FORMULACIÓN DE COMPUESTOS INORGÁNICOS. NOMENCLATURA. Es la capacidad de combinación que tienen los elementos.

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1 FORMULACIÓN DE COMPUESTOS INORGÁNICOS. NOMENCLATURA De la misma forma que todos los elementos conocidos tienen un nombre, un símbolo y un número que los caracteriza, los compuestos químicos tienen una fórmula química y a veces varias formas de nombrarlos, por eso es importante su sistematización. Comencemos por enunciar algunos conceptos importantes FÓRMULA QUÍMICA Es la representación escrita de una sustancia. Una fórmula química es una expresión que muestra la composición química de una sustancia en términos de los símbolos de los elementos combinados y subíndices numéricos colocados a la derecha de los mismos. VALENCIA Es la capacidad de combinación que tienen los elementos. NÚMERO DE OXIDACIÓN Es la capacidad de combinación con signo positivo o negativo que tienen los elementos. ELECTRONEGATIVIDAD (X) La electronegatividad de un elemento indica la tendencia relativa a atraer electrones cuando está combinado con otro elemento. La electronegatividad permite determinar el orden en el cual se deben escribir los elementos cuando se representa la fórmula química de un compuesto. Orden de electronegatividad a tener en cuenta en la formulación de compuestos: Metales < Hidrógeno < No metales < Oxígeno < Flúor La secuencia indica que siempre debe escribirse el símbolo del elemento menos electronegativo a la izquierda y el símbolo del más electronegativo a la derecha. Si un no metal (X) se encuentra combinado con el hidrógeno (H), debe escribirse primero el símbolo del hidrógeno y luego el símbolo del no metal: HX. Si un metal (Me) se encuentra combinado con el oxígeno (O), deberá escribirse en primer lugar el símbolo del metal y en segundo lugar el del oxígeno: MeO. En caso de tener un compuesto formado por hidrógeno, no metal y oxígeno, al representar la fórmula deberá ubicarse el símbolo del hidrógeno primero, luego el símbolo del no metal y finalmente el símbolo del oxígeno: HXO. UNNE-Virtu@l. Sistema de Educación a Distancia de la UNNE 1

2 Curso Introductorio a las Ciencias Agrarias ELECTRONEUTRALIDAD Para la formulación de compuestos se aplica el método de la electroneutralidad, para ello se realizan los siguientes pasos: 1. Se escribe los símbolos de los elementos de modo que el menos electronegativo quede a la izquierda y el más electronegativo a la derecha de la fórmula. 2. Teniendo en cuenta los números de oxidación, se asignan subíndices a cada símbolo químico de modo tal que la suma algebraica de todos los estados de oxidación sea CERO y la fórmula resultante sea la más sencilla. NOMENCLATURA Actualmente los compuestos químicos se nombran de acuerdo a las normativas aprobadas por la IUPAC (Asociación Internacional de Química Pura y Aplicada). La Nomenclatura Sistemática de la IUPAC comprende la Nomenclatura Estequiométrica y Numerales de Stock. 1. La Nomenclatura Estequiométrica utiliza los siguientes prefijos griegos para indicar el número de cada tipo de átomo presente en la fórmula de una determinada sustancia. Prefijo Significado Prefijo Significado La IUPAC es el organismo internacional encargado de aprobar los nombres de las distintas sustancias químicas y de definir las normas generales de nomenclatura química. Mono 1 Hepta 7 Di 2 Octa 8 Tri 3 Nona 9 Tetra 4 Deca 10 Penta 5 Undeca 11 Hexa 6 Dodeca La Nomenclatura Numerales de Stock usa números romanos entre paréntesis para indicar el número de oxidación de un determinado elemento en la fórmula química de una sustancia. NOMENCLATURA TRADICIONAL Cuando un elemento posee dos estados de oxidación, la nomenclatura tradicional usa los sufijos: OSO, ICO, añadidos a la raíz del nombre del elemento. El sufijo OSO se emplea cuando el elemento actúa con su menor estado de oxidación y el sufijo ICO con el mayor estado de oxidación. Si el elemento tiene cuatro estados de oxidación se emplea el prefijo HIPO para el menor estado de oxidación y PER para el mayor estado de oxidación. Hipo Per oso oso ico ico 2 Facultad de Ciencias Agrarias

3 1 COMPUESTOS BINARIOS DEL OXÍGENO ÓXIDOS Son combinaciones del oxígeno con estado de oxidación -2, con otros elementos. Según sus propiedades ácido-base se clasifican en: 1. ÓXIDOS BÁSICOS (Metal y Oxígeno). 2. ÓXIDOS ÁCIDOS (No Metal y Oxígeno). 3. OXIDOS ANFÓTEROS ( y Oxígeno). Nomenclatura: ESTEQUIOMÉTRICA: se utilizan prefijos para indicar la cantidad de oxígenos seguido de la palabra ÓXIDO, luego la palabra de y prefijos para indicar la cantidad de átomos metálicos terminando con el nombre del mismo. Ej.: Fe 3 O 2 : dióxido de trihierro; Cl 2 O: monóxido de dicloro. NUMERALES DE STOCK: se coloca la palabra ÓXIDO seguido de la palabra "de" y luego el nombre del metal indicando su estado de oxidación con número romano entre paréntesis. Ej.: Fe 3 O 2 : óxido de hierro (III); Cl 2 O: óxido de cloro (I). TRADICIONAL: deberá tenerse en cuenta si es un óxido básico o un óxido ácido: ÓXIDO BÁSICO: se emplea la palabra ÓXIDO seguido del nombre del metal con terminación oso (para el menor estado de oxidación) e ico (para el mayor estado de oxidación). ÓXIDO ÁCIDO: se emplea la palabra ANHÍDRIDO seguido del nombre del no metal con terminación oso (para el menor estado de oxidación) e ico (para el mayor estado de oxidación). Si él no metal posee más de dos estados de oxidación se utilizan los prefijos HIPO e PER. Ej.: Fe 3 O 2 : óxido férrico; Cl 2 O: anhídrido hipocloroso. Practiquemos cómo nombrar los diferentes tipos de óxidos, resolviendo los siguientes ejercicios... I) ÓXIDOS BÁSICOS. Formule y nombre los óxidos básicos que forman los elementos: Numerales de Stock Tradicional Litio Aluminio Estaño +4 Hierro UNNE-Virtu@l. Sistema de Educación a Distancia de la UNNE 3

4 Curso Introductorio a las Ciencias Agrarias II) ÓXIDOS ÁCIDOS (ANHÍDRIDOS). Formule y nombre los siguientes óxidos ácidos que forman los elementos: Estequiométrica Tradicional Carbono +4 Fósforo Yodo Selenio +4 III) Formule, nombre y clasifique los óxidos que forman los elementos: IUPAC Tradicional Tipo de Óxido Sodio Magnesio Níquel Azufre +4 Cobre Bromo IV) Escriba la fórmula química de los siguientes compuestos: a) Óxido de boro: b) Óxido de plata: c) Óxido cobaltoso: d) Pentaóxido de dicloro: 4 Facultad de Ciencias Agrarias

5 V) CASOS ESPECIALES. Complete la siguiente tabla: Tradicional Tipo de Óxido Cromo +1 Nitrógeno Manganeso IONES Los iones son átomos o grupos de átomos que han perdido o ganado electrones, por este motivo, los iones pueden estar cargados positiva o negativamente. Los elementos metálicos forman normalmente cationes, los elementos no metálicos forman normalmente aniones, cuyas cargas están relacionadas con el grupo de la Tabla Periódica al que pertenecen. Un ión cargado positivamente se denomina catión, mientras que un ión cargado negativamente recibe el nombre de anión. Los iones que se forman a partir de un solo átomo se llaman monoatómicos. Los iones que se forman a partir de dos átomos se llaman poliatómicos. CATIONES Los cationes pueden ser: Monoatómicos: K + ; Mg 2+. Poliatómicos: NH 4 + ; H 3 O +. Nomenclatura: a. Los cationes que se forman a partir de átomos metálicos que poseen un solo estado de oxidación tienen el mismo nombre que el metal. Ej: K + : ión potasio; Mg 2+ : ión magnesio. UNNE-Virtu@l. Sistema de Educación a Distancia de la UNNE 5

6 Curso Introductorio a las Ciencias Agrarias Cada electrón que pierde un átomo aumenta en una unidad la carga global positiva del átomo. b. Si un metal posee dos estados de oxidación puede formar iones con diferentes cargas, se nombrarán de la siguiente manera: NUMERALES DE STOCK: la carga positiva se indica con un número romano entre paréntesis después del nombre del metal. Ej.: Ni 2+ : ión níquel (II); Ni 3+ : ión níquel (III) TRADICIONAL: se utilizan los sufijos OSO para el menor estado de oxidación e ICO para el mayor estado de oxidación. Ej.: Ni 2+ : ión niqueloso; Ni 3+ : ión niquélico. c. Los cationes poliatómicos (formados por varios átomos), tienen nombres que terminan en io. Ej.: NH 4 + : ión amonio; H 3 O + : ión hidronio. ANIONES Los aniones se clasifican en monoatómicos y poliatómicos. En los aniones monoatómicos por cada electrón que gana un átomo aumenta en una unidad la carga negativa del átomo. Nomenclatura: a. Los aniones monoatómicos se nombran cambiando la terminación del nombre del elemento por uro. En el caso del oxígeno, la terminación es ido. Ej.: Cl - : ión cloruro; O 2- : ión óxido; N 3- : ión nitruro; S 2- : ión sulfuro. b. Entre los aniones poliatómicos sencillos está el OH - : ión hidróxido, hidroxilo u oxidrilo. c. La formulación y nomenclatura de aniones poliatómicos más complicados tales como CO 3 2- ; NO 3 -, se verá más adelante. 3 COMPUESTOS BINARIOS DEL HIDRÓGENO HIDRÁCIDOS Son compuestos que resultan de la combinación del hidrógeno con estado de oxidación +1, con el flúor, cloro, bromo, yodo, azufre, selenio y telurio. Nomenclatura: FASE GASEOSA: se nombran añadiendo el sufijo uro a la raíz del nombre del no metal y colocando luego "de hidrógeno". Esta nomenclatura se emplea cuando se encuentran en estado gaseoso. FASE ACUOSA (EN SOLUCIÓN): cuando se hallan disueltos en agua, se nombran colocando la palabra "Ácido" primero y luego añadiendo el sufijo hídrico a la raíz del nombre del no metal. Resuelva los siguientes ejercicios I) Escriba la fórmula química de los siguientes compuestos: a) Ácido yodhídrico: b) Bromuro de hidrógeno: 6 Facultad de Ciencias Agrarias

7 II) Formule y nombre los hidrácidos que forman los siguientes elementos: en Solución en Fase Gaseosa Flúor Cloro Azufre 4 SALES BINARIAS Son compuestos formados por un catión monoatómico y un anión monoatómico, es decir por un metal y un no metal. Nomenclatura: ESTEQUIOMÉTRICA: se nombra el anión (terminación uro), seguido de la palabra de y el nombre del catión. Ej.: AlCl 3 : tricloruro de aluminio; CuBr 2 : dibromuro de cobre. NUMERALES DE STOCK: se nombra el anión (terminación uro) seguido del nombre del catión, indicando su estado de oxidación con número romano entre paréntesis. Ej.: AlCl 3 : cloruro de aluminio (no se consigna el estado de oxidación del Al porque tiene un solo estado de oxidación); CuBr 2 : bromuro de cobre (II). TRADICIONAL: se nombra el anión (terminación uro) seguido el nombre del catión terminación oso (para el menor estado de oxidación) e ico (para el mayor estado de oxidación). Ej.: AlCl 3 : cloruro de aluminio; CuBr 2 : bromuro cúprico. Resuelva los siguientes ejercicios I) Formule y nombre las sales binarias que se obtienen cuando se combinan los siguientes metales y no metales. metálico Catión no metálico Anión de la sal Nomenclatura IUPAC Nomenclatura Tradicional Litio Bromo Hierro Cloro Azufre Bario Bromo Potasio Yodo Plata Azufre Magnesio Selenio UNNE-Virtu@l. Sistema de Educación a Distancia de la UNNE 7

8 Curso Introductorio a las Ciencias Agrarias II) Escriba la fórmula química de los siguientes compuestos: a) Yoduro de sodio: b) Sulfuro estannoso: c) Sulfuro de plomo (IV): d) Seleniuro de aluminio: e) Bromuro de estroncio: 5 COMPUESTOS TERNARIOS HIDRÓXIDOS (BASES) Son compuestos formados por un catión monoatómico e iones hidróxidos. El número de iones hidróxidos depende del número de oxidación del metal. Nomenclatura: IUPAC: después de la palabra hidróxido se escribe el nombre del metal, seguido entre paréntesis y en número romano el estado de oxidación del metal. TRADICIONAL: se utilizan los sufijos oso e ico. Los siguientes ejercicios le ayudarán a repasar la nomenclatura de los hidróxidos. I) Escriba la fórmula de los hidróxidos que forman los siguientes elementos y nómbrelos según la nomenclatura IUPAC y Tradicional. Catión Anión Numerales de Stock Tradicional Bario Sodio Aluminio Oro +1 Plomo +4 Cromo II) Escriba la fórmula química de los siguientes compuestos: a) Hidróxido de bario: b) Hidróxido cobáltico: c) Hidróxido de cobre (I): d) Hidróxido de platino (IV): 8 Facultad de Ciencias Agrarias

9 ÁCIDOS OXIGENADOS: OXOÁCIDOS Son compuestos formados por Hidrógeno (+1), No Metal (con estado de oxidación positivo) y Oxígeno (-2). El orden inmodificable en que se escriben los símbolos de los elementos es: HXO. Para formular un oxoácido se efectúan los siguientes pasos: 1. a) Si el no metal (X) tiene número de oxidación IMPAR el subíndice del hidrógeno es 1. b) Si el no metal (X) tiene número de oxidación PAR el subíndice del hidrógeno es Se busca un subíndice para el oxígeno de modo que la suma algebraica de los números de oxidación sea igual a CERO. Nomenclatura: IUPAC: se utilizan los prefijos griegos mono, di, tri, etc., para indicar el número de átomos de oxígeno. En todos los casos el nombre del no metal tiene terminación ato seguida entre paréntesis y en número romano el estado de oxidación del no metal. Se termina con la palabra hidrógeno (sin indicar cantidad). TRADICIONAL: luego de la palabra ácido, se emplean el sufijo oso como raíz del no metal para el menor estado de oxidación y ico para el mayor estado de oxidación. Estado de oxidación Nitrógeno HNO 2 Azufre H 2 SO 4 Sistemático IUPAC Dioxonitrato (III) de hidrógeno Tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno Tradicional Ácido nitroso Ácido sulfúrico Resuelva los siguientes ejercicios I) Escriba la fórmula y el nombre de los oxoácidos que forman los elementos: Sistemático IUPAC Tradicional Cromo Carbono +4 Manganeso Cloro UNNE-Virtu@l. Sistema de Educación a Distancia de la UNNE 9

10 Curso Introductorio a las Ciencias Agrarias II) Escriba la fórmula química de los siguientes compuestos: a) Ácido perbrómico: b) Ácido hipoyodoso: c) Dioxonitrato (III) de hidrógeno: d) Trioxoseleniato (IV) de hidrógeno: e) Tetraoxocromato (VI) de hidrógeno: III) CASOS ESPECIALES. Los elementos boro, silicio, fósforo, arsénico, cromo, tienen la característica de formar dos o más oxoácidos con el mismo estado de oxidación. Se emplea la nomenclatura IUPAC y la nomenclatura tradicional. En la nomenclatura tradicional se usan los prefijos: meta, orto y piro o di. Forma meta: se aplican las reglas empleadas en la formulación de los oxoácidos I. Ejemplo: As (+5): HAsO 3 ácido metaarsénico. Forma orto: para la formulación, a la forma meta se le añade una molécula de agua. Ejemplo: HAsO 3 + H 2 O H 3 AsO 4 ácido ortoarsénico o ácido arsénico. Forma piro: dos moléculas de la forma orto pierden una molécula de agua. Ejemplo: 2 H 3 AsO 4 H 4 As 2 O 7 ácido piroarsénico o ácido diarsénico - H 2 O El elemento cromo forma dos oxoácidos con el estado de oxidación : H 2 CrO 4 (ácido crómico) y H 2 Cr 2 O 7 (ácido dicrómico). Para la formulación del H 2 Cr 2 O 7 se puede considerar que resulta de la deshidratación de dos moléculas de ácido crómico: 2 H 2 CrO 4 H 2 Cr 2 O 7 - H 2 O VI) Complete la siguiente tabla y nombre cada uno de los compuestos formados: No Metal B + 3 Forma Meta Forma Orto Forma Piro Si + 4 P As ANIONES POLIATÓMICOS: OXOANIONES Son aniones que en los casos más simples están formados por un no metal (número de oxidación positivo) y oxígeno, los cuales en conjunto tienen 1, 2 o 3 cargas negativas; que van a representar el número de oxidación que tiene la agrupación de átomos. 10 Facultad de Ciencias Agrarias

11 FORMULACIÓN a. Se escribe el símbolo del No Metal seguido del símbolo del oxígeno. b. Se busca un subíndice del oxígeno, de modo que al multiplicar por el número de oxidación (-2), supere en 1, 2 ó 3 unidades el estado de oxidación positivo del no metal. Nomenclatura: IUPAC: se utilizan los prefijos griegos mono, di, tri, etc., para indicar el número de átomos de oxígeno y eventualmente del no metal. En todos los casos el nombre del no metal tiene terminación ato seguida entre paréntesis y en número romano el estado de oxidación del no metal. en caso de que el oxoanión posea hidrógenos, estos deben nombrarse primero, utilizando prefijos y la palabra hidrógeno. TRADICIONAL: se emplean el sufijo ito como raíz del no metal para el menor estado de oxidación y ato para el mayor estado de oxidación. En caso de que el oxoanión posea hidrógenos éstos deben nombrarse luego del oxoanión, utilizando prefijos y la palabra ácido. Resuelva los siguientes ejercicios I) Formule y nombre los oxoaniones que forman los siguientes no metales: Sistemático IUPAC Tradicional Cromo Azufre +4 Manganeso Yodo II) Escriba la fórmula química de los siguientes iones: a) Ión bromito: b) Ión hipoclorito: c) Ión Piroborato: d) Ión Trioxosilicato (IV): III) Escriba la fórmula química de los siguientes iones ácidos: a) Ión sulfato ácido: b) Ión fosfato ácido: c) Ión dihidrógeno trioxofosfato (V): d) Ión hidrógeno trioxocarbonato (IV): UNNE-Virtu@l. Sistema de Educación a Distancia de la UNNE 11

12 Curso Introductorio a las Ciencias Agrarias 8 OXOSALES Son compuestos formados por un catión monoatómico o poliatómico y un anión poliatómico (oxoanión). FORMULACIÓN Se escribe primero el catión y luego el anión. Ambos con subíndices adecuados de modo tal que la suma algebraica de los números de oxidación del catión y del anión sea igual a cero. Nomenclatura: Se utiliza la Nomenclatura IUPAC y la Tradicional. En la nomenclatura IUPAC, para indicar la repetición de un oxoanión en la fórmula de la sal se utiliza los prefijos: bis, tris, tetrakis, pentakis, etc. Oxosal Fe 2 (CO 3 ) 3 Ca(HSO 3 ) 2 Sistemático IUPAC Tris [trioxocarbonato (IV)] de hierro (III) Bis [hidrógenotrioxosulfato (IV)] de calcio Nomenclatura Tradicional Carbonato férrico Sulfito ácido de Calcio Resuelva los siguientes ejercicios I) Complete la siguiente tabla: Metal Catión No metal Oxoanión de la oxosal Sistemático IUPAC Tradicional Na N (+5) Ca S () Ag Cl (+5) Cu () N () Al C (+4) Zn Mn (+7) Pb (+4) Cl (+7) Ni () S () Ba I () II) Escriba la fórmula química de las siguientes oxosales ácidas: a) Bis [hidrógeno tetraoxosulfato (VI)] de hierro (II): b) Fosfato diácido de litio: c) Sulfito ácido cobáltico: d) Cromato ácido cuproso: e) Dihidrógeno tetraoxofosfato (V) de potasio: 12 Facultad de Ciencias Agrarias

13 Ejercite lo aprendido contestando las siguientes cuestiones y recuerde que ante cualquier duda puede consultar con su tutor. I) Complete los siguientes cuadros: Metal Catión Hidróxido s No Metal Anión Hidrácido s Sal binaria s Na Cl Ca F Fe () Br Ag S Cu () I Ni () S Pb () Se Zn F Cu (+1) Cl Pb (+4) I Co () Br UNNE-Virtu@l. Sistema de Educación a Distancia de la UNNE 13

14 Curso Introductorio a las Ciencias Agrarias Metal No Metal Óxido básico Óxido ácido s Hidróxido Oxoácido s Catión Oxoanión Oxosal s K N () Ba S (+4) Cu () N (+5) Ag Cr () Fe () Cl (+7) Na C (+4) Pb () S () Au () Mn () Cd I (+7) Ni () C (+4) Mg Mn (+7) Al Br (+1) Co () Cl () Pt (+4) Cr () Antes de finalizar este módulo lo invitamos a responder el siguiente cuestionario. Recuerde que ante cualquier duda puede dirigirse a su tutor. 14 Facultad de Ciencias Agrarias

15 CUESTIONARIO I) Marque la opción correcta. Cuál de los siguientes compuestos es el óxido bismútico? a) BiO 5 b) Bi 2 O 3 c) Bi 2 O 5 d) Bi 5 O 2 II) Marque la opción correcta. Cuál de las siguientes fórmulas corresponde al anhídrido brómico? a) Br 7 O 2 b) BrO 3 c) Br 2 O 7 d) Br 2 O 5 III) Marque la opción correcta. Cuál de las siguientes fórmulas corresponde al cloruro de hidrógeno? a) HCl b) HClO 2 c) H 2 Cl d) HClO IV) Marque la opción correcta. Cuál de los siguientes compuestos no es un óxido? a) N 2 O 3 b) I 2 O 5 c) PbO 2 d) NaH V) Marque la opción correcta. Cómo se nombra el siguiente ácido: H 2 S? a) Ácido de azufre (II) b) Sulfato de hidrógeno c) Anhídrido de azufre d) Ácido sulfhídrico LOS CONTENIDOS QUE SE PRESENTARON DURANTE ESTE TEMA SON FUNDAMENTALES PARA LA MATERIA QUÍMICA GENERAL E INORGÁNICA. LOS MISMOS NO SE REPETIRÁN DURANTE EL DICTADO DE LA ASIGNATURA, POR LO QUE SE RECOMIENDA SEAN APRENDIDOS DURANTE ESTE MÓDULO. UNNE-Virtu@l. Sistema de Educación a Distancia de la UNNE 15