INTRODUCCIÓN Los nombres de los elementos provienen de varias fuentes. Muchos se derivan de palabras griegas, latinas o alemanas que describen alguna propiedad del elemento. Por ejemplo, Yodo se tomó de la palabra iodes, que significa color violeta, y en realidad los vapores de Yodo son de este color. (Arenas, 2005) Algunos reciben el nombre basado de la localidad de la que provienen, por ejemplo el germanio, descubierto en 1886 por un químico alemán. Los símbolos y nombres de todos los elementos aparecen en la tabla periódica de los elementos. Algunos ejemplos se describen en la tabla adjunta. Tabla 3.1 Símbolos de los elementos más comunes de la tabla periódica. Elemento Símbolo Elemento Símbolo Elemento Símbolo Elemento Símbolo Aluminio Al Azufre S Calcio Ca Fosforo P Argón Ar Boro B Carbono C Titanio Ti Arsénico As Bromo Br Cloro Cl Zinc Zn Debe tenerse especial cuidado al escribir los símbolos, solo la primera letra va en mayúscula y si es necesario una segunda letra, debe ir en minúscula, por ejemplo el cobalto. (Co), si se escribiera ambas con mayúscula, se obtendría el monóxido de carbono, esto es CO. Los elementos pueden dividirse en tres categorías: metales (Mg, Ca, Ni, Pb, Cu, Ag, Ga entre otros), no metales (gases nobles [He, Ne, Ar, Kr, Xe y Ra], C, N, O, F, P, S, Cl, Br, I e H) y metaloides.(b, Si, Ge, As, Sb, Te, Po y At) Un metal es buen conductor del calor y la electricidad mientras que un no metal generalmente es mal conductor del calor y la electricidad. Un metaloide presenta propiedades intermedias entre meta y no metal. (Goldsby, 2013) 3.1 Nombres comunes La nomenclatura química es el sistema de nombres que se utilizan en química para identificar compuestos, que en la actualidad el número sobrepasa los 19 millones. Afortunadamente no es necesario memorizar sus nombres. A lo largo de los años, los químicos han diseñado un sistema adecuado para nombrar las sustancias químicas. Las reglas propuestas son aceptadas mundialmente, lo que facilita la comunicación entre los químicos y proporciona una forma útil para trabajar con la abrumadora variedad de sustancias. (Brown, 2009) Sin embargo, existen nombres comunes, que son de carácter arbitrario, pues no se basan en ninguna regla ni en la composición química del compuesto. Por ejemplo, en construcción se conoce la cal viva (CaO), si a cada sustancia se le asignara un nombre común deberíamos memorizarnos al menos 19 millones de compuestos. La IUPAC diseñó la nomenclatura cuando se fundó en el año 1921.
Por esta razón, se usarán las reglas establecidas por la Unión internacional de química pura y aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés). Para iniciar el estudio de la nomenclatura química, la denominación de los compuestos químicos, se requiere diferenciar entre compuestos inorgánicos y orgánicos. Los compuestos orgánicos contienen carbono combinado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. El resto de los compuestos se clasifica como compuestos inorgánicos. (Arenas, 2005) A continuación, se muestra un cuadro resumen de las combinaciones que se estudiarán con relación a los compuestos inorgánicos. Binarias Hidrogenados Hídridos básicos Hídridos ácidos Hídridos neutros Hídridos salinos Combinaciones Oxigenados Óxidos básicos Óxidos ácidos Sales binarias Terciarias Hidróxidos Oxácidos Oxisales Figura 3.1 Mapa conceptual sobre nomenclatura 3.2 Combinaciones binarias Se llaman combinaciones binarias porque están involucrados 2 elementos (Hidrógeno + otro), exceptuando el ácido cianhídrico (HCN) que tiene 3 elementos (Hídrido ácido). Dentro de las combinaciones binarias se encuentran los compuestos hidrogenados: hídridos básicos, hídridos ácidos, hídridos salinos y los hídridos neutros.
Ejemplo de aplicación 3.1 Determine el nombre correcto de cada celda a partir del catión. Tabla 3.2 Ejemplo de cationes Cation Na 2+ Al 3+ Cu 2+ Cu 1+ Sr 2+ Nombre : Tabla 3.3 Ejemplo de cationes. Cation Nombre Na 2+ Al 3+ Cu 2+ Cu 1+ Sr 2+ Calcio Aluminio Cúprico o Cobre(II) Cuproso o Cobre (I) Estroncio Ejemplo de aplicación 3.2 Determine el nombre correcto de cada celda a partir del anión. Tabla 3.4 Ejemplo de aniones Cation Br - CO3-2 Cl - O 2- H - OH - NO2 - N 3- NO3 - Nombre : Tabla 3.5 Ejemplo de aniones Cation Nombre Br - Bromuro CO3-2 Carbonato Cl - Cloruro O 2- H - OH - NO2 - N 3- NO3 - Oxido Hidruro Hidróxido Nitrito Nitruro Nitrato
Ejercicio propuesto 3.1 Determine la misma tabla para: Grupo 4A; Grupo 5A ; Grupo 6A y Grupo 7A 3.2.1 Hídridos básicos Son compuestos que en solución acuosa se comportan como base, los más conocidos se encuentran en la tabla 3.6. Se forma entre la unión de un no metal y el hidrógeno, actuando el no metal (NM) con valencia 3. (NMH 3 ). Ejemplo de aplicación 3.3 Tabla 3.6 Compuestos hídridos básicos que actúan siempre con valencia 3. Compuesto Fórmula Compuesto Fórmula Amoníaco NH 3 Arsenamina AsH 3 Fosfamina PH 3 Estibamina SbH 3 3.2.2 Hídridos ácidos Los hídridos ácidos son compuestos que están formados por el hidrógeno y un no metal se nombra con la palabra ácido seguida del nombre del no metal con terminación hídrico. Los aniones cuyo nombre termina en uro forman ácidos cuyo nombre termina en hídrico. Ejemplo de aplicación 3.4 Determine el nombre correcto de cada celda a partir del anión. Tabla 3.7 Ejemplo de hídridos ácidos. : Tabla 3.8 a ejercicio propuesto de aplicación. Anión Anión Ácido formado Nombre Anión Anión Acido formado Nombre F - Cl - Br - S -2 F - Fluoruro HF Ácido fluorhídrico Cl - Cloruro HCl Ácido clorhídrico Br - Bromuro HBr Ácido Bromhídrico
S -2 Sulfuro H2S Ácido sulfhídrico Ejercicio propuesto 3.2 Determine la misma tabla para I - y CN - 3.2.3 Hídridos salinos Los hídridos salinos son compuestos que resultan de la combinación de hidrógeno con algunos metales, en general con valencia 1, 2 o 3, estos compuestos se comportan como base y se utilizan en celdas combustibles. Se nombran con la palabra Hidruro seguido del nombre del metal. Se escribe primero el metal seguido del hidrógeno intercambiando sus valencias. Tabla 3.9 Resumen de valencia de los metales. Metal Valencia Li Cs Na Fr K Ag Rb 1 Be Ba Ca Sr Mg 2 Fe Co Ni 2 y 3 Sn Pb Pd - Pt 2 y 4 Cu Hg 1 y 2 Au 1 y 3 Al 3 Cr Mn 2 y 3 Ejemplo de aplicación 3.5 Determine el compuesto que se forma con Li, Na y Ca Datos: Litio (Li) Sodio (Na) Paso 1: se anotan elementos: NaH Paso 2: se anotan valencias: Na 1 H 1 Paso 3: se intercambian valencias: NaH; Hidruro de sodio
Paso 1: se escriben los elementos: LiH Paso 2: se anotan valencias: Li +1 H -1 Paso 3: se intercambian valencias: LiH; Hidruro de litio. Calcio (Ca) Paso 1: se anotan elementos: CaH Paso 2: se anotan valencias: Ca +2 H -1 Paso 3: se intercambian valencias: CaH 2 ; Hidruro de Calcio. Ejercicio propuesto 3.3 Determine los hidruros formados con: Ag, Al, Mg 3.2.4 Hídridos neutros Son compuestos que no se comportan ni como ácidos ni como bases. Resultan de la combinación de Hidrogeno con algún no metal, los más conocidos son el agua, benceno (C 6H 6) y metano (CH 4). Dentro de las combinaciones binarias se encuentran los compuestos oxigenados: óxidos básicos, óxidos ácidos y haluros. 3.2.5 Óxidos básicos Son compuestos que resultan de la combinación de un metal más oxígeno, para escribir la forma de un óxido se escribe el símbolo del metal, junto al símbolo del oxígeno y se intercambian las valencias. Ejemplo de aplicación 3.6 Escriba la fórmula del óxido de sodio : Datos: Se recuerda que la valencia del oxígeno es 2. Paso 1: Se escribe el metal y el oxígeno: Na +1 O -2 Paso 2: Se intercambian las valencias : Na2 O Paso 3: Se escribe el compuesto : Na 2 O
Ejemplo de aplicación 3.7 Escriba la fórmula del óxido de plomo IV Datos: Se recuerda que la valencia del oxígeno es 2. Paso 1: Se escribe el metal y el oxígeno: Pb +4 O -2 Regla: Cuando los subíndices son divisibles por un mismo número, o sea, múltiplos entre sí, deben simplificarse ya que la fórmula química debe expresarse en la mínima proporción en la que se combinan los elementos para formar un compuesto. Paso 3: Se escribe fórmula del compuesto : Pb O 2 Paso 2: Se intercambian las valencias : Pb 2 O 4 Ejercicio propuesto 3.4 Determine la fórmula de: a) óxido de potasio y oxido de fierro (II). b) Escriba el nombre de Ni 2 O 3 y N 2 O 5 Ejemplo de aplicación 3.8 Escriba fórmula del óxido plúmbico : Datos: Otra forma de nombrar estos compuestos es la palabra óxido seguida del nombre del metal con las terminaciones oso o ico, la terminación oso se utiliza cuando el metal actúa con su valencia menor, la terminación ico se usa cuando el metal actúa con su valencia mayor o cuando tiene una sola valencia. Se recuerda que la valencia del oxígeno es 2 y considerando que la terminación es ico, significa que actúa con la valencia 4, se procede igual que el anterior. Paso 1: Se escribe el metal y el oxígeno: Pb +4 O -2 Paso 2: Se intercambian las valencias : Pb2 O4 Paso 3: Se escribe el compuesto O 2 : Pb
Ejercicio propuesto 3.5 Determine la fórmula de: a) óxido ferroso y óxido niquélico. bdesigne el nombre de los anteriores en esta nueva forma. (Ni 2 O 3 y CuO) 3.2.6 Óxidos ácidos o anhídridos El mecanismo para escribir la fórmula de un anhídrido es el mismo que se utiliza para los óxidos básicos. Para nombrar estos compuestos se utiliza la palabra Anhídridos Seguidos del No Metal. Tabla 3.10 Valencias de no metales No metal Valencia H F 1 Cl Br I 1, 3, 5, 7 N P As Sb 3 y 5 S Se Te 2, 4, 6 B 3 C 2 y 4 Si 4 Método 1: para nombrar estos compuestos se utiliza la palabra óxido seguida del nombre del no metal, colocando la valencia entre paréntesis. Ejemplo de aplicación 3.9 Escriba fórmula del óxido de cloro (I) Paso 1: Se escribe el metal y el oxígeno: Cl + O -2 Paso 2: Se intercambian las valencias : Cl2 O Paso 3: Se escribe el compuesto : Cl 2 O
Ejercicio propuesto 3.6 Designe el nombre de SO 2 Ejemplo de aplicación 3.10 Escriba nombre del Br 2 O 7 Datos: Paso 1: Se escribe el no metal y el oxígeno: Br +7 O -2 Método 2: Otra forma de nombrar estos compuestos es utilizar la palabra anhídrido y ocupando las siguientes terminaciones de acuerdo a la valencia del no metal. Los elementos carbono, silicio y boro, tienen una sola valencia, por lo que la terminación será ico. Tabla 3.11 Asignación de terminaciones según valencia. Valencia Terminaciones 1 Hipo oso 3 ó 4... oso 5 ó 6 ico 7 Per ico Paso 2: Se intercambian las valencias : Br 2 O 7 Paso 3: Se escribe el compuesto : anhídrido perbrómico Ejercicio propuesto 3.7 Determine Anhídrido Hipocloroso, Anhídrido Sulfuroso y N 2 O 5 3.2.7 Haluros Son compuestos que resultan de la combinación de un metal con un no metal, para escribir la fórmula de estos compuestos se sigue el mismo mecanismo que para los óxidos, para nombrar estos compuestos se utiliza la terminación uro seguido del nombre del metal con la valencia en paréntesis y con números romanos, también se pueden utilizar las terminaciones oso e ico (primero metal, después no metal). Ejemplo de aplicación 3.11 Escriba nombre del FeCl 2 y sulfuro niquélico Sulfuro niquélico o sulfuro de Ni (III)
FeCl 2 Paso 1: Se escribe el metal y el no metal: Fe +2 Cl - Paso 2: Se intercambian las valencias : Fe Cl 2 Paso 1: Se escribe el metal y el no metal: Ni +3 S -6 Paso 2: Se intercambian las valencias : Ni 6 S 3 Paso 3: Se escribe el compuesto : Ni 2 S Paso 3: Se escribe el compuesto : cloruro de fierro (II) o cloruro ferroso Ejercicio propuesto 3.8 Determine formula de: Bromuro Platínico, Yoduro Potásico y Selenuro de Cromo y escribir los nombres de: MgCl 2, NaI y MnBr 2. 3.3 Combinaciones terciarias Son aquellos que se forman con 3 elementos, entre ellos están los hidróxidos, oxácidos y oxisales. 3.3.1 Hidróxidos Se forman al accionar un óxido básico + agua, los hidróxidos son básicos. Para escribir la fórmula de estos compuestos se coloca el símbolo del metal acompañado de tantos OH (hidroxilos) como sea la valencia del metal; si la valencia del metal es superior a 1 debe escribirse el grupo OH en paréntesis, y la valencia del metal como subíndice. Ejemplo de aplicación 3.12 Escriba nombre del Hidróxido de Cesio y NaOH Paso 3: Se intercambian valencias : Cs 2 O Paso 1: Se escribe elementos que forman el óxido del que proviene hidróxido : Cs O Paso Paso 4: Se agrega agua : Cs 2 O + H 2 O 5: Se forma compuestos :Cs 2 (OH) 2
Paso 2: Se escriben valencias : Cs 1 O 2 Ejercicio propuesto 3.9 Determine fórmula de: hidróxido de plomo, hidróxido de aluminio e hidróxido de bario 3.3.2 Oxiácidos Son compuestos ternarios que resultan de la combinación de un anhídrido y el agua. Para escribir el nombre de los oxácidos, se cambia anhídrido por la palabra ácido, conservando las terminaciones usadas en los anhídridos. (Hipo oso; oso; ico; Per ico) Tabla 3.12 Resumen de compuestos posibles de formar Valencia X Compuesto Terminación 1 HXO Hipo..oso 3 y 4 HXO2 y H2XO3..oso 5 y 6 HXO3 y H2XO4..ico 7 HXO4 Per.ico Ejemplo de aplicación 3.13 Escriba nombre del ácido perclórico y H 2 SO 4 Caso1: ácido perclórico Paso 1: Se escribe el óxido y se agrega agua : Cl 2 O 7 + H 2 O (se usa la valencia más alta 7 ) Paso 2: Se obtiene producto : H 2 Cl 2 O 8 Caso 2: H 2 SO 4 Paso 1: Se escribe el óxido y se agrega agua: S 2 O 6 + H 2 O SO 3 + H 2 O Paso 2: Se obtiene producto : H 2 SO 4 Paso 3: Se escribe el compuesto : ácido sulfúrico
Paso 3: Se escribe fórmula del compuesto : HClO 4 Ejercicio propuesto 3.10 Determine fórmula de anhídrido sulfuroso. Determine nombre de: H 9 Sb 2 O 7, HMnO 4 y H 3 AsO 3. Resuelva: N 2 O 3 + H 2 O; P 2 O 5 + 3H 2 O 3.3.3 Oxisales Resultan de la sustitución completa o incompleta de los hidrógenos de un ácido por metales o agrupaciones de carácter metálico, para escribir el nombre de las sales se usa el nombre del residuo halogénico (Cl, Br, I) seguido del nombre del metal con la valencia en paréntesis y en números romanos, también se pueden usar las terminaciones oso e ico. Por ejemplo, sulfato de fierro (II) o sulfato ferroso; sulfato de fierro (III) o sulfato férrico. Para escribir la fórmula de una sal se utiliza el mismo procedimiento aplicando a la escritura de todos los compuestos químicos vistos anteriormente, es decir: a. Se escriben los símbolos del metal y del radical halogénico. b. Se intercambian las valencias. c. Se simplifican los subíndices, cuando así se deba hacerlo. Ejemplo de aplicación 3.14 Escriba la fórmula del sulfato plúmbico: a. Se escribe el símbolo del plomo y del radical sulfato: Pb SO 4 ; Como subíndice del radical se escribe la valencia del plomo, que en este caso es 4 y como subíndice del plomo se escribe la valencia del radical, que en este caso es b. 2. Como en este caso la valencia del metal es mayor que 1, el radial halogénico se escribe entre paréntesis y fuera de él, el subíndice: Pb 2 (SO 4 ) 4 ; c. Se simplifican los subíndices, ya que 2 y 4 son múltiplos entre sí, quedando por tanto: Pb(SO 4 ) 2 que es la fórmula pedida.
Ejemplo de aplicación 3.15 Escriba la fórmula del Carbonato Ferroso: a. Debemos conocer la valencia del Fe con que está actuando y de que ácido proviene el CO 3 para conocer la valencia de él. El Fe tiene valencia 2 y 3 y el CO 3 proviene del H 2 CO 3, ácido carbónico ; b. En este caso el Fe actúa con valencia 2 ya que está reemplazando a dos hidrógenos del ácido, por lo tanto, en la formula fueron simplificados. c. Según lo anterior, el nombre sería carbonato (porque proviene del carbónico) y fierro (II) o ferroso. Luego el nombre del compuesto es: Carbonato de Fierro (II) o carbonato ferroso Residuos halogénicos Se les llama residuo halogénicos a la parte que queda de un ácido al quitarle el o los hidrógenos. Todo residuo halogénico posee una valencia, que queda determinada por la cantidad de hidrógenos liberados. Por ejemplo: HClO3 ClO3 valencia 1 (perdió un hidrógeno) H2SO4 SO4 valencia 2 (perdió dos hidrógenos) Los residuos halógenos nunca existen solos o libres, siempre están combinados con metales o grupos metálicos. Para escribir el nombre de los residuos halogénicos, se cambia la terminación del ácido de donde provienen: a. Si el nombre del ácido termina en hídrico, el residuo halogénico debe terminar en uro. Ejemplo de aplicación 3.16 El ácido clorhídrico deja el residuo cloruro. El ácido bromhídrico deja el residuo bromuro, esto se usó en las sales binarias.
b. Si el nombre del ácido termina en oso, el residuo halogénico debe terminar en ito. Ejemplo de aplicación 3.17 El ácido cloroso deja el residuo clorito. El ácido hipobromoso deja el residuo hipobromito. c. Si el nombre del ácido termina en ico, el residuo halogénico debe terminar en ato. Ejemplo de aplicación 3.18 El ácido permangánico deja el residuo permanganato. El ácido nítrico deja el residuo nitrato. d. Los prefijos meta, piro se conservan, pudiéndose obviar el prefijo orto Ejemplo de aplicación 3.19 Metaborato, Piroborato, Ortoborato o Borato Ejemplo de aplicación 3.20 Escriba nombre del sulfato de calcio Paso 1: Se escribe el ácido del que proviene el sulfato: SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 - SO 4 2 Paso 2: Se plantea reacción: SO 4-2 + Ca +2 Paso 3: Se escribe el compuesto: Ca 2 (SO4) 2 que es igual a Ca SO 4
Ejercicio propuesto 3.11 Determine sulfato de níquel Respuesta a los ejercicios propuestos del capítulo 3 Ejercicio propuesto 3.1 a. 60 uma; b. 342,3 uma c. 58,3 uma d. 26 uma. e. 1960 grs. f. 3,88 grs. g. 35,22 grs. h. 15 moles Ejercicio propuesto 3.2 I -,Ioduro, HI, ácido Iodhídrico; y CN -, cianuro, HCN, ácido Cianhídrico Ejercicio propuesto 3.3 AgH, hidruro de plata; AlH 3 Hidruro de aluminio; MgH 2, Hidruro de magesio Ejercicio propuesto 3.4 a. K 2 O; FeO b. Oxido niquélico- Oxido de Níquel (III); Anhídrido nítrico; Óxido de nitrógeno (V). Referencias del capítulo 3 Arenas, H. y. (2005). Fundamento de química (undecima edición ed.). Thomson. Brown, L. B. (2009). Químca, la ciencia central (decimo primera edición ed.). Mexico: Pearson Educación. Goldsby, C. y. (2013). Química (undecima edición ed.). China: Mc Graw Hill Education.