trabajo practico nº 1 formulación y nomenclatura de compuestos
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UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General TRABAJO PRACTICO Nº 1 FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS OBJETIVOS Que el alumno conozca y aplique la formulación y nomenclatura de los compuestos inorgánicos. CONTENIDOS PREVIOS NECESARIOS Uso de la tabla periódica. Conocimiento de los nombres y símbolos de los elementos químicos y sus respectivos números de oxidación más frecuentes. PARA LEER Para realizar la formulación se siguen las reglas establecidas por la I.U.P.A.C (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada). Fórmula química: es una representación simbólica de la molécula o unidad estructural de una sustancia en la que se indica la proporción y/o cantidad y el tipo de átomos que la constituyen por medio de símbolos y subíndices números enteros. (El subíndice 1 se sobreentiende y no se escribe). Orden de escritura de los elementos: a la izquierda el elemento más electropositivo (menos electronegativo) y a la derecha el más electronegativo (según orden de electronegatividades/posición en la Tabla Periódica). Ej.: CaCl2 Electronegatividad: es la medida del poder de un átomo o grupo de átomos para atraer electrones. La ordenación por electronegatividad de los átomos con fines de nomenclatura y formulación se observa en la Tabla Periódica Número de oxidación y valencia La valencia de un átomo o elemento es el número que expresa la capacidad de combinarse con otros para formar un compuesto. Es siempre un número positivo El número de oxidación o estado de oxidación: es un número entero que representa el número de electrones que un átomo tiende a ganar o perder cuando forma un compuesto determinado. Es positivo si el átomo pierde o comparte electrones con un átomo que tenga tendencia a captarlos y negativo si el átomo gana o comparte electrones con un átomo que tenga tendencia a cederlos. Ejs.: Ca: 2+ ; O: 2- ¿CÓMO SE NOMBRAN LOS COMPUESTOS? FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 1 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General Nomenclatura tradicional: utiliza sufijos de acuerdo al estado de oxidación del elemento En óxidos y ácidos En las sales Hipo...oso Menor de todos los nº de oxidación Hipo...ito ...oso Nº de oxidación menor ...ito ...ico Nº de oxidación mayor o único ...ato Per...ico Mayor de todos los nº de oxidación Per...ato Nomenclatura moderna Nomenclatura según atomicidad: consiste en indicar, mediante el uso de prefijos, el número de átomos de cada elemento incluido en la fórmula. Ej: Mono 1 Penta 5 Di 2 Hexa 6 Tri 3 Hepta 7 Tetra 4 Octa 8 CCl4 : tetracloruro de carbono Nomenclatura según numerales de “Stock”: utiliza números romanos (entre paréntesis) para indicar el estado de oxidación. Ej.: CCl4 . cloruro de carbono(IV) NÚMERO DE OXIDACIÓN O ESTADO DE OXIDACIÓN: . El nº de oxidación de cualquier elemento libre no combinado es cero, ej. Na, H2, O2, P4, S8. El hidrógeno combinado con otros elementos, generalmente posee nº de oxidación 1+ excepto en los hidruros metálicos en los que le corresponde el nº de oxidación 1- El oxígeno cuando está combinado por lo general posee el nº de oxidación 2- , excepto en los peróxidos, como H2O2, en los que le corresponde el estado 1- Los metales cuando están combinados, siempre tienen estado de oxidación positivo. El nº de oxidación de un ion monoatómico como Na , Cl , S , Fe , es igual a su carga. Los halógenos cuando están combinados con otro elemento menos electronegativo que ellos en un + - -2 +3 compuesto binario, actúan con nº de oxidación 1 La suma algebraica de los nº de oxidación de los átomos de un compuesto neutro es cero. La suma algebraica de los nº de oxidación de los átomos de un ion poliatómico como SO 4 , NO3 , NH4 , es -2 - + igual a la carga del ion. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 2 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General ESQUEMA GENERAL DE FORMACIÓN DE COMPUESTOS INORGÁNICOS Metal + O2 ÓXIDO BÁSICO + H2O HIDRÓXIDO Neutra OXISAL Acida Básica No Metal + O2 ÓXIDO ÁCIDO + H2O OXIÁCIDO ==== No Metal + H2 HIDRURO NO METÁLICO Mixta HIDROSAL Neutra Básica Ácida Metal + H2 HIDRURO METÁLICO ÓXIDOS Reciben este nombre las combinaciones de oxígeno con metales como con no metales. Para formularlos se escribe siempre, a la izquierda, el elemento más electropositivo, intercambiándose los números de oxidación del oxígeno (-2) y del otro elemento. Algunos ejemplos son: Nomenclatura moderna Fórmula Nombre tradicional Nombre de Stock Nombre según atomicidad Li2O Óxido de litio Óxido de litio Óxido de dilitio CaO Óxido de calcio Óxido de calcio Óxido de calcio Fe2O3 Óxido férrico Óxido de hierro (III) Trióxido de dihierro Cu2O Óxido cuproso Óxido de cobre (I) FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA Óxido de dicobre 3 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General HIDRUROS Las combinaciones del hidrógeno con estado de oxidación –1, con metales se denominan hidruros. Para nombrarlos se utiliza la palabra hidruro. Se usa la nomenclatura de Stock y la tradicional, algunos ejemplos son: Fórmula Nombre tradicional Nombre de Stock CuH2 Hidruro cúprico Hidruro de cobre(II) MgH2 Hidruro de magnesio Hidruro de magnesio NiH3 Hidruro niquélico Hidruro de níquel (III) AlH3 Hidruro de aluminio Hidruro de aluminio Las combinaciones binarias del hidrógeno con oxígeno, nitrógeno, carbono y silicio poseen nombres comunes: NH3 Amoníaco SiH4 Silano H2O Agua CH4 Metano Las combinaciones del hidrógeno con no metales F, Cl, Br, I, S, con estado de oxidación +1, se denominan hidruros no metálicos o hidrácidos debido a que tales compuestos, al disolverse en agua, dan disoluciones ácidas. Fórmula Nombre sistemático (en disolución acuosa) HF Fluoruro de hidrógeno Ácido fluorhídrico HCl Cloruro de hidrógeno Ácido clorhídrico H2S Sulfuro de hidrógeno Ácido sulfhídrico H2Se Seleniuro de hidrógeno Ácido selenhídrico FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 4 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General ÁCIDOS OXIÁCIDOS Son compuestos capaces de ceder protones que contienen oxígeno en la molécula. Presentan la fórmula general: HaXbOc donde X es normalmente un no metal, aunque a veces puede ser también un metal de transición con un estado de oxidación elevado. Oxiácidos del grupo de los halógenos Los halógenos que forman oxiácidos son: cloro, bromo y yodo. En los tres casos los números de oxidación pueden ser +I, +III, +V y +VII. Al tener más de dos estados de oxidación junto a las terminaciones –oso e –ico, utilizaremos los prefijos hipo– (que quiere decir menos que) y per– (que significa superior), para la nomenclatura tradicional. Fórmula Nombre tradicional Nomenclatura moderna Nombre de Stock Nombre según atomicidad HClO Ácido hipocloroso Clorato(I) de hidrógeno Oxoclorato de hidrogeno HClO2 Ácido cloroso Clorato(III) de hidrógeno Dioxoclorato de hidrógeno HClO3 Ácido clórico Clorato(V) de hidrógeno Trioxoclorato de hidrógeno HClO4 Ácido perclórico Clorato(VII) de hidrógeno Tetraoxoclorato de hidrógeno Ácidos en los que participan los mismos elementos (ej: P, As y Sb) con igual número de oxidación pero de acuerdo a la cantidad de agua con la que se combinan pueden ser: + H2O 2 HPO3 Ácido metafosfórico P2O5 + 2 H2O H4 P2O7 Ácido pirofosfórico P2O5 + 3 H2O 2 H3PO4 Ácido ortofosfórico P2O5 FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 5 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General HIDRÓXIDOS - Son los compuestos formados por la combinación del anión hidroxilo (OH ) con diversos cationes metálicos. El modo de nombrar estos hidróxidos es: Fórmula Nombre tradicional Nombre de Stock LiOH Hidróxido de litio Hidróxido de litio Ba(OH)2 Hidróxido de bario Hidróxido de bario Fe(OH)2 Hidróxido ferroso Hidróxido de hierro (II) Fe(OH)3 Hidróxido férrico Hidróxido de hierro (III) Cr(OH)2 Hidróxido cromoso Hidróxido de cromo (II) El amoníaco cuya fórmula es NH3 se clasifica como base. SALES Se constituyen con aniones provenientes de ácidos (oxiácidos o hidrácidos) y cationes provenientes de hidróxidos, se nombran primero con el nombre del anión seguido del nombre del catión. Hidrosales: para formularlas se escribe a la izquierda el símbolo del metal, por ser el elemento más electropositivo. Para nombrarlas se le añade al nombre del no metal el sufijo –uro. Algunos ejemplos son: Fórmula Nombre tradicional Nombre de Stock CaF2 Fluoruro de calcio Fluoruro de calcio FeCl3 Cloruro férrico Cloruro de hierro(III) CuBr2 Bromuro cúprico Bromuro de cobre(II) MnS Sulfuro manganoso Sulfuro de manganeso(II) FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 6 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General Oxisales: cuando el anión procede de un oxiácido debemos recordar que, los aniones llevan el sufijo – ito o –ato según del ácido del que procedan. Para nombrar las sales se debe tomar el nombre del anión y añadirle detrás el nombre del catión, tal como puede verse en los siguientes ejemplos: Sal Nombre tradicional Nomenclatura moderna Nombre de Stock Nombre según atomicidad NaClO Hipoclorito de sodio Clorato(I) de sodio oxoclorato de sodio NaClO2 Clorito de sodio Clorato(III) de sodio Dioxoclorato de sodio NaClO3 Clorato de sodio Clorato(V) de sodio Trioxoclorato de sodio NaClO4 Perclorato de sodio Clorato(VII) de sodio Tetroxoclorato de sodio FeSO3 Sulfito ferroso Sulfato(IV) de hierro(II) Trioxosulfato de monohierro K2SO4 Sulfato de potasio Sulfato(VI) de potasio Tetraoxosulfato de dipotasio IONES Un ion es un átomo o grupo de átomos que posee carga eléctrica. Los iones con carga positiva, como el K + - (potasio), se denominan cationes y los que tienen carga negativa, como F (Fluoruro), se denominan aniones. Cuando se escribe la fórmula de un ion es preciso incluir siempre su carga. La generación de un ion sucede, cuando un átomo neutro pierde o gana electrones, originado así cationes o aniones respectivamente. Algunos ejemplos son: H+ Ión hidrógeno Li+ Cu+ Ión cobre (I) Ión litio Fe2+ Ión hierro (II) Fe 3+ Ión hierro (III) Cu 2+ Ión cobre (II) Sn 2+ Ión estaño (II) Pb 4+ Ión plomo (IV) Hay bastantes compuestos –como, por ejemplo, el amoníaco– que disponen de electrones libres, no compartidos. Estos compuestos se unen al catión hidrógeno, para dar una especie cargada positivamente. Para nombrar estas especies cargadas debe añadirse la terminación –onio tal como se ve en los siguientes ejemplos: FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 7 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General + Ión amonio + Ión fosfonio NH4 PH4 + AsH4 Ión arsonio + Ión hidronio H3O H– Ión hidruro S2F– Ión sulfuro Ión fluoruro Se 2- Ión seleniuro Cl– Ión cloruro N 3- Ión nitruro Br– Ión bromuro I– Ión yoduro P 3- Ión fosfuro Los aniones poliatómicos se pueden considerar como provenientes de otras moléculas por pérdida de uno o – más iones hidrógeno o hidronios. El ion de este tipo más usual y sencillo es el ion hidróxido (OH ) que procede de la pérdida de un ion hidrógeno del agua. Sin embargo, la gran mayoría de los aniones poliatómicos proceden de un ácido que ha perdido o cedido sus hidrógenos. Para nombrar estos aniones se utilizan los sufijos –ito y –ato según que el ácido de procedencia termine en –oso o en –ico, respectivamente. HClO Ácido hipocloroso ClO– Ión hipoclorito H2SO3 Ácido sulfuroso SO3 2 - Ión sulfito HClO3 Ácido clórico ClO3– Ión clorato HClO4 Ácido perclórico ClO4– Ión perclorato H2SO4 Ácido sulfúrico SO4 2 - Ión sulfato A menudo, para “construir” el nombre del anión, no se reemplazan simplemente las terminaciones oso-ico por itoato, sino que la raíz del nombre se contrae. Por ejemplo, no se dice iones sulfurito y sulfurato sino iones sulfito y sulfato. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 8 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General PERÓXIDOS Y PEROXIÁCIDOS La formación de estos compuestos se debe a la posibilidad que tiene el oxígeno de enlazarse consigo mismo para formar el grupo peróxido. Este grupo da lugar a compuestos como: H2O2 Peróxido de hidrógeno Li2O2 Peróxido de litio Na2O2 Peróxido de sodio BaO2 Peróxido de bario CuO2 Peróxido de cobre (II) ZnO2 Peróxido de Zinc Esta agrupación peroxo (–O–O–) se puede presentar también en ciertos ácidos que se denominan peroxoácidos. A continuación te mostramos como resolver algunos problemas… 1.- Escribir las reacciones de obtención de los siguientes óxidos y colocar el nombre correspondiente, según la nomenclatura tradicional y moderna. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 9 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General a.- Fósforo, estado de oxidación V b.- Fósforo, estado de oxidación III Antes de resolver el ejercicio debes fijarte en la Tabla periódica cual es el símbolo químico de dicho elemento. Luego debes escribir las reacciones, las cuales se escriben en lenguaje químico, como a continuación te mostramos: a.P + 5/2 O2 P2 O5 Óxido fosfórico Fósforo Oxígeno Óxido de fósforo (V) Pentóxido de difósforo Recordá, que las transformaciones que suceden en una reacción química se rigen por la Ley de la conservación de masa. Razón por la que se debe balancear la ecuación, es decir debe existir igual cantidad de cada elemento a ambos lados de la ecuación. b.P + Fósforo 3/2 O2 Oxígeno P2 O3 Óxido fosforoso Óxido de fosforo (III) Trióxido de difosforo 2.- Escribir el nombre de los siguientes compuestos a) MgO b) Fe(OH)3 c) HNO3 d) KClO4 e) NaHCO3 Primero debemos identificar que clase de compuesto inorgánico es: a) MgO Metal con oxígeno, por lo que se trata de un óxido. b) Fe(OH)3 Metal con oxhidrílo (OH) , por lo que se trata de un hidróxido c) HNO3 Hidrógeno, no metal y oxígeno, esto es un oxoácido d) KClO4 Metal, no metal y oxígeno, por lo que es un oxisal neutra - FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 10 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General Ahora que sabemos de que compuestos se trata, establecemos el estado de oxidación de los elementos, de acuerdo a las reglas antes enunciadas, a fín de asignarle el nombre correspondiente según nomenclatura moderna y antigua. a) MgO El oxígeno en los óxidos actúa con estado de oxidación 2El compuesto es neutro, la suma algebraica de los nº de oxidación de los átomos, es cero Utilizando la siguiente fórmula calculamos el estado de oxidación del magnesio. 0 = subíndiceMg × estado de oxidaciónMg + subíndiceO × estado de oxidaciónO Reemplazando obtenemos 0 = 1 × χMg + 1 × (-2) donde χMg es el estado de oxidación del magnesio. Resolviendo la ecuación obtenemos que el estado de oxidación del Mg es 2+, por lo que el compuesto se llama: Oxido de magnesio (nomenclatura antigua) Oxido de magnesio (II) (nomenclatura por numeral stock) Recordar el Magnesio junto con los elementos del grupo II o también denominado metales alcalino-terreos poseen un solo estado de oxidación y es 2+. b) Fe(OH)3 - El grupo hidroxilo o hidróxido (OH ) posee estado de oxidación 1Al aplicar la ecuación antes detallada, obtenemos que el estado de oxidación del Fe es 3+ En la nomenlatura moderna por atomicidad se denomina: Trihidróxido de hierro En la nomenclatuta por numeral stock se denomina: Hidróxido de hierro (III) Al querer nombrarlo según la nomenclatura antigua se debe recordar que el Fe posee dos estados de oxidación 2+ y 3+ . Como en este caso actúa con la mayor se denomina Hidróxido férrico. c) HNO2 El oxígeno actúa con estado de oxidación 2El hidrógeno actúa con estado de oxidación 1+ Al aplicar la fórmula 0 = subHg × est de oxidH + subN × est de oxidN + subO × est de oxidO, obtenemos que el Nitrógeno posee estado de oxidación 3+ El N posee dos estados de oxidación 3+ y 5+ En la nomenclatura antigua se denomina Acido nitroso, por actuar con el menor estado de oxidación. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 11 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General Nomenlatura moderna por atomicidad se denomina: Dioxonitrato de hidrógeno Nomenclatuta por numeral stock se denomina: Nitrato (III) de hidrógeno d) KClO4 El oxígeno actúa con estado de oxidación 2 El potasio actúa con estado de oxidación 1+ , lo mismo que todos los elementos pertenecientes al grupo I o metales alcalinos. El cloro tiene 4 estados de oxidación posibles, al aplicar la fórmula para el cálculo del estado de oxidación, vemos que el mismo es de 7+ El Cl posee los siguientes estados de oxidación 1+, 3+, 5+ y 7+, en este caso al actuar con el mayor estado de oxidación la oxisal se llama Perclorato de potasio Nomenlatura moderna por atomicidad se denomina: Tetraoxoclorato de potasio Nomenclatuta por numeral stock se denomina: Clorato (VII) de potasio PARA TRABAJAR 1.- Escriba la fórmula y nombre, de los óxidos básicos o ácidos correspondientes a los siguientes elementos. METALES FORMULA - NOMBRE TRADICIONAL FORMULA - NOMBRE DE STOCK Hierro(II) Cobre (I) Cobre (II) Potasio Calcio FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 12 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General NO METALES Nitrógeno(V) Carbono Arsénico(III) Cloro(III) Azufre(VI) Azufre(IV) 2.- Escriba las ecuaciones químicas de obtención de los siguientes hidróxidos (bases). Hidróxido férrico Hidróxido de magnesio Hidróxido de sodio Hidróxido de cobre(I) Hidróxido de litio 3.- Escriba las ecuaciones químicas de obtención de los siguientes ácidos. Sulfato (IV) de hidrógeno Ácido sulfúrico Ácido perclórico Nitrato (III) de hidrógeno Trioxocarbonato de dihidrógeno Ácido nítrico 4.- Para cada uno de los siguientes compuestos dar la denominación correspondiente (dos opciones): Sb2O5 FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 13 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General MnO2 Fe2O3 HIO NaOH Zn(OH)2 HNO3 H2CO3 HClO3 H2SO4 HCl Al(OH)3 NaH HMnO4 HBr LiH NH3 5.- Escribir las ecuaciones químicas de obtención de las siguientes sales: Fluoruro de calcio Sulfuro Cúprico Carbonato de calcio Fosfato de sodio Ioduro de mercurio(I) Sulfato (IV) de aluminio (III) FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 14 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General Nitrato de calcio Cloruro de bario dihidratado Sulfato de magnesio heptahidratado Nitrato de estroncio tetrahidratado 6.- Nombre correctamente los siguientes compuestos: KClO3 ZnSO4 KIO3 BaI2 Na2Cr2O7 CaCO3 NaHCO3 KMnO4 Al2(SO4)3 AgNO3 Mg(HCO3)2 NH4NO2 LiCl. H2O 7.- Dados los siguientes nombres, escribir la fórmula molecular: Oxido de plata Oxido de yodo (I) Trióxido de dihierro Peróxido de sodio Oxido sulfúrico FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 15 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General Dicromato de potasio Pentóxido de dibromo Hidruro de calcio Bromuro de cinc Metafosfato de potasio Ioduro de potasio Ortofosfato de sodio Nitrato (III) de hierro (II) Hidróxido de cobre (II) Permanganato de potasio Sulfato férrico Sulfato ácido de amonio Carbonato de calcio Sulfato básico de aluminio Cloruro básico de calcio Oxido arsenioso 8.- Completar el siguiente cuadro: COMPUESTO NOMBRE TRADICIONAL NOMBRE MODERNO (STOCK O ATOMICIDAD) Na3PO4 Tetraoxofosfato trisódico AgNO3 Trioxonitrato de plata FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 16 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General KI Yoduro de potasio Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III) Cd(NO2)2 Nitrato(III) de cadmio (II) NaCl Cloruro de sodio Cu2O Monóxido de dicobre Nitrato(V) de cadmio (II) Oxido de arsénico(III) H2S Acido sulfhídrico H3PO4 Acido ortofosfórico H2CO3 Acido carbónico 9.- Nombres comunes y sistemáticos de algunos compuestos FORMULA NOMBRE COMÚN H2O AGUA NH3 AMONIACO CO2 HIELO SECO NaCl SAL DE MESA N2O GAS HILARANTE CaCO3 MÁRMOL, GIS, PIEDRA CALIZA CaO CAL VIVA Ca(OH)2 CAL APAGADA NaHCO3 POLVO PARA HORNEAR FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA NOMBRE SISTEMATICO 17 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General Na2CO3. 10 H2O SOSA PARA LAVAR MgSO4. 7 H2O SAL DE EPSON Mg(OH)2 LECHE DE MAGNESIA CaSO4. 2H2O YESO 10.- Completar, balancear y colocar el nombre de todos los compuestos presentes en las siguientes reacciones químicas REACTIVO 1 REACTIVO 2 FORMULA NOMBRE Fe2(CrO4)3 Yodato de potasio H2O HNO2 Cloruro de hierro(III) KOH K2Cr2O7 NH3 Hidróxido de amonio AYUDA MEMORIA !!! A MEDIDA QUE RESUELVAS LOS EJERCICIOS UTILIZA ESTA PLANILLA PARA ANOTAR EL ESTADO DE OXIDACION DE LOS ELEMENTOS, ASI DESPUES LOS REPASAS. ELEMENTO NOMBRE ELEMENTO SIMBOLO ESTADO DE OXIDACION Cloro Cl -1, +1, +3, +5, +7 Bromo Br -1, +1, +3, +5, +7 I -1, +1, +3, +5, +7 Yodo FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA NOMBRE SIMBOLO ESTADO DE OXIDACION 18 UNPSJB - Facultad de Ciencias Naturales – Química General FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA 19
