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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE QUÍMICA INORGÁNICA 3º ESO

1 .- DEFINICIONES.

SUSTANCIA PURA: Aquella que no puede separarse en otras más sencillas por métodos físicos habituales (Elementos y compuestos)

ELEMENTO: Sustancia pura no separable en otras más sencillas por métodos químicos habituales, formada por la misma clase de átomos. Ej: H 2; O 2; N 2; He, Fe; Mg.

COMPUESTO: Sustancia pura separable en otras más sencillas (elementos o

compuestos) por métodos químicos (reacciones químicas). Ej: H2O; H2SO 4; CH4, C6H12O 6.

SÍMBOLO: Representa un elemento químico. H, U, Fe, Mn, etc.

NÚMERO DE OXIDACIÓN.- En los compuestos, los átomos están unidos entre sí mediante enlaces. Estos enlaces se producen debido a fuerzas de atracción eléctricas. Hay átomos que tienen tendencia a atraer más los electrones de enlace, se dicen que son más electronegativos. Se denomina número de oxidación de un elemento a la carga que tendría un átomo de este elemento si los electrones de enlace se asignasen totalmente al átomo más electronegativo.

FÓRMULAS: Expresan en general la relación más simple en que intervienen los átomos para formar una unidad estructural (molécula o cristal).

2 .- CLASIFICACIONES

A) Sustancias simples o elementos. Formadas por uniones de átomos del mismo elemento. Ej: H2, Cl2, S8, Fe.

B) Compuestos binarios: Formadas por dos clases diferentes de átomos: H2O, HCl, NH3.

Dentro de los compuestos binarios, estudiaremos: Óxidos, Combinaciones binarias del hidrógeno, Sales binarias.

C) Compuestos ternarios, cuaternarios, etc.: Formados por tres, cuatro átomos diferentes, etc. Es decir formados por más de dos clases de átomos diferentes.

Dentro de los compuestos ternarios, estudiaremos: hidróxidos, oxácidos, oxisales.

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CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS DESDE EL PUNTO DE VISTA DE SU COMPOSICIÓN POR CLASES DE ÁTOMOS.

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3.-DENOMINACIONES

Hay más de una manera de llamar una sustancia química. En general las alternativas son dos, mediante nomenclatura sistemática, o mediante nomenclatura tradicional, esta última únicamente se utiliza para compuestos, de uso muy común y con un nombre tradicional muy utilizado.

NOMBRES SISTEMÁTICA: Según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), se basan en dos aspectos:

a. Indicación de los elementos que intervienen en el compuesto, modificados cuando sea preciso, mediante terminaciones o abreviaturas que nos informan sobre determinados aspectos del compuesto.

b. El segundo aspecto es la indicación de las proporciones de los constituyentes. Se utiliza más de una alternativa:

i. Sistemática. Uso de prefijos numerales, para indicar la proporción entre los diferentes átomos en el compuesto.

ii. Notación de Stock. Indica el número de oxidación en números romanos, entre paréntesis e inmediatamente después del número del elemento al que afecta. Si el elemento únicamente tiene un número de oxidación este no se indica.

Ejemplos:

PbO 2: i) Dióxido de plomo CaCl 2 ii) dicloruro de calcio

b2) Óxido e plomo (IV) b2) Cloruro de calcio

NO 2 i) dióxido de nitrógeno

ii) Óxido de nitrógeno (IV)

Como veremos más adelante en compuestos de metales se utiliza la alternativa b1 y en compuestos de no metales se utiliza la alternativa b2 (en los ejemplos, alternativas más utilizadas, en negrita).

NOMBRES TRADICIONALES:

Tradicionalmente se ha utilizado un sistema en el que se llamaba a los compuestos mediante dos palabras: La primera para indicar la función a la que pertenece la especie química, o nombre genérico y la segunda llamada nombre específico, para indicar la especie de la que se trata. A este último nombre se le añaden afijos relacionados con el número de oxidación del elemento.

Ej: Compuestos con H, O y no metal, reciben como nombre genérico el de ácidos:

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ELEMENTO Nº. OXIDACIÓN Afijos NOMBRE FÓRMULA Nitrógeno (N) -1 Hipo--oso Ácido hiponitroso HNO

-2 -Oso Ácido nitroso HNO 2 -3 -Ico Ácido nítrico HNO 3

Hierro (Fe) +2 -Oso Óxido ferroso FeO +3 –Ico Óxido férrico Fe 2 O 3

Calcio +2 -Ico Óxido cálcico CaO

Esta nomenclatura está en desuso, se indicará en qué casos está admitida la nomenclatura tradicional, a lo largo del tema.

FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE LAS DIFERENTES SUSTANCIAS

A) ELEMENTOS

FORMULACIÓN: Se representan mediante el símbolo del elemento con un subíndice para indicar el número de átomos que hay en la molécula, en caso de que los elementos formen moléculas.

Ej: Elementos que forman moléculas monoatòmiques: Gases nobles: He, Ne, Ar, ... Elementos que forman moléculas diatómicas: Cl 2, H 2, N 2, O 2, ....

Metales. Se representan únicamente mediante el símbolo del elemento, Fe, Na, Ca, ...

NOMENCLATURA: Se nombran mediante prefijos numerales, que indican el número de átomos presentes, seguido del nombre del elemento:

EJ:: Nombre sistemático Nombre tradicional

H Monohidrogen Hidrógeno atómico

H 2 dihidrógeno Hidrógeno

O 3 Trioxígeno Ozono

Fe Hierro Hierro

P 5 Pentafósforo Fósforo

B) compuestos binarios

Constituidos por dos clases de átomos de elementos diferentes, unidos por algún tipo de enlace.

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FORMULACIÓN: Primero debemos determinar el orden en que se colocan los símbolos de los elementos en una fórmula dada, observando las siguientes reglas:

i) En combinaciones entre dos no metales, escribe el primero el componente que figura antes en la secuencia siguiente:

EJ: NH3; SbH 3; H2S; OI2; OF2, O7Cl2

ii) En cualquier otra combinación de un elemento de la secuencia, con otro que no lo es (metales), debe figurar antes en la fórmula el símbolo del elemento que no está en la secuencia.

Ej: GeI 4; NaH, Al4Si3.

NOMENCLATURA: Como norma general, se dice en primer lugar la raíz del nombre del elemento que se escribe el último en la fórmula, con la terminación-uro, seguida de la preposición de y del nombre del elemento que figura en primer lugar.

B1) COMBINACIONES BINARIAS DEL HIDROGENO

B1.1.) Hidrácidos

Combinaciones binarias del hidrógeno con los elementos más electronegativos que él, por lo tanto que están tras él en la lista dada anteriormente. Número de oxidación del hidrógeno +1.

Número de oxidación de los no metales en sus combinaciones con el hidrógeno (Nº de grupo - 18), es decir -1 para los elementos del grupo 17 y -2 para los elementos del grupo 16.

FORMULACIÓN: Siguiendo la norma general, se escribe primero el hidrógeno y luego el elemento con el que se combina, ya que están detrás de él en la lista.

Ej: HF; H2S; HCl, etc.

NOMENCLATURA: Se utiliza la regla general, nombre del no metal, acabado en -uro de hidrógeno.

Ej: HF, Fluoruro de hidrógeno. H2S Sulfuro de hidrógeno.

En disolución acuosa, tienen propiedades ácidas y se denominan como ácido seguido del nombre del no metal terminado en-hídrico.

Ej: H2S, ácido sulfhídrico. HCl, ácido clorhídrico.

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B.1.2.) COMBINACIONES CON OTROS NO METALES.

Tienen nombres especiales:

CH 4 : Metano. NH3 : amoníaco. PH3 : fosfina. SbH3 estibina. BiH3 bismutina.

B.1.3.) Hidruros de los METALES.

Combinaciones del hidrógeno con un metal.

El hidrógeno tiene el número de oxidación -1 en sus combinaciones con metales.

Los números de oxidación de los metales de los grupos 1, 2, 3 y 13, 4 y 14, frente al hidrógeno se corresponden con el valor positivo de la última cifra del grupo. Los restos de los metales, el número de oxidación es variable.

FORMULACIÓN: Se aplica la norma antes expuesta: Símbolo del metal y a continuación, el símbolo del hidrógeno. Los subíndices expresan la proporción más sencilla de los elementos en el compuesto.

Ej: LIH; MgH 2; PbH 4.

NOMENCLATURA: Se denominan mediante la palabra hidruro de seguida del nombre del metal y entre paréntesis el número de oxidación en números romanos cuando haya más de uno.

Ej: LIH: Hidruro de Litio; FeH 2: Hidruro de hierro (II); FeH 3: Hidruro de hierro (III).

B.2) Óxidos

Son combinaciones binarias del oxígeno con metales y no metales.

El número de oxidación del oxígeno es siempre -2, excepto cuando se combina los halógenos, en este caso es +2.

En los grupos 1, 2 y 12 los metales presentan el número de oxidación que se corresponde con la última cifra, es decir: +1 y +2 respectivamente.

El resto de los elementos tienen números de oxidación variable.

FORMULACIÓN: Siguiendo la norma general, se escribe el elemento que forma el óxido y después el oxígeno, a excepción de las combinaciones con el flúor.

NOMENCLATURA: Se denominan mediante la palabra óxido, seguido del nombre del elemento. Para expresar las proporciones de oxígeno y elemento se utilizan dos sistemas ya explicados anteriormente:

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i) Con óxidos no metálicos, se utiliza la nomenclatura de prefijos numerales:

Ej: CO2 : Dióxido de carbono. N2O3: Trióxido de dinitrógeno. O7Cl2: dicloruro de heptaoxígeno, O3Br2: Dibromuro de trioxígeno. El agua es una excepción H2O

ii) Con óxidos metálicos, se utiliza la notación de Stock. Óxido de nombre del metal y entre paréntesis y a continuación, el número de oxidación del metal en números romanos.

Ej: Fe2O3: Óxido de hierro (III); FeO: Óxido de hierro (II). Na2O: óxido de sodio, CaO: óxido de calcio, en estos casos no se pone ningún número de oxidación debido a que el sodio y el calcio únicamente tienen un número +1 y +2 respectivamente.

PERÓXIDOS Compuestos formados por un metal con el ion peroxo, O2 2-

Oxígeno: nº oxidación (-1). Agua oxigenada o peróxido de hidrógeno H2O2

B.2) COMBINACIONES BINARIAS METALES-NO METALES (SALES BINARIAS) Y NO METALES-NO METALES.

B.2.1) SALES BINARIAS

El número de oxidación de los no metales coincide con número del grupo - 18. Por ejemplo los número de oxidación de los elementos del grupo 16 será (16-18 = -2).

FORMULACIÓN: Se sigue la norma general, primero el metal (no está en la secuencia) y luego el no metal.

Ej: FeCl3; Li3N; BaS.

NOMENCLATURA: Se sigue la norma general, se añade el sufijo-uro el nombre del no metal seguido de la preposición de y del nombre del metal con el número de oxidación entre paréntesis, si hay más de uno.

EXS: FeCl3: Cloruro de Hierro (III); FeCl2: cloruro de hierro (II). NiCl3: Cloruro de níquel (III); BaCl 2: cloruro de bario (el bario tiene un único número de oxidación, +2).

B.2.2) NO METALES-NO METALES

Siguen las reglas generales de formulación y nomenclatura. CS2: disulfuro de carbono; CCl 4: tetracloruro de carbono, IBr3 tribromuro de iodo, NCl3 tricloruro de nitrógeno, ICl cloruro de iodo.

C) COMPUESTOS CON MÁS DE DOS átomos diferentes (poliatómicos)

C.1.) Hidróxidos

Son las combinaciones de un metal con el anión hidróxido OH -.

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FORMULACIÓN: Se escribe primero el metal y después el anión hidróxido. Consideramos al anión hidróxido para formular como un átomo con número de oxidación -1.

EXS: NaOH, Ca (OH)2, Fe (OH)3; Fe (OH)2

NOMENCLATURA: Se denominan mediante la palabra hidróxido seguida de la preposición de y el nombre del metal (entre paréntesis se pone el número de oxidación del metal si hay más de uno).

Ej: Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III); Fe(OH)2: hidróxido de hierro (II); Ca(OH)2: Hidróxido de calcio, el Ca, únicamente tiene un número de oxidación (+2 ).

NH4 OH: Hidróxido de amonio.

C.2) oxoácidos

Los oxácidos más comunes son:

    HALÓGENOS: números de oxidación: +1, +3, +5, +7. Dan oxácidos con Cl, Br, I pero no con F.

El oxácido correspondiente al número de oxidación +3 para el yodo (I) no tiene existencia real y tampoco se conoce ningún derivado suyo.

   

CALCÓGENOS: números de oxidación: +4, +6. Estudiaremos los oxácidos del S, Se, Te.

 Nº de oxidación (+4): H2SO3  ácido sulfuroso

 Nº de oxidación (+6): H2SO4  ácido sulfúrico

    NITROGENOIDEOS: números de oxidación: +3, +5. Estudiaremos los oxácidos del N, P, As.

 Nº de oxidación (+3): HNO2  ácido nitroso

 Nº de oxidación (+5): HNO3  ácido nítrico

 Nº de oxidación (+1): HClO  ácido hipocloroso

 Nº de oxidación (+3): HClO2  ácido cloroso

 Nº de oxidación (+5): HClO3  ácido clórico

 Nº de oxidación (+7): HClO4  ácido perclórico

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    Hay que recordar que los oxácidos de P e As son distintos a los de N ya que el número de H que llevan es 3. Estos ácidos con dos hidrógenos más, se denominan ácidos orto-, aunque no es muy utilizado dicho prefijo, pues los ácidos meta no se conocen.

 Nº de oxidación (+3): H3PO3  ácido  fosforoso

 Nº de oxidación (+5): H3PO4  ácido fosfórico u ortofosfórico

    CARBONO: número de oxidación: +4.

 Nº de oxidación (+4): H2CO3  ácido carbónico 

CROMO Y MANGANESO: No sólo forman ácidos los no metales sino también muchos de los metales de transición, por ejemplo el Cr y Mn.

 Nº de oxidación (+6): H2CrO4  ácido crómico

 Nº de oxidación (+6): H2Cr2O7  ácido dicrómico

 Nº de oxidación (+6): H2MnO4  ácido mangánico

 Nº de oxidación (+7): HMnO4  ácido permangánico

D) IONES

      Los iones son átomos o agregados de átomos con carga eléctrica, positiva en el caso de los cationes y negativa en el caso de los aniones.

      Cationes monoatómicos: El símbolo del elemento se acompaña de un superíndice con el valor de la carga seguido del signo más. En+

      a) Sistema de Stock: Se nombran con la palabra catión y el nombre del elemento seguido del número de oxidación sin el signo entre paréntesis y en números romanos.

Catión Nombre de Stock Nombre común

K+ Catión potasio(I) Ion potasio

Na+ Catión sodio(I) Ion sodio

Mg2+ Catión magnesio(II) Ion magnesio

Ca2+ Catión calcio(II) Ion calcio

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Al3+ Catión aluminio(III) Ion aluminio

Fe2+ Catión hierro(II)  

Fe3+ Catión hierro(III)  

Cu2+ Catión cobre(II)  

Cu+ Catión cobre(I)  

Ag+ Catión plata(I) Ion plata

Au3+ Catión oro(III)  

Zn2+ Catión cinc(II) Ion cinc

Cd2+ Catión cadmio(II) Ion cadmio

      Aniones monoatómicos: El símbolo del elemento se acompaña de un superíndice con el valor de la carga seguido del signo menos. En–

En elementos con número de oxidación negativo fijo el número de carga no hace falta indicarlo como se ve en los nombres comunes.

Anión Nombre común

H– Ion hidruro

B3– Ion boruro

C4– Ion carburo

Si4– Ion siliciuro

N3– Ion nitruro

P3– Ion fosfuro

As3– Ion arseniuro

O2– Ion óxido

S2– Ion sulfuro

Se2– Ion seleniuro

Te2– Ion telururo

F– Ion fluoruro

Cl– Ion cloruro

Br– Ion bromuro

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I– Ion yoduro

     

D.1.2.) Cationes poliatómicos

Existen grupos de átomos que tienen carga eléctrica positiva.

NH 4+: Ion o catión amonio. H3O + ion o catión Oxonio.

D.2.2) aniones poliatómicos

Grupos de átomos diferentes que tienen carga negativa. En muchos casos se pueden considerar derivados de la pérdida de un catión hidruro H +, por determinadas moléculas en general oxoácidos.

FORMULACIÓN: Se escribe la fórmula del oxoácido, sin el número de cationes H + perdidos y con una carga negativa igual al número de H + perdidos.

Ej: NO3-, procede del ácido nítrico que ha perdido un H+. SO4

2 -, procede del ácido sulfúrico que ha perdido dos H+. HSO4

-, procede del ácido sulfúrico que ha perdido un H +.

NOMENCLATURA

Tradicional. Cuando estos aniones proceden de oxoácidos que se llaman con la nomenclatura tradicional (los que hemos dado en la lista), se nombran con la palabra ion o anión y cambiando las terminaciones -oso e -ico , por -ito y -ato respectivamente.

Ej: Ácido nítrico: HNO 3 ------------------------------------------ NO3- Ion o anión nitrato

Ácido nitroso: HNO 2 -------------------------------- NO 2 - Ion o anión nitrito

Ácido hipocloroso HClO ------------------------- ClO - Ion o anión hipoclorito

Ácido sulfúrico H2 SO 4 --------------------------- SO 4 2 - ion o anión sulfato

Ácido sulfuroso H2SO 3 --------------------------- SO 3 2 - ion o anión sulfito

Ácido sulfúrico H2SO 4 ---------------------------- HSO 4 - ion o anión hidrogenosulfato

Ácido fosfórico H3PO 4 -------------------------- HPO 4 2 - ion o anión hidrogenofosfato

" " --------------------------- H 2 PO 4 - ion o anión dihidrogeno fosfato

" " -------------------------- PO 4 3 - ion o anión fosfato.

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D) oxisales neutras

Provienen de la sustitución de los hidrógenos de un oxoácidos por un metal. Están formadas por un anión poliatómicos y un catión metálico y por lo tanto monoatómico.

Ej: Na2CO3 Formada por 2 cationes Na+ por cada anión CO32 -. Cabe recordar que el

compuesto es eléctricamente neutro. CaSO 4: formada por un anión Ca2 + por cada anión SO4

2 -

FORMULACIÓN: Se escribe primero el catión (casi siempre un metal) tras el nombre del elemento que daba nombre al oxoácido del que provienen y por último el oxígeno. Ej: Al(NO 3) 3 un catión Al 3 + por cada 3 aniones NO3 -. Ca3(PO4) 2, 3 cationes Ca 2 + por cada 2 aniones PO 4 3 -.

NOMENCLATURA: Se denominan utilizando la nomenclatura sistemática y la tradicional en los casos que proceden de los oxoácidos de la lista.

ii) Nomenclatura tradicional. Se denominan con el nombre de los oxoácidos de los que provienen, cambiando las terminaciones -oso e -ico por -ito y ato respectivamente seguido del nombre del metal y entre paréntesis el número de oxidación de éste si tiene más de uno.

Ej: - Cu2SO3 Sulfito de Cobre (I) proviene del ácido sulfuroso H2SO3, de sustituir 2H + por dos Cu +.

-CuSO3 Sulfito de cobre (II), proviene del ácido sulfuroso H2SO3, de sustituir 2H + por un cobre Cu 2 +.

-Cu2SO4: sulfato de cobre (I), proviene del ácido sulfúrico H2SO4, de sustituir 2H + por dos Cu +.

-CuSO4: sulfato de cobre (II), proviene del ácido sulfúrico H2SO4, de sustituir 2H + por un Cu 2 +.

E) oxisales ácidas

Los oxácidos con más de un hidrógeno no los ceden todos con igual facilidad. Se forman iones que aún contienen átomos de H. Estos iones se pueden combinar con cationes dando lugar a las sales ácidas.

¿Cómo se nombran?    Se nombran igual que las sales neutras añadiendo los prefijos hidrógeno- o dihidrógeno- delante del nombre de la sal neutra correspondiente.

Si nos dan la fórmula    En la fórmula: NaHCO3

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a) Está formada por el catión sodio Na+ y el anión hidrogenocarbonato HCO3-

A partir de la carga del catión (ión positivo) deducimos la carga del anión (ión negativo).

Se sigue la nomenclatura de Stock, por lo tanto si el metal puede tener otros números de oxidación se indica entre paréntesis el que tiene en el compuesto.

Hidrogenocarbonato de sodio

Fe(HSO4)2 Hidrogeno sulfato de hierro (II) Fe2+ catión hierro(II) y anión hidrogenosulfato HSO4

-

Si nos dan el nombreHidrogenosulfito de calcio

a) Indicar cuál es el catión. Ca2+ De tener varios posibles números de oxidación nos lo tienen que indicar por la nomenclatura de Stock.

b) Indicar el oxoácido del cual procede: Ácido sulfuroso (viene de sulfito) H2SO3

c) Deducir el anión a partir del ácido. El anión queda con tantas cargas negativas como hidrógenos pierde el ácido. En nuestro caso queda un hidrógeno luego ha perdido otro HSO3

- , por tanto si ahora intercambiamos las cargas como subídices: Ca(HSO3)2 

Ejemplos

  Catión Anión Nombre

NaHCO3 Na+ HCO3- Hidrogenocarbonato de sodio

Fe(HSO4)3 Fe+3 HSO4- Hidrogenosulfato de hierro(III)

Ca(HSO3)2 Ca+2 HSO3- Hidrogenosulfito de calcio

Ca(H2PO4)2 Ca+2 H2PO4- Dihidrogenofosfato de calcio

K2HPO4 K+ HPO4-2 Hidrogenofosfato de potasio

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NOMBRAR FORMULAR Cl2 Dicloro P5 Octaazufre NH 3 Hidruro de potasio PbH 4 Hidruro de Níquel (II) AlH 3 Metano H 2 S Ácido clorhídrico FeH 2 Cloruro de hidrógeno MnH 2 Sulfuro de hidrógeno CoH 3 Hidruro de bario PH 3 Hidruro de cobalto (II) CuCl 2 Cloruro de bario NiCl 2 cloruro de cesio PbCl 4 Cloruro de hierro (II) NiS Sulfuro de manganeso (II) MnBr2 Bromuro de mercurio (II) AuCl 3 yoduro de plomo (II) AgI cloruro amónico Hg 2 Cl 2 cianuro de sodio Mn2O3 óxido de hierro (II) MnO2 óxido de cadmio Co2O3 óxido de cobalto (II) H 2 O Trióxido de dinitrógeno N 2 O Trióxido de azufre NO 2 óxido de dinitrógeno SO 2 trióxido de difósforo P 2 O 5 óxido de dicloro P 2 O 3 heptaóxido de dibromo

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Al 2 O 3 óxido de plata BaO óxido de mercurio (II) Al (OH) 3 Hidróxido de sodio Mn (OH) 2 hidróxido de plata Co (OH) 2 hidróxido de cadmio Zn (OH) 2 hidróxido de amonio Au (OH) 3 hidróxido de hierro (III) H 2 CO 3 Ácido hipocloroso HClO 3 Ácido bromoso HBrO Ácido periódico HIO 2 ácido clórico HClO 4 Ácido carbónico H 2 SO 4 Ácido sulfúrico H 3 PO 4 Ácido fosfórico NO 3 - Ácido nitroso ClO 2 - ion nitrito H 3 O + ion amonio NH 4 + ión cianuro PO 4 3 - ion fosfato WO 4 2 - ión sulfito CN - ion fosfato OH - ion sodio SO 3 2 - ion hierro (III) NO 2 - ion hidróxido SO 4 2 - ión Oxonio CO 3 2 - ion perclorato Ca 3 (PO 4) 2 ión bromito Na 2 SO 3 ión hipoiodito CuSO 4 Sulfato de sodio Cu (NO 3) 2 carbonato de amonio Cu 2 SO 4 Nitrato de cobalto (III) K 2 CO 3 sulfato de hierro (II) NH 4 OH fosfato de cadmio NH 4 CO 3 hipoclorito de mercurio (II) Co (NO3) 3 bromato de aluminio MnCO 3 nitrito de calcio NaCN sulfito de bario

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NH 4 CN hidrogenocarbonato de sodio