UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS 1 APUNTES SOBRE NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS Las posibilidades de combinación entre los elementos son múltiples de allí lo necesario de sistematizar los conocimientos adecuados para individualizar los compuestos químicos. Este conocimiento de los compuestos químicos se denomina nomenclatura. La nomenclatura química es el conjunto de reglas que permiten nombrar y escribir los compuestos químicos. En la actualidad aún existe una forma tradicional o clásica de nombrar algunos compuestos. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (I.U.P.A.C.), con el objeto de ir uniformando los nombres de los compuestos, ha propuesto una nomenclatura moderna y sistemática, de tal forma que un compuesto siempre tiene un nombre común y uno oficial. La IUPAC utiliza la llamada nomenclatura de Stock. Clasificación de los elementos químicos y los compuestos inorgánicos Elementos químicos: Metálicos y no metálicos. Compuestos químicos: Binarios, ternarios, etc. Compuestos químicos. De acuerdo al número de elementos que forman un compuesto, estos se clasifican en: a) Compuestos binarios: son aquellos formados por dos elementos diferentes. Ejemplos: NaCl, H 2O, etc. b) Compuestos ternarios: tienen tres elementos diferentes. Ejemplos: KMnO4, HNO3, etc. Valencia y Estado de oxidación Las características de un elemento dan origen a su capacidad de combinación o valencia, por ejemplo, la valencia del hidrógeno es uno, esto quiere decir que sólo tiene la única capacidad de combinarse, el calcio tiene valencia dos, es decir, tiene dos capacidades de combinación. Existe un concepto más exacto conocido como número de oxidación (o Estado de Oxidación) y corresponde a la valencia con signo positivo o negativo. Este signo depende de la capacidad del elemento para ceder electrones, capacidad dada por la característica metálica o no metálica de él; por ejemplo, el sodio es un elemento metálico de valencia 1, por ser un metal que tiende a ceder 1 electrón, por lo que su E. de O. es +1. Otro ejemplo, el oxígeno es un elemento no metálico de valencia 2, en la mayoría de sus compuestos, por ser un no metal tiende a captar dos electrones por lo que su E. de O. es -2. En base a los E. de O. se originan los enlaces entre átomos; luego, si aplicamos esto al ejemplo anterior, un átomo de oxígeno de E. de O. -2 necesitará combinarse con dos átomos de sodio de E. de O. +1 para formar un compuesto. Esta unión entre elementos va dando origen a la gran cantidad de compuestos químicos que forman la naturaleza. En la siguiente Tabla se muestran estado de oxidación de algunos elementos conocidos. 2 METALES Elemento NO METALES Símbolo E. de O. Litio Li +1 Sodio Na Potasio Elemento Símbolo E. de O. Hidrógeno H (-1), +1 +1 Flúor F -1 K +1 Oxígeno O (-1), -2 Cesio Cs +1 Cloro Cl (-1),+1,+3,+5,+7 Plata Ag +1 Bromo Br (-1),+1,+3,+5,+7 Berilio Be +2 Yodo I (-1),+1,+3,+5,+7 Magnesio Mg +2 Nitrógeno N (-3),+1,+2,+3,+4,+5 Calcio Ca +2 Fósforo P -3,+3,+5 Bario Ba +2 Arsénico As (-3),+3,+5 Cinc Zn +2 Antimonio Sb (-3),+3,+5 Cadmio Cd +2 Azufre S (-2),+4,+6 Aluminio Al +3 Selenio Se (-2),+4,+6 Mercurio Hg +1,+2 Teluro Te (-2),+4,+6 Cobre Cu +1,+2 Carbono C (-4),+2,+4 Oro Au +1,+3 Silicio Si (-4),+4 Hierro Fe +2,+3 Boro B (-3),+3 Cobalto Co +2,+3 Níquel Ni +2,+3 Plomo Pb +2,+4 Estaño Sn +2,+4 Platino Pt +2,+4 Nomenclatura de compuestos binarios C. 1. Compuestos binarios oxigenados: están formados por oxígeno y otro elemento. Óxidos básicos u óxidos propiamente tales: Resultan de la combinación de un elemento metálico con el oxígeno. Para escribir la fórmula de un óxido, se escribe el símbolo del metal junto al símbolo del oxígeno y se intercambian los estados de oxidación. Por ejemplo, escribir la fórmula del óxido de aluminio. 1º. Se escribe el símbolo del aluminio y del oxígeno Al O 2º. El E. de O. del aluminio es +3 y del oxígeno es -2, estos valores se intercambian y se anotan como subíndices en términos absolutos Al2O3 Cuando los subíndices son divisibles por un mismo número (múltiplos entre sí), resultando un número entero, debe simplificarse, ya que una fórmula química expresa la mínima proporción en que se combinan los elementos para formar un compuesto. Por ejemplo, escribir la fórmula del óxido de calcio. 1º. Se escribe el símbolo del calcio y del oxígeno Ca O 2º El E. de O. del calcio es +2 y del oxígeno es -2, los valores absolutos se intercambian Ca2O2 3 3º. Al simplificar por dos, se obtiene la fórmula correcta CaO Para nombrarlos podemos usar la Nomenclatura Moderna o de Stock, de la siguiente forma: i) ii) Si el elemento metálico tiene un sólo estado de oxidación, se comienza con el nombre genérico, “óxido”, seguido de la preposición “de” y finalmente el nombre del elemento metálico. Por ejemplo: Óxido de sodio Na2O Óxido de aluminio Al2O3 Óxido de cinc ZnO Óxido de plata Ag2O Si el elemento metálico tiene más de un estado de oxidación, al final del nombre del compuesto, se anota con número romano entre paréntesis su estado de oxidación. Por ejemplo: Óxido de níquel (II) NiO Óxido de estaño (IV) SnO2 Óxido de hierro (III) Fe2O3 Óxido de cobre (I) Cu2O Otra manera de nombrarlos es usando la Nomenclatura Tradicional, que consiste en usar sufijos químicos, estos son: oso para el menor estado de oxidación del metal e ico para el mayor o único estado de oxidación del metal. Por ejemplo: Óxido sódico Na2O Óxido niqueloso NiO Óxido cálcico CaO Óxido férrico Fe2O3 Óxido alumínico Al2O3 Óxido cuproso Cu2O También se pueden nombrar usando prefijos griegos de cantidad: mono, di, tri, tetra, penta, hexa, etc. Por ejemplo: Monóxido de calcio CaO Trióxido de dialuminio Al2O3 Dióxido de estaño Monóxido cálcico Trióxido dialumínico SnO2 Dióxido estánico Óxidos ácidos o anhídridos: Son combinaciones formadas por un elemento no metálico y el oxígeno. El mecanismo para escribir la fórmula de un anhídrido es el mismo que se utilizó para los óxidos básicos. Para nombrarlos, se pueden usar las Nomenclaturas de Stock y la tradicional, esta última utiliza la palabra “anhídrido” y ocupando las siguientes terminaciones de acuerdo al estado de oxidación del elemento no metálico. Además de los sufijos oso e ico, se usan los prefijos hipo y per.(hipo….oso, per….ico) Estado de Oxidación de X Fórmula General Anhídrido +1 X2O hipo ... oso +3 o +4 X2O3 o XO2 ... oso +5 o +6 X2O5 o XO3 ... ico +7 X2O7 per ... ico Ejemplos: Cl2O Óxido de cloro (I) Anhídrido hipocloroso Monóxido de dicloro SO2 Óxido de azufre (IV) Anhídrido sulfuroso Dióxido de azufre N2O5 Óxido de nitrógeno (V) Anhídrido nítrico Br2O7 Óxido de bromo (VII) Anhídrido perbrómico Pentóxido de dinitrógeno Heptóxido de dibromo 4 C. 2. Compuestos binarios hidrogenados: están formados por hidrógeno y otro elemento. i) Hídridos ácidos o hidrácidos: Son compuestos que están formados por hidrógeno y un elemento no metálico, estos son: F, Cl, Br, I, S, Se, Te. Estos no metales se combinan con su único o menor estado de oxidación. Para nombrarlos, sólo se utiliza la nomenclatura tradicional. Si el compuesto es un gas (g), al no metal se le agrega el sufijo uro seguido de la preposición “de” y termina con la palabra hidrógeno. Por ejemplo: Cloruro de hidrógeno HCl(g) Si el compuesto es acuoso (ac), el gas disuelto en agua, se nombra con la palabra Ácido seguido del nombre del no metal con sufijo hídrico. Por ejemplo: Ácido clorhídrico HCl(ac.) Una excepción es el ácido cianhídrico, HCN, que está formado por tres elementos. Estos compuestos son ácidos porque actúan frente a indicadores ácido-base como ácidos, es decir, enrojecen el papel tornasol azul y decoloran la solución alcohólica de fenolftaleína. ii) Hídridos básicos o hidruros no metálicos: Son aquellos compuestos que en solución acuosa se comportan como base, es decir, azulan el papel tornasol rojo y tiñen de color rojo a la solución alcohólica de fenolftaleína. Algunos hídridos básicos comunes son los siguientes: NH3 amoníaco hidruro de nitrógeno (III) PH3 fosfamina hidruro de fósforo (III) AsH3 arsenamina hidruro de arsénico (III) SbH3 estibamina hidruro de antimonio (III) iii) Hídridos salinos o hidruros: Son compuestos que resultan de la combinación del hidrógeno con algunos metales, en general metales con estado de oxidación +1, +2 o +3. Estos compuestos se comportan como bases. Para nombrarlos, se pueden usar las nomenclaturas moderna y tradicional, se comienza con la palabra hidruro. Ejemplos: N. Moderna N. Tradicional Hidruro de sodio NaH Hidruro sódico Hidruro de calcio CaH2 Hidruro cálcico Hidruro de hierro (II) FeH2 Hidruro ferroso Hidruro de cobre (II) CuH2 Hidruro cúprico C. 3. Compuestos: sales binarias o haluros. Son compuestos que resultan de la combinación de un metal con un no metal (resto aniónico) proveniente de un hidrácido. Para escribir la fórmula de estos compuestos se siguen los mismos pasos que en los óxidos; y para nombrarlos se agrega el sufijo URO al resto aniónico, usando cualquiera de los sistemas de nomenclatura ya analizados. Ejemplos: NaCl Cloruro de sodio FeBr2 Bromuro de hierro (II) AgI Yoduro de plata Cloruro sódico Bromuro ferroso Yoduro argéntico 5 CuS Sulfuro de cobre (II) Sulfuro cúprico BaCl2 Cloruro de bario Cloruro bárico Nomenclatura de compuestos ternarios. a) Hidróxidos. Son compuestos que pueden formarse al reaccionar un óxido básico y agua. Óxido básico + agua hidróxido Se les llama base porque en solución acuosa actúan igual que los hídridos básicos. Los hidróxidos tienen un grupo característico llamado hidróxilo, como especie química procede de la autoionización del agua. - H3O+ + OH hidróxilo H2O + H2O La fórmula general de estos compuestos es: M(OH)n donde: M = elemento metálico - OH = grupo hidróxilo n = estado de oxidación del metal Para nombrarlos se usan las nomenclaturas ya conocidas. Ejemplos: KOH Hidróxido de potasio Hidróxido potásico Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II) Hidróxido ferroso Cu(OH)2 Hidróxido de cobre (II) Hidróxido cúprico Al(OH)3 Hidróxido de aluminio Hidróxido alumínico HgOH Hidróxido de mercurio (I) Hidróxido mercuroso A continuación se plantean algunas ecuaciones de formación de hidróxidos, para esto debemos usar el mecanismo de cualquier ecuación química. Ejemplos: K2O + H2O 2 KOH FeO + H 2O Fe(OH)2 Al2O3 + 3 H2O 2 Al(OH)3 b) Oxácidos u oxiácidos. Son compuestos ternarios que teóricamente resultan de la combinación de un anhídrido con agua. Anhídrido + agua oxácido La fórmula general de un oxácido es HmXOn , donde: H = elemento hidrógeno X = elemento central no metálico O = elemento oxígeno m = estado de oxidación del anión XOn n = número de átomos de oxígeno 6 Podemos señalar las siguientes fórmulas generales de los oxácidos, según el estado de oxidación del elemento central. E. de O. de X Fórmula General Tradicional (ácido) Stock +1 HXO hipo .......oso hipo ... ito de hidrógeno +3 o +4 HXO2 o H2XO3 ....... oso ... ito de hidrógeno +5 o +6 HXO3 o H2XO4 …... ico …ato de hidrógeno per ........ ico per ... ato de hidrógeno +7 HXO4 Para escribir el nombre de los oxácidos la nomenclatura tradicional comienza con la palabra ácido y enseguida las terminaciones de los anhídridos correspondientes. La nomenclatura de Stock, cambia los sufijos oso e ico, del anión, por ito y ato, respectivamente, seguido “de hidrógeno” Mediante ecuaciones mostraremos la formación de un oxácido. Por ejemplo, formación del ácido permangánico o permanganato de hidrógeno. 1º. Se escribe la fórmula del anhídrido correspondiente más agua Mn2O7 + H2O 2º. Se escribe la fórmula del oxácido, de acuerdo a la fórmula general Mn2O7 + H2O H2Mn2O8 3º. Como toda fórmula química expresa la mínima cantidad, se deben simplificar los subíndices, si todos son múltiplos, de tal forma que ajuste a alguna de las fórmulas mostradas en la tabla anterior Mn2O7 + H2O 2 HMnO4 Los oxácidos reaccionan frente a los indicadores o reactivos específicos en la forma explicada en los hidrácidos. A continuación una lista de oxácidos que se utilizan con mayor frecuencia: Ácido hipocloroso o hipoclorito de hidrógeno HClO Ácido cloroso o clorito de hidrógeno HClO2 Ácido clórico o clorato de hidrógeno HClO3 Ácido perclórico o perclorato de hidrógeno HClO4 Ácido sulfuroso o sulfito de hidrógeno H2SO3 Ácido sulfúrico o sulfato de hidrógeno H2SO4 Ácido nitroso o nitrito de hidrógeno HNO2 Ácido nítrico o nitrato de hidrógeno HNO3 Resto aniónico (Radical de un ácido) Se le llama resto aniónico a la parte que queda de un ácido al quitarle el o los hidrógenos. Todo residuo aniónico posee un estado de oxidación que queda determinado por la cantidad de hidrógenos liberados. Por ejemplo: H2S 2H+ + S-2 (E. de O. -2; perdió dos hidrógenos) HClO2 2H+ H3PO4 3H+ + PO4 + HClO- (E. de O. -1; perdió un hidrógeno) (E. de O. -3; perdió tres hidrógenos) Los residuos aniónicos nunca existen aislados, siempre están combinados por metales o grupos catiónicos. 7 Para su nomenclatura, al resto aniónico se le cambia el sufijo del ácido de donde proviene: a) Si el ácido es binario, el sufijo “hídrico” del resto aniónico se cambia por “uro”. Por ejemplo, el ácido clorhídrico deja el anión cloruro. HCl H+ + Cl- b) Si el sufijo del ácido es “oso”, el sufijo aniónico es “ito”. Por ejemplo, el anión del ácido hipoyodoso es hipoyodito. HIO H+ + ClOc) Si el nombre del ácido termina en “ico”, el resto aniónico se debe cambiar por “ato”. Por ejemplo, el ácido carbónico deja el residuo carbonato. H2CO3 2H+ + CO3= Oxisales Son compuestos ternarios que teóricamente resultan de la sustitución completa de los hidrógenos de un oxiácido por un elemento metálico o un radical con carácter metálico como el ion amonio, NH 4+. Pueden considerarse también como derivados de la reacción entre un hidróxido y un oxiácido. NaOH + HNO3 NaNO3 + H2O Para escribir el nombre y/o la fórmula de estas oxisales se usa el mismo procedimiento aplicado en los compuestos químicos vistos anteriormente. Ejemplos: Cu(NO3)2 Nitrato de cobre (II) Nitrato cúprico NaClO Hipoclorito de sodio Hipoclorito sódico NiSO4 Sulfato de níquel (II) Sulfato niqueloso Ca3(PO4)2 Fosfato de calcio Fosfato cálcico