> Hidruro cúprico c) Ejemplos: Formulación: Formulación de compuestos Químicos Inorgánicos Metal Estado de oxidación Hidruro K 1+ KH Ca 2+ CaH 2 Fe 2+ FeH 2 3+ FeH 3 Hg 1+ HgH 2+ HgH 2 Nomenclatura: Hidruro Nomenclatura sistemática Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional KH Hidruro de potaso Hidruro de potasio Hidruro potasio BaH 2 Hidruro de bario Hidruro de bario Hidruro bárico FeH 2 Dihidruro de hierro Hidruro de hierro (II) Hidruro ferroso FeH 3 Trihidruro de hierro Hidruro de hierro (III) Hidruro férrico HgH Monohidruro de mercurio Hidruro de mercurio (I) Hidruro mercurioso HgH 2 Dihidruro de mercurio Hidruro de mercurio (II) Hidruro mercúrico Algunos ejemplos de hidruros con nombres comunes o triviales son los siguientes: NH 3 Amoníaco; trihidruro de nitrógeno ó hidruro de nitrógeno (III) PH 3 Fosfína; trihidruro de fósforo ó hidruro de fósforo (III) AsH 3 Arsina; trihidruro de arsénico ó hidruro de arsénico (III) SbH 3 Estibina; trihidruro de antimonio o hidruro de antimonio (III) CH 4 Metano; tetrahidruro de carbono o hidruro de carbono (IV) SiH 4 Silano; tetrahidruro de silicio o hidruro de silicio (IV) BH 3 Borano; trihidruro de boro o hidruro de boro (III)

12 3.2 Ácidos hidrácidos Son combinaciones del hidrógeno con un elemento de los grupos XVI (anfígenos) y XVII (halógenos). Estos compuestos no pueden ser considerados hidruros, a pesar de ser combinaciones con el hidrógeno, debido a que en ellos el hidrógeno no actúa como parte negativa, sino positiva, presentando estado de oxidación 1+. Estos compuestos se nombran como ácidos hidrácidos cuando se encuentran en disolución acuosa, mientras que se denominan haluros de hidrógeno cuando se encuentran en estado gaseoso, nombrándose tal como si fueran sales. a) Nomenclatura: Nomenclaturas Compuesto En disolución En estado gaseoso H 2 S Ácido sulfhídrico Sulfuro de hidrógeno H 2 Se Ácido selenhídrico Seleniuro de hidrógeno H 2 Te Ácido telurhídrico Telururo de hidrógeno HF Ácido fluorhídrico Fluoruro de hidrógeno HCl Ácido clorhídrico Cloruro de hidrógeno HBr Ácido bromhídrico Bromuro de hidrógeno HI Ácido yordhídrico Yoduro de hidrógeno

13 4.- Otras combinaciones binarias 4.1 Sales Binarias Las sales binarias, son compuestos químicos resultantes de la sustitución de todos los hidrógenos del ácido hidrácido por un elemento metálico o no metálico. a) Formulación: La fórmula general de las sales hidrácidas es la siguiente: Me m X n Siendo X un elemento no metálico, n la valencia del metal y m la valencia del no metal. b) Nomenclatura: El nombre de las sales hidrácidas depende de la nomenclatura elegida. Vamos a nombrar el Fe 2 S 3 por todas las nomenclaturas. Según la nomenclatura sistemática: <prefijo de número> No metal <sufijo uro> de <prefijo de número> Metal Según la nomenclatura sistemática de Stock Trisulfuro de dihierro No metal <sufijo -uro> de Metal (estado de oxidación de Me en números romanos) Según la nomenclatura tradicional: Sulfuro de hierro (III) Sulfuro <nombre del metal con el prefijo correspondiente> Sulfuro férrico

14 c) Ejemplos: Formulación: Elemento Ión Sal Se K + K 2 Se Te Co 3+ Co 2 Te 3 S Fe 2+ FeS I Ba 2+ BaI 2 Br Li + LiBr Cl Na + NaCl F Hg + HgF Nomenclatura: Compuesto Nomenclatura sistemática Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional Na 2 S Sulfuro de sodio Sulfuro de sodio Sulfuro sódico Ni 2 Se 3 Triseleniuro de diniquel Seleniuro de niquel (III) Seleniuro niquélico FeTe Telururo de hierro Telururo de hierro (II) Telururo ferroso CaF 2 Fluoruro de calcio Fluoruro de calcio Fluoruro cálcico NaCl Cloruro de sodio Cloruro de sodio Cloruro sódico KBr Bromuro de potasio Bromuro de potasio Bromuro potásico AgI Ioduro de plata Ioduro de plata Ioduro argéntico

15 5.- Compuestos ternarios 5.1 Hidróxidos o bases Los hidróxidos son compuestos químicos resultantes de la combinación del grupo hidroxilo (OH ) con cualquier elemento metálico. En estos compuestos, el grupo hidroxilo presenta un estado de oxidación igual a 1, (este grupo hace la misma función que el hidrógeno en los hidruros). a) Formulación: La fórmula general de los hidróxidos es la siguiente: Siendo n el estado de oxidación del metal Me. Me(OH) n Cr(OH) 3 Cuando n es igual a 1 el grupo se escribe sin paréntesis: NaOH b) Nomenclatura: El nombre de los hidróxidos depende de la nomenclatura elegida. Vamos a nombrar por todas las nomenclaturas el Co(OH) 2. Según la nomenclatura sistemática: <prefijo de número> hidróxido de <nombre del elemento Me> Dihidróxido de cobalto El prefijo indica el número de grupos hidroxilo que hay en la fórmula, siendo di, tri, tetra, penta, hexa, hepta para dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete grupos. Cuando Me tiene un solo estado de oxidación, se omite el prefijo que índica el número de grupos hidroxilo. Según la nomenclatura de Stock: Hidróxido de <nombre del elemento Me> (estado de oxidación de Me en números romanos) Hidróxido de cobalto (II) Cuando Me tiene un solo estado de oxidación, se omite dicho estado.

16 Según la nomenclatura tradicional: hidróxido <nombre del metal con el prefijo correspondiente> c) Ejemplos: Formulación: Hidróxido cobaltoso Elemento Estado de oxidación Hidruro Li 1+ LiOH Pb 4+ Pb(OH) 4 Ni 2+ Ni(OH) 2 Hg Nomenclatura: Formulación de compuestos Químicos Inorgánicos Ni(OH) 3 HgOH Hg(OH) 2 Hidróxido Nomenclatura sistemática Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional Fe(OH) 2 Dihidróxido de hierro Hidróxido de hierro (II) Hidróxido ferroso Fe(OH) 3 Trihidróxido de hierro Hidróxido de hierro (III) Hidróxido férrico CuOH Monohidróxido de cobre Hidróxido de cobre (I) Hidróxido cuproso NaOH Hidróxido de sodio Hidróxido de sodio Hidróxido sódico Ca(OH) 2 Hidróxido de calcio Hidróxido de calcio Hidróxido cálcico Cr(OH) 2 Dihidróxido de cromo Hidróxido de cromo (II) Hidróxido cromoso 5.2 Ácidos oxoácidos Los ácidos oxoácidos son compuestos químicos cuya estructura está formada por hidrógeno, oxígeno y un elemento no metálico. Proceden de la reacción del anhídrido más una molécula de agua (aunque hay excepciones pudiendo reaccionar con dos o tres moléculas de agua). En estos compuestos el no metal ocupa la posición central y tiene número de oxidación positivo El oxígeno tiene siempre estado de oxidación 2 y el hidrógeno 1+.

17 a) Formulación: La fórmula general de los ácidos oxoácidos es la siguiente: H a XO b Siendo X el no metal que da el nombre al ácido y a y b números relacionados con los estados de oxidación ATENCIÓN, no son los estados de oxidación. b) Nomenclatura: H 2 SO 4 ; HNO 3 El nombre de los ácidos oxoácidos depende de la nomenclatura elegida. Vamos a nombrar por todas las nomenclaturas el H 2 SO 4. Según la nomenclatura sistemática: <prefijo de número> oxo <nombre del elemento X> <sufijo -ato> (estado de oxidación de X en números romanos) de hidrógeno. Según la nomenclatura de stock: Tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno Ácido <prefijo de número> oxo <nombre del elemento X> <sufijo -ico> (estado de oxidación de X en números romanos) Según la nomenclatura tradicional: Ácido tetraoxosulfúrico (VI) Ácido <nombre del elemento X> <sufijo correspondiente> Ácido sulfúrico Para escribir la fórmula de un ácido según las diferentes nomenclaturas se debe obtener previamente el estado de oxidación del elemento central. H 2 SO 4 4x(-2)-2x1=+6 *Estado de oxidación del oxígeno *Estado de oxidación del hidrógeno * Estado de oxidación del azufre

18 c) Ejemplos: Formulación: Elemento central Estado de oxidación Fórmula S 6+ H 2 SO 4 Br N HClO 2 HClO 3 HNO 2 HNO 3 C 4+ H 2 CO 3 Cr 6+ H 2 CrO 4 Nomenclatura: Ácido Nomenclatura sistemática Nomenclatura de stock Nomenclatura tradicional HNO 2 Dioxonitrato (II) de hidrógeno Acido dioxonítrico (II) Acido nitroso HBrO 3 Trioxobromato (V) de hidrógeno Acido trioxobrómico (V) Acido brómico H 2 CO 3 Trioxocarbonato (IV) de hidrógeno Acido trioxocarbónico (IV) Acido carbónico H 2 CrO 4 Tetraoxocromato (VI) de hidrógeno Acido tetraoxocrómico (VI) Ácido crómico HBrO Monoxobromato (I) de hidrógeno Acido monoxocrómico (I) Acido hipobromoso Ácidos polihidratados Hay ácidos que se forman añadiendo más de una molécula de agua. Para estos ácidos en nomenclatura tradicional se utilizan otros prefijos, además de los conocidos. Esto ocurre con los ácidos de los elementos P,As, Sb, Si y B. Así, estos elementos con una misma valencia, pueden formar dos ácidos que se diferencian en las moléculas de agua añadidas al anhídrido inicial. P, As, Sb y B (meta = anhidrido + 1 H 2 O) (orto = anhídrido + 3 H 2 O) Si (meta = anhidrido + 1 H 2 O) (orto = anhídrido + 2 H 2 O) a) P 2 O 5 + H 2 O H 2 P 2 O 6 HPO 3 ácido metafosfórico b) P 2 O 5 + 3H 2 O H 6 P 2 O 8 H 3 PO 4 ácido ortofosfórico El prefijo orto se suele suprimir, por lo que el ácido ortofosfórico se nombra normalmente como ácido fosfórico simplemente, el ácido ortobórico como ácido bórico, etc.