SEMINARIO FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA EN QUÍMICA INORGÁNICA INTRODUCCIÓN A medida que el número de sustancias conocidas por el hombre ha ido en aumento, los químicos se han visto obligados a redactar una serie de normas que permitan nombrar y escribir los compuestos. Es decir, ha sido necesario establecer un lenguaje químico suficientemente sistematizado que permita nombrar cada sustancia con un nombre unívoco y diferenciado. Con este fin se creó en la I.U.P.A.C. (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) la Comisión de Nomenclatura de Química Inorgánica, encargada de revisar, normalizar y actualizar la Nomenclatura Química. Estas normas, si bien no son obligatorias, si son recomendables. Con ellas se trata de evitar cada vez más el uso se sistemas de nomenclatura antiguos o clásicos, y aun hoy vigentes. Por ese motivo, en este seminario se presentarán, a modo comparativo, los tres sistemas empleados en la nomenclatura química: tradicional, Stock y sistemático. NUMERO O ESTADO DE OXIDACIÓN Es el número de cargas que tendría un átomo en una molécula (o en un compuesto iónico) si los electrones fueran transferidos completamente. Es una carga eléctrica ficticia que se asigna a cada átomo, y sólo en el caso de un ion de un solo átomo, corresponde a la carga eléctrica real del ion. Equivale a la capacidad de combinación de un elemento con signo + o -, dependiendo de si es el más electropositivo o más electronegativo de los dos que forman el enlace. Los estados de oxidación (e.o.) se asignan siempre por átomos. Existen una serie de reglas sencillas para la asignación del número de oxidación: 1) En los elementos libres (estado no combinado): cero Ejemplos: H2, Br2, Na, K, O2, S8, P4 → e.o.: 0 2) Iones compuestos de un solo átomo: e.o. igual a la carga del ion. Ejemplos: Li+ → e.o.: +1 Ba2+ → e.o.: +2 O2- → e.o.: -2 3) Molécula neutra: el sumatorio de e.o.: 0 4) Ion poliatómico: el sumatorio de e.o. es igual a la carga neta del ión. Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Ejemplos: NH4+: ej. Cr2O72-: N= -3, H= 4·(+1)= 4, sumatorio= -3+4= +1 7·(-2) + 2·(x)= -2 → x= +6 → Cr2+6O7-2 5) Oxígeno: mayoría de compuestos: -2 (MgO, H2O) peróxido de hidrógeno (H2O2) e ión peróxido (O22-):-1 en combinaciones con el fluor: +2 6) Hidrógeno: e.o. +1 Enlazado a metales en compuestos binarios (LiH, CaH2....) e.o.: -1 En cuanto al resto de los elementos: 1) Metales alcalinos (grupo 1: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr): +1 2) Metales alcalinotérreos (grupo 2: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra): +2 3) Grupo 3: Sc, Y, La, Ac: +3 4) Lantanoides: Ce y Pr (+3 y +4), Nd (+2,+3 y +4), Pm (+3), Sm y Eu (+2, +3) Gd (+3), Tb y Dy (+3,+4), Ho y Er (+3), Tm y Yb (+2,+3), Lu (+3) 5) Actinoides: Th (+3 y +4), Pa (+3,+4 y +5), U, Np, Pu y Am (+3,+4,+5 y +6), Cm y Bk (+3 y +4), Cf, Es, Fm, Md (+3), Lo y Lr (?) 6) Grupo 4: Ti y Zr: +2, +3, +4 Hf: +3, +4 7) Grupo 5: +2, +3, +4 (también +5) Nb y Ta: +5 (también +3 y +4) 8) Grupo 6: Cr: +3 (también +2, +4, +5, +6) Mo y W: +3 y +6 (también +2, +4 y +5) 9) Grupo 7: Mn: +2, +4 (también +3, +5, +6, +7) Tc y Re: +4, +7 (también +5 y +6) 10) Grupos 8, 9, 10: Fe, Co, Ni: +2, +3 Ru, Os: +2 a +8 Rh, Ir: +3, +4, +6 Pd: +2 (también +4) Pt: +2, +4 y +6 11) Grupo 11: Cu: +1, +2 Ag: +1 Au: +1, +3 Seminario-2 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica 12) Grupo 12: Zn y Cd: +2 Hg: +1, +2 13) Grupo 13: Al y Ga: +3 B: +3 o –3 In y Tl: +1, +3 14) Grupo 14: C y Si: +4 y –4 Ge, Sn, Pb: +2, +4 15) Grupo 15: N y P: +3 y +5 (también N: +1, +2, +4, -3; P: +1, -3) 16) Grupo 16: S, Se, Te: +2, +4, +6, -2 Po: +2, +4 17) Grupo 17: F: -1 Cl, Br, I: -.negativos como iones haluro en compuestos: -1 -.positivos combinados con oxígeno (oxoaniones oxácidos: ClO-, ClO2-, ClO3-, ClO4-): +1, +3, +5, +7 y FORMULACIÓN 1. El componente electropositivo (catión) de la fórmula debe preceder al electronegativo, aunque en las lenguas latinas se sigue el orden contrario al nombrarlos. Existen algunas excepciones en los compuestos binarios entre no metales. Ejemplos: KBr bromuro de potasio CaO óxido de calcio NaNO3 nitrato de sodio KH hidruro de potasio 2. Como las moléculas son neutras (carga total nula), el número de oxidación aportado por la parte electronegativa debe ser igual, en valor absoluto, al aportado por la parte electropositiva. Para conseguirlo, el procedimiento más utilizado es intercambiar los números de oxidación, y como norma general, aunque con excepciones, simplificar los subíndices resultantes cuando sea posible. Ejemplos: Ca (2+) ; Cl (-1) → CaCl2 Pb (4+) ; O (-2) → Pb2O4 → PbO2 I → I2O7 (7+) ; O (-2) Seminario-3 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica NOMENCLATURA a. Nomenclatura sistemática. Se utilizan prefijos numerales griegos hasta doce, y de trece en adelante numeración arábiga: mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, octa, enea, deca, endeca, dodeca, 13, 14, etc. Están permitidos también hemi para la relación 1:2 y sesqui para 2:3. Los grupos de átomos se indican mediante prefijos numéricos multiplicativos (bis, tris, tetraquis, etc.) sobre todo si el nombre del grupo incluye otros prefijos numerales. Ejemplos: FeCl3 : tricloruro de hierro CaBr2 : dibromuro de calcio Cl2O5 : pentaóxido de dicloro Pb(OH)4 : tetrahidróxido de plomo Br2O7 : heptaóxido de dibromo N2O: monóxido de dinitrógeno o hemióxido de nitrógeno N2O3: trióxido de dinitrógeno o sesquióxido de nitrógeno b. Nomenclatura de Stock. Se coloca la valencia o número de oxidación en números romanos, entre paréntesis, a continuación del nombre del elemento. Cuando sea necesario se utiliza el número árabe cero. Si la valencia es constante no es necesario indicarla. Ejemplos: FeCl3 : cloruro de hierro (III) SnH2 : hidruro de estaño (II) Hg(OH)2 : hidróxido de mercurio (II) HClO2 : ácido dioxoclórico (III) H2SO4 : tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno N2O: óxido de nitrógeno (I) N2O3: óxido de nitrógeno (III) K4[Fe(CN)6]: hexacianoferrato (II) de potasio Seminario-4 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Na4[Ni(CN)4]: tetracianoniquelato (0) de sodio c. Nomenclatura tradicional. Es el sistema más antiguo y consiste en designar el estado de mayor número de oxidación por la terminación ico y el de menor número de oxidación mediante la terminación oso; cuando existe un solo número de oxidación puede emplearse la terminación ico. La I.U.P.A.C. ha desaconsejado su utilización, pues es confusa cuando el elemento tiene más de dos números de oxidación, no es aplicable a los compuestos de coordinación y exige recordar todas los números de oxidación. Por tradición sigue utilizándose, pero es conveniente abandonarla. Ejemplos: FeCl3 : cloruro férrico CuO : óxido cúprico Pb(OH)2 : hidróxido plumboso HgH2 : hidruro mercúrico SnSO4 : sulfato estannoso SUSTANCIAS SIMPLES Aquellas constituidas por átomos de un solo elemento. Ciertos elementos se presentan a veces en agrupaciones de distinto número de átomos, denominadas formas alotrópicas. Ciertos elementos presentan isótopos: átomos que tienen el mismo número atómico (número protones y electrones) pero distinto peso atómico (número de neutrones) Otras sustancias simples forman redes de un gran número de átomos: metales (enlace metálico) y otras sustancias simples como grafito, diamante, silicio, etc. Se representan mediante el símbolo del elemento. Ejemplos: Símbolo oNombre tradicional oNombre sistemático H2 hidrógeno dihidrógeno F2 fluor difluor Seminario-5 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Cl2 cloro dicloro Br2 bromo dibromo I2 yodo diyodo N2 nitrógeno dinitrógeno O2 oxígeno dioxígeno ozono trioxígeno S8 azufre λ ciclo-octaazufre Sn azufre µ poliazufre P4 fósforo blanco tetrafósforo deuterio dideuterio tritio ditritio alótropos O3 D2 o 2 1H isótopos T2 o 3 1H COMBINACIONES BINARIAS DE HIDRÓGENO: HIDRUROS El hidrógeno presenta la peculiaridad de poder ceder con facilidad su único electrón, pero también tiene la capacidad de captar un electrón de otro átomo para presentar estructura del gas noble helio. A estas combinaciones de H con cualquier otro elemento se les denominan hidruros, y pueden ser hidruros metálicos y no metálicos. HIDRUROS METÁLICOS Compuestos formados por un metal e hidrógeno. El hidrógeno actúa con número de oxidación -1. • • Formulación: el símbolo del metal precede al del H (intercambiar el número de oxidación). Nomenclatura: Hidruro ... Ejemplos: Nomenclatura sistemática: dihidruro de plomo Nomenclatura de Stock: hidruro de plomo (II) PbH2 Seminario-6 Nomenclatura tradicional: hidruro plumboso Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica SnH4 N. sistemática: tetrahidruro de estaño N. de Stock: hidruro de estaño (IV) N. tradicional: hidruro estánnico KH N. sistemática: hidruro de potasio N. de Stock: hidruro de potasio N. tradicional: hidruro de potasio o hidruro potásico HIDRUROS NO METÁLICOS Compuestos formados por hidrógeno y un no metal. • En hidruros, y en general en todos los compuestos entre dos no metales, se escribe primero, y se nombra en segundo lugar, el elemento que aparece primero en la relación: B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F • Hidruros de F, Cl, Br, I, Se, S, Te : (fluoruro, cloruro, ...). terminación en uro de estos no metales Las disoluciones acuosas de estos compuestos tienen carácter ácido y se les conoce vulgarmente como hidrácidos: ácido no metal-hídrico Ejemplos: HF : fluoruro de hidrógeno o ácido fluorhídrico en disolución acuosa (Fórmula real H2F2 sin simplificar) HCl: cloruro de hidrógeno o ácido clorhídrico en disolución acuosa. HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te HCN: cianuro de hidrógeno o ácido cianhídrico en disolución acuosa (ver aniones poliatómicos) • Hidruros de O, N, P, As, Sb, C, Si, B: nomenclatura sistemática o nombres propios aceptados por la I.U.P.A.C. H2O agua NH3 amoníaco trihidruro de nitrógeno Seminario-7 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica N2H4 hidrazina PH3 fosfina trihidruro de fósforo AsH3 arsina trihidruro de arsénico SbH3 estibina trihidruro de antimonio BH3 borano trihidruro de boro CH4 metano tetrahidruro de carbono SiH4 silano tetrahidruro de silicio Si2H6 disilano hexahidruro de disilicio B2H6 diborano hexahidruro de diboro P2H4 difosfina tetrahidruro de difósforo As2H4 diarsina tetrahidruro de diarsénico En los compuestos binarios entre no metales es preferible no emplear la nomenclatura de Stock, por eso no la utilizamos en los hidruros de los no metales. COMBINACIONES BINARIAS HIPERÓXIDOS DE OXÍGENO: ÓXIDOS, PERÓXIDOS E ÓXIDOS Compuestos de oxígeno y cualquier otro elemento, metálico o no metálico. • Oxígeno: número de oxidación -2. • El O es el elemento más electronegativo a excepción del F. El elemento unido al oxígeno figura en primer lugar en la fórmula de los óxidos. Excepción: OF2 O2F2 difluoruro de oxígeno difluoruro de dioxígeno metálicos (básicos) Óxidos: no metálicos (ácidos) Seminario-8 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica ÓXIDOS METÁLICOS U ÓXIDOS BÁSICOS Ejemplos: CuO PbO2 ! óxido de cobre (II) ! monóxido de cobre ! óxido cúprico ! óxido de plomo (IV) ! dióxido de plomo ! óxido plúmbico CaO ! óxido de calcio en las tres nomenclaturas ! también óxido cálcico en la tradicional óxido de hierro (III) ! Fe2O3 ! trióxido de dihierro o sesquióxido de hierro ! óxido férrico ÓXIDOS ÁCIDOS U ÓXIDOS NO METÁLICOS • Igual que los óxidos metálicos. La única diferencia, en la nomenclatura tradicional: anhídridos. • Prefijos y terminaciones (nomenclatura tradicional): a) El no metal tiene dos números de oxidación distintos: -oso, -ico. (de menor a mayor). • b) " " " " 3" " " " : hipo...oso, -oso, -ico. c) " " " " 4" " " " : hipo...oso, -oso,-ico, per...ico. La terminología clásica está “prohibida” por la I.U.P.A.C. pero sigue siendo utilizada por muchos libros de Química. • Los nombres clásicos de los ácidos están relacionados con los anhídridos. Ejemplos: As (+3, +5) As2O3 anhídrido arsenioso As2O5 " SO S (+2, +4, +6) arsénico anhídrido hiposulfuroso SO2 " sulfuroso SO3 " sulfúrico Cl2O anhídrido hipocloroso Cl (+1, +3, +5, +7) Cl2O3 " cloroso Cl2O5 " clórico Cl2O7 " perclórico Seminario-9 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Ejemplos de las tres nomenclaturas: N. sistemática N. de Stock N. tradicional Cl2O7 heptaóxido de dicloro óxido de cloro (VII) anhídrido perclórico SO monóxido de azufre óxido de azufre (II) anhídrido sulfuroso N2O monóxido de dinitrógeno óxido de nitrógeno (I) anhídrido hiponitroso Ejemplos de la simplificación que supone el uso de las normas I.U.P.A.C.: N. sistemática N. de Stock N. tradicional N2O monóxido de dinitrógeno NO monóxido de nitrógeno " " " (II) N2O3 trióxido de dinitrógeno " " " (III) anhídrido nitroso N2O4 tetraóxido de dinitrógeno " " " (IV) tetróxido de nitrógeno NO2 " " " (IV) dióxido de nitrógeno " " (V) Compuestos formados por un metal con el ion peroxo, O 22 − . óxido de nitrógeno (I) óxido nitroso dióxido de nitrógeno N2O5 pentaóxido de dinitrógeno " óxido nítrico anhídrido nítrico PERÓXIDOS • El oxígeno presenta en este caso un número de oxidación de -1. • Se conocen peróxidos de los metales de los grupos 1, 2, 11 y 12 del Sistema Periódico. • Se forman y se nombran como los óxidos metálicos, sustituyendo el ion los óxidos metálicos por el ion O 2 − de O 22 − , y la palabra óxido por peróxido. • El subíndice 2 del ion peroxo no puede simplificarse. • Este es un caso particular en el que no se utiliza la nomenclatura sistemática. Ejemplos: N. de Stock Li2O2 peróxido de litio N. tradicional peróxido de litio HgO2 " " mercurio (II) " mercúrico CaO2 " " calcio " cálcico ZnO2 " " cinc " de cinc Na2O2 " " sodio " sódico Cu2O2 " " cobre (I) " cuproso H2O2 " " hidrógeno Seminario-10 agua oxigenada Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica HIPERÓXIDOS o SUPERÓXIDOS Son la unión de metales alcalinos y alcalinotérreos más electropositivos (Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba) con el ion O 2− (hiperóxido). Los hiperóxidos son paramagnéticos, tienen un electrón desapareado. • El subíndice 2 del ion hiperóxido no puede simplificarse. • Las nomenclaturas Stock y sistemática coinciden, y tampoco se utiliza la nomenclatura sistemática. Ejemplos: NaO2 hiperóxido de sodio RbO2 hiperóxido de rubidio KO2 hiperóxido de potasio CaO4 hiperóxido de calcio OTRAS COMBINACIONES BINARIAS COMPUESTOS METAL - NO METAL • En la fórmula el símbolo del metal precede al del no metal. • Los no metales actúan con el número de oxidación negativo. Los metales emplean números de oxidación positivos. • Se nombran haciendo terminar en el sufijo uro el nombre del no metal y aplicando las normas para cada nomenclatura. Ejemplos: N. de Stock N. sistemática N. tradicional FeF3 fluoruro de hierro (III) trifluoruro de hierro fluoruro férrico BaCl2 cloruro de bario dicloruro de bario cloruro bárico CuI yoduro de cobre (I) monoyoduro de cobre yoduro cuproso CoS sulfuro de cobalto (II) monosulfuro de cobalto sulfuro cobaltoso CaSe seleniuro de calcio seleniuro de calcio seleniuro cálcico Li3N nitruro de litio nitruro de trilitio nitruro de litio NiAs arseniuro de níquel (III) monoarseniuro de níquel arseniuro niquélico Ca3P2 fosfuro de calcio difosfuro de tricalcio fosfuro cálcico SnS sulfuro de estaño (II) monosulfuro de estaño sulfuro estannoso HgI2 yoduro de mercurio (II) diyoduro de mercurio yoduro mercúrico MnBr2 bromuro de manganeso (II) dibromuro de manganeso bromuro manganoso Seminario-11 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica COMPUESTOS NO METAL - NO METAL • Se escribe primero, y se nombre en segundo lugar, el elemento que aparece primero en la siguiente secuencia: B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F (no sigue rigurosamente un orden creciente de electronegatividades). • Se puede utilizar la nomenclatura de Stock pero se recomienda el uso exclusivo de la nomenclatura sistemática. Ejemplos: N. sistemática N. de Stock PCl5 pentacloruro de fósforo cloruro de fósforo (V) BrF3 trifluoruro de bromo fluoruro de bromo (III) BrCl monocloruro de bromo cloruro de bromo (I) IF7 heptafluoruro de yodo fluoruro de yodo (VII) SF6 hexafluoruro de azufre fluoruro de azufre (VI) CS2 disulfuro de carbono sulfuro de carbono (IV) SI2 diyoduro de azufre yoduro de azufre (II) AsBr3 tribromuro de arsénico bromuro de arsénico (III) As2S3 trisulfuro de diarsénico sulfuro de arsénico (III) NCl3 tricloruro de nitrógeno cloruro de nitrógeno (III) BCl3 tricloruro de boro cloruro de boro BrF monofluoruro de bromo fluoruro de bromo (I) COMPUESTOS METAL - METAL • Los compuestos metal-metal, o compuestos intermetálicos, reciben el nombre general de aleaciones. • En la fórmula se escribe en primer lugar el metal situado más a la izquierda en el Sistema Periódico, y si los metales pertenecen al mismo grupo, en orden decreciente de pesos atómicos. Ejemplos: Seminario-12 CoZn2 , Cu5Sn , AgZn , Cu9Al4 , Li10Pb3 , CuZn . Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica COMPUESTOS TERNARIOS HIDRÓXIDOS Combinación de los metales con el ion hidróxido, OH- , que actúa con número de oxidación -1. • Debido a su carácter básico reciben el nombre de bases. • Se formulan y nombran siguiendo las normas básicas y empleando la palabra genérica hidróxido. Ejemplos N. de Stock Hg(OH)2 hidróxido de mercurio (II) N. sistemática N. tradicional dihidróxido de mercurio hidróxido mercúrico hidróxido de potasio hidróxido potásico Cr(OH)3 hidróxido de cromo (III) trihidróxido de cromo hidróxido crómico Sn(OH)4 hidróxido de estaño (IV) tetrahidróxido de estaño hidróxido estánnico Ba(OH)2 hidróxido de bario dihidróxido de bario hidróxido bárico CuOH monohidróxido de cobre hidróxido cuproso Pb(OH)2 hidróxido de plomo (II) dihidróxido de plomo hidróxido plumboso Ti(OH)4 hidróxido de titanio (IV) tetrahidróxido de titanio hidróxido titánico AgOH hidróxido de plata hidróxido de plata hidróxido de plata Pt(OH)4 hidróxido de platino (IV) tetrahidróxido de platino hidróxido platínico hidróxido de potasio KOH hidróxido de cobre (I) OXOÁCIDOS Compuestos que manifiestan carácter ácido y que contienen oxígeno en su molécula. • Fórmula general: HaXbOc, donde X es casi siempre un no metal y a veces un metal de transición que utiliza sus números de oxidación más altos. Nomenclatura tradicional. • La fórmula de los oxoácidos se obtiene sumando agua a la molécula del correspondiente anhídrido (óxido ácido) y simplificando cuando sea posible. • Se sustituye la palabra anhídrido por la de ácido. Seminario-13 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Ejemplos: Cl2O3 + H2O → H2Cl2O4 → HClO2 anhídrido cloroso + agua = ácido cloroso Br2O5 + H2O → H2Br2O6 → HBrO3 anhídrido brómico + agua = ácido brómico Cl2O7 + H2O → H2Cl2O8 → HClO4 anhídrido perclórico + agua = ácido perclórico SO3 + H2O → H2SO4 anhídrido sulfúrico + agua = ácido sulfúrico Cl2O + H2O → H2Cl2O2 → HClO anhídrido hipocloroso + agua = ac. hipocloroso Prefijos meta, orto y di (piro). • Prefijos meta y orto: para distinguir ácidos de un mismo anhídrido que difieren por su contenido en agua. meta: 1 molécula de agua ; orto: 3 moléculas de agua • El prefijo orto puede omitirse al nombrar el ácido. Ejemplos: P2O5 + H2O → H2P2O6 → HPO3 ácido metafosfórico P2O5 + 3 H2O → H6P2O8 → H3PO4 ácido ortofosfórico o ácido fosfórico B2O3 + 3 H2O → H6B2O6 → H3BO3 ácido ortobórico o ácido bórico • Sin embargo, el ácido ortosilícico, comúnmente llamado ácido silícico, se forma por combinación del anhídrido silícico con 2 moléculas de agua: SiO2 + 2 H2O → H4SiO4 • Prefijo di ( o piro): ácido formado por la unión de dos moléculas de ácido con eliminación de una molécula de agua. Ejemplos: 2 H3PO4 (H6P2O8) → H4P2O7 + H2O ácido difosfórico o ácido pirofosfórico 2 H2SO4 (H4S2O8) → H2S2O7 + H2O ácido disulfúrico o ácido pirosulfúrico • En algunos casos, también puede entenderse como la combinación del anhídrido con 2 moléculas de agua: P2O5 + 2 H2O → H4P2O7 Tioácidos Oxoácidos en los que se ha sustituido uno o más grupos oxígenos (O2-) por azufre (S2-). • Se nombran como el oxoácido introduciendo el prefijo tio. El número de átomos de S introducidos se indica mediante prefijos. Seminario-14 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Ejemplos: H2SO4 +S 2- -O 2- H2S2O3 (H2SO3S) H3AsO4 -4O ác. sulfúrico ác. tiosulfúrico -O +S +4S H3PO3S 2- ác. arsénico 2- H3AsS4 2- ác. tetratioarsénico ác. monotiofosfórico 22- H3PO4 +2 S -2 O ác. fosfórico 2+3S 2-3O 2- H3PO2S2 ác. ditiofosfórico H3POS3 ác. tritiofosfórico • El O 2 - puede sustituirse por Se y Te. Ejemplos: H2SO4 + 2 Se -2O 2+ + Te H2SO2Se2 H2SO4 H2SO3Te 2- -O ác. sulfúrico ác. diseleniosulfúrico monotelurosulfúrico 2+ ác. sulfúrico 2- ác. Peroxoácidos 2- Oxoácidos en los que se ha sustituido un oxígeno (O (O ) . ) por un grupo peroxo 2− 2 • Se nombran anteponiendo el prefijo peroxo. Ejemplos: 2− 2− H2SO4 + O2 . -O H2SO3(O2) = H2SO5 2- ác. sulfúrico HNO3 + O2 -O ác. peroxosulfúrico HNO2(O2) = HNO4 2- ác. nítrico ác. peroxonítrico 2− H2S2O7 + O2 -O ác. disulfúrico 2- H2S2O6(O2) = H2S2O8 ác. peroxodisulfúrico Seminario-15 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica • La fórmula del ácido peroxodisulfúrico no se simplifica, pues el subíndice 2 del grupo peroxo no puede alterarse. Halogenoácidos: Ácidos en los que se ha sustituido átomos de O por halógenos. Se tratarán más adelante en la nomenclatura sistemática. Derivados funcionales de los ácidos: Resultan de la sustitución de grupos OH de los ácidos por otros átomos o grupos de átomos (F, Cl, Br, NH2 , ...) Ejemplos: H2SO4 + Cl - - OH ác. sulfúrico HSO3Cl H2SO4 + NH2 - - OH ác. clorosulfúrico 2- HSO3NH2 - ác. sulfúrico ác. amidosulfúrico NOMBRES TRADICIONALES ADMITIDOS POR LA I.U.P.A.C. H3BO3 ác. ortobórico H2SO5 peroxo(mono)sulfúrico (HBO2)n ács. metabóricos H2S2O7 disulfúrico (pirosulfúrico) (HBO2)3 trimetabórico H2S2O8 peroxodisulfúrico HOCN ciánico H2S2O3 tiosulfúrico HNOC isociánico H2S2O6 ditiónico HONC fulmínico H2SO3 sulfuroso H4B2O4 hipobórico H2S2O5 disulfuroso (pirosulfuroso) H2CO3 carbónico H2S2O2 tiosulfuroso H4SiO4 ortosilícico H2S2O4 ditionoso (H2SiO3)n metasilícicos H2SO2 sulfoxílico HNO3 nítrico H2SxO6 politiónicos (x = 3, 4,...) HNO4 peroxonítrico H2SeO4 selénico HNO2 nitroso H2SeO3 selenioso HOONO peroxonitroso H6TeO6 (orto)telúrico H2NO2 nitroxílico H2CrO4 crómico H2N2O2 hiponitroso H2Cr2O7 dicrómico H3PO4 (orto)fosfórico HClO4 perclórico H4P2O7 difosfórico (pirofosfórico) HClO3 clórico Seminario-16 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica H5P3O10 trifosfórico HClO2 cloroso Hn+2PnO3n+1 polifosfóricos HClO hipocloroso (HPO3)n metafosfóricos HBrO3 brómico (HPO3)3 trimetafosfórico HBrO2 bromoso (HPO3)4 tetrametafosfórico HBrO hipobromoso H3PO5 peroxo(mono)fosfórico H5IO6 (orto)peryódico H4P2O8 peroxodifosfórico HIO3 yódico H4P2O5 difosforoso (pirofosforoso) HIO hipoyodoso H3AsO4 arsénico HMnO4 permangánico H3AsO3 arsenioso H2MnO4 mangánico HSb(OH)6 hexahidroxoantimónico HTcO4 pertecnécico H2SO4 sulfúrico H2TcO4 tecnécico H3PO3 (H2PHO3) fosforoso HReO4 perrénico H3PO2 (HPH2O2) hipofosforoso H2ReO4 rénico Nomenclatura sistemática. • El nombre del ácido se obtiene indicando el número de átomos de oxígeno (oxo) con prefijos numerales griegos; a continuación, el nombre del átomo central (X) terminado en ato, y el número de oxidación del átomo central mediante la notación de Stock; el nombre finaliza con la expresión de hidrógeno. Ejemplos: HClO4 tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno HBrO3 trioxobromato (V) de hidrógeno H2CrO4 tetraoxocromato (VI) de hidrógeno H2SO4 , H3VO4 , H3BO3 , H2CO3 • Los prefijos hipo, per, meta, orto y di no son necesarios. Ejemplos: HPO3 trioxofosfato (V) de hidrógeno (N. clásica: ác. metafosfórico) H2Cr2O7 heptaoxodicromato (VII) de hidrógeno (ácido dicrómico) Tioácidos. • Se nombra con los mismos criterios, indicando el número de átomos de S (tio) con prefijos. Seminario-17 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Ejemplos: H3PO2S2 dioxoditiofosfato (V) de hidrógeno H2S2O3 ó H2SO3S trioxotiosulfato (VI) de hidrógeno Peroxoácidos. • Siguiendo las mismas normas, pero indicando el número de grupos peroxo existentes. Ejemplos: H2SO5 ó H2SO3(O2) trioxoperoxosulfato (VI) de hidrógeno H3PO5 ó H3PO3(O2) trioxoperoxofosfato (V) de hidrógeno HNO4 ó HNO2(O2) dioxoperoxonitrato (V) de hidrógeno H4P2O8 ó H4P2O6(O2) hexaoxoperoxodifosfato (V) de hidrógeno Halogenoácidos. • Se sigue las mismas normas, indicando el número de átomos de halógeno. Ejemplos: H2PtCl4 tetracloroplatinato (II) de hidrógeno H2SnCl6 hexacloroestannato (IV) de hidrógeno HAuCl4 tetracloroaurato (III) de hidrógeno Nomenclatura sistemática funcional. • Semejante a la nomenclatura sistemática, con las siguientes diferencias: - Se suprime la terminación de hidrógeno y se incluye el nombre ácido. - Se sustituye la terminación ato, por ico, en el nombre del átomo central. Ejemplos: HClO4 ácido tetraoxoclórico (VII) HBrO3 ácido trioxobrómico (V) H3VO4 ácido tetraoxovanádico (V) H2CO3 ácido trioxocarbónico (IV) H2Cr2O7 ácido heptaoxodicrómico (VI) HNO4 ó HNO2(O2) ácido dioxoperoxonítrico (V) Seminario-18 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica A modo de resumen, algunos ejemplos de los tres sistemas de nomenclatura son: N. sistemática N. sistemática funcional N. tradicional HBrO oxobromato (I) de hidrógeno ácido oxobrómico ácido hipobromoso HClO2 dioxoclorato (III) de h. ác. dioxoclórico (III) ác. cloroso HClO3 trioxoclorato (V) de h. ác. trioxoclórico (V) ác. clórico HClO4 tetraoxoclorato (VII) de h. ác. tetraoxoclórico (VII) ác. perclórico H2SO3 trioxosulfato (IV) de h. ác. trioxosulfúrico (IV) ác. sulfuroso H2SeO4 tetraoxoseleniato (VI) de h. ác. tetraoxoselénico (VI) ác. selénico HNO2 dioxonitrato (III) de h. ác. dioxonítrico (III) ác. nitroso H5P3O10 decaoxotrifosfato (VI) de h. ác. decaoxotrifosfórico (VI) ác. trifosfórico H4SiO4 tetraoxosilicato de hidrógeno ác. tetraoxosilícico ác. ortosilícico HMnO4 tetraoxomanganato (VII) de h. ác. tetraoxomangánico (VII) ác. permangánico H2ReO4 tetraoxorreniato (VI) de h. ác. tetraoxorrénico (VI) ác. rénico H3AsS3 tritioarseniato (III) de h. ác. tritioarsénico (III) ác. tritioarsenioso H3PO5 trioxoperoxofosfato (V) de h. ác. trioxoperoxofosfórico (V) ác. peroxofosfórico H2S2O2 dioxotiosulfato (IV) de h. ác. dioxotiosulfúrico (IV) ác. tiosulfuroso H6TeO6 hexaoxotelurato (VI) de h. ác. hexaoxotelúrico (VI) ác. ortotelúrico H2WO4 tetraoxowolframato (VI) de h. ác. tetraoxowolfrámico ác. wolfrámico SALES. Son compuestos que están formados por la unión de un catión y un anión. Este último procede de un ácido que ha perdido, total o parcialmente, sus hidrógenos. SALES NEUTRAS. El anión procede de un ácido que ha perdido todos sus hidrógenos. • Ya hemos comentado las sales haloideas (compuestos binarios metal-no metal). Ejemplos: FeF3 , CuI2 , Ni2S3 , AgBr. • Si el anión procede de un oxoácido, que ha perdido todos sus hidrógenos, las sales correspondientes se llaman oxosales neutras. Ejemplos: cromato de cobre (II) Cu2(CrO4)2 → CuCrO4 clorato de hierro (III) Fe(ClO3)3 sulfato de potasio K2SO4 dioxonitrato (III) de mercurio (I) HgNO2 heptaoxodifosfato (V) de aluminio Al4(P2O7)3 Seminario-19 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica trioxocarbonato (IV) de plomo (IV) Pb2(CO3)4 → Pb(CO3)2 trioxoarseniato (III) de amonio (NH4)3AsO3 • En la nomenclatura tradicional se sustituyen las terminaciones oso e ico de los ácidos por ito y ato, respectivamente. Ejemplos: Ca(NO3)2 nitrato de calcio, nitrato cálcico, trioxonitrato (V) de calcio Cu3BO3 borato de cobre (I), borato cuproso, trioxoborato (III) de cobre (I) ZnS2O3 tiosulfato de cinc, trioxosulfato (VI) de cinc K2Cr2O7 dicromato de potasio, dicromato potásico, heptaoxodicromato (VI) de potasio Sn(ClO)2 hipoclorito de estaño (II), hipoclorito estannoso, monoxoclorato (I) de estaño (II) Na2SiO3 metasilicato de sodio, metasilicato sódico, trioxosilicato de sodio (NH4)2SO3 sulfito de amonio, sulfito amónico, trioxosulfato (IV) de amonio • Cuando un grupo de átomos es afectado de un subíndice, se pueden utilizar los prefijos griegos bis, tris, tetraquis,... Ejemplos: Ca(NO3)2 bis[trioxonitrato (V)] de calcio Sn(ClO)2 bis[monoxoclorato (I)] de estaño Ga4(P2O7)3 tris[heptaoxodifosfato (VI)] de galio Ba3(ASO4) bis[tetraoxoarseniato (V)] de bario SALES ÁCIDAS. El anión conserva algún hidrógeno del ácido de procedencia; por tanto, sólo forman sales ácidas los ácidos que contienen 2 o más hidrógenos. • Se nombran igual que las sales neutras anteponiendo los prefijos hidrógeno, dihidrógeno, etc., según el número de hidrógenos que queden sin sustituir. Ejemplos: KHSO4 hidrogenosulfato de potasio, hidrogeno tetraoxosulfato (VI) de potasio NaHCO3 hidrogenocarbonato de sodio, hidrogenotrioxocarbonato (IV) de sodio CaHPO4 monohidrogenofosfato de calcio, monohidrogenotetraoxofosfato (V) de calcio NaH2PO4 dihidrogenofosfato de sodio, dihidrogenotetraoxofosfato (V) de sodio AgHS hidrogenosulfuro de plata Seminario-20 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Cu(HSO4)2 hidrogenosulfato de cobre (II), hidrogenotetraoxosulfato (VI) de cobre (II), bis[hidrogenotetraoxosulfato (VI)] de cobre Ba(H2PO4)2 dihidrogenofosfato de bario, dihidrogenotetraoxofosfato (V) de bario, bis[dihidrogenotetraoxofosfato (V)] de bario • Pueden nombrarse también intercalando la palabra ácido después del nombre clásico del anión. Ejemplos: NaHSO4 sulfato ácido de sodio RbHCO3 carbonato ácido de rubidio KH2PO4 fosfato diácido de potasio CaHPO4 fosfato ácido de calcio • Tradicionalmente, empleando el prefijo bi (para un solo hidrógeno). Ejemplos: NaHCO3 bicarbonato de sodio KHSO4 bisulfato de potasio Ca(HSO3)2 bisulfito de calcio SALES DOBLES, TRIPLES, etc. Son sales en las que hay más de un catión y/o más de un anión. • Al nombrar estas sales se citan primero todos los aniones, en orden alfabético, y después todos los cationes, también en orden alfabético, sin tener en cuenta los prefijos. Después del nombre del anión se puede añadir el adjetivo doble, triple, etc, (número de especies catiónicas). • Las fórmulas se escriben situando los cationes delante de los aniones y teniendo en cuenta las siguientes reglas: a) Los cationes de igual carga se sitúan en orden decreciente de números atómicos, colocando al final los cationes poliatómicos. Si los cationes tienen distintas cargas se colocan en orden creciente de cargas. b) Los aniones se sitúan en el orden siguiente: 1º) H 2º) O 2 3º) OH 4º) Otros aniones inorgánicos monoatómicos, en el orden ya visto en los compuestos no metal-no metal: B, Si, C, Sb, As, P, N, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, F. Seminario-21 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica 5º) Aniones inorgánicos formados por dos o más elementos, diferentes del OH -, situando primero los de menor número de átomos. 6º) Aniones orgánicos. Ejemplos: KMgCl3 cloruro (doble) de magnesio-potasio KNaCO3 carbonato (doble) de potasio-sodio, trioxocarbonato (doble) de potasio-sodio CsBa(NO3)3 nitrato (doble) de bario-cesio, trioxonitrato (V) de bario-cesio, tris[trioxonitrato (V)] de bario-cesio KNaFeS2 sulfuro (triple) de hierro (II)-potasio-sodio BiIBrCl bromuro-cloruro-yoduro de bismuto AlFSO4 fluoruro-sulfato de aluminio K6BrF(SO4)2 bromuro-fluoruro-bis(sulfato) de potasio HgCl(PO4)3 cloruro-tris(fosfato) de mercurio (II) SALES BÁSICAS. (Sales óxidos y sales hidróxidos). Son sales dobles que contienen los aniones O 2 - y OH -. • Se nombran y formulan igual que las sales dobles, pues realmente son un caso particular de aquellas. También con los prefijos oxi e hidroxi. Ejemplos: Mg(OH)Cl cloruro-hidróxido de magnesio, hidroxicloruro de magnesio BiOCl cloruro-óxido de bismuto, oxicloruro de bismuto PbOCO3 carbonato-óxido de plomo (IV), oxicarbonato de plomo (IV) Cu2(OH)PO4 hidróxido-fosfato de cobre (II), hidroxifosfato de cobre (II) Co4(OH)6SO4 hexahidróxido-sulfato de cobalto (II), hexahidroxisulfato de cobalto (II) CATIONES POLIATÓMICOS Los cationes son especies químicas que han perdido electrones ganando carga positiva neta. Pueden ser mono o poliatómicos. Seminario-22 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica H+ Li + Cu+ Cu 2+ Fe2+ Nomenclatura sistemática Nomenclatura antigua ión o catión hidrógeno ión cuproso ión o catión litio ión cúprico ión o catión cobre (I) ión ferroso ión o catión cobre (II) ión férrico ión o catión hierro (II) 3+ Fe ión o catión hierro (III) NO+ Nomenclatura sistemática Nomenclatura antigua catión monooxonitrógeno (III) catión nitrosilo 2+ NO catión dioxonitrógeno (V) catión nitroílo SO2+ catión monoxoazufre (IV) catión sulfinilo o tionilo SO22+ catión dioxoazufre (VI) catión sulfonilo o sulfurilo Otros ejemplos admitidos por la I.U.P.A.C. son: ClO + clorosilo NO + nitrosilo ClO2+ clorilo NO2+ nitrilo ClO3+ perclorilo NS + tionitrosilo IO + IO2+ SO 2+ SO22 + 3+ iodosilo PO iodilo CO 2 + 2+ tionilo (sulfinilo) CS sulfurilo (sulfonilo) PS 3 + + fosforilo carbonilo tiocarbonilo tiofosforilo S2O52 + pirosulfurilo CN SeO 2 + seleninilo NH4+ amonio selenonilo PH4+ fosfonio SeO22 + cianógeno ANIONES POLIATÓMICOS Los aniones son especies químicas cargadas negativamente. Pueden ser mono atómicos (acabados en uro: hidruro H-, cloruro Cl-) o poliatómicos. Existen diferentes nomenclaturas, como la ito-ato en función de la terminación ico-oso de la nomenclatura tradicional. Seminario-23 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica nomenclatura ito-ato nombre sistemático proviene de... ClO- ión hipoclorito ión monoxoclorato (I) HClO áci. hipocloroso SO32- ión sulfito ión trioxosulfato (IV) H2SO3 ácido sulfuroso ClO3- ión clorato ión trioxoclorato (V) HClO3 ácido clórico SO42- ión sulfato ión tretaoxosulfato(VI) H2SO4 ácido sulfúrico Otros ejemplos admitidos por la I.U.P.A.C. son: S22 I3 disulfuro - N3NH 2- NH2NHOH N2H3 - - C22 - acetiluro - cianuro triyoduro CN azida (aziduro) OH - hidróxido imida (imiduro) O22 - peróxido amida (amiduro) O2- superóxido hidroxilamida (hidroxilamiduro) O3- ozónido hidracina (hidraziduro) O2H - hidroperóxido COMPUESTOS DE COORDINACIÓN La mayoría de los iones de metales de transición tienen orbitales d vacantes que pueden aceptar, por compartición, pares electrónicos. De éstos, muchos actúan como ácidos de Lewis formando enlaces covalentes coordinados en compuestos de coordinación, también llamados complejos de coordinación. El ácido de Lewis constituye el átomo central de un compuesto de coordinación. Las bases de Lewis (donadoras de electrones) pueden ser moléculas o aniones (y raramente cationes) y reciben el nombre de ligandos. Los átomos donadores de los ligandos son los que aportan la densidad electrónica en forma de pares electrónicos al átomo central. Algunos ejemplos de ligandos sencillos, con sus átomos donadores en negrita, son: NH3 OH2 C≡O PH3 N=O ClFC≡N- Nombre común Nombre como ligando amoniaco ammín agua acua monóxido de carbono carbonil fosfina fosfín óxido nítrico nitrosil cloruro cloro fluoruro fluoro cianuro ciano Seminario-24 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica C≡NOll :N - O Oll :N – O o cianuro isociano nitrito O- nitro ll :N - O nitrito nitrito Los ligandos puede ser monodentados o unidentados, bidentados o polidentados, según posean uno, dos ó varios átomos donadores unidos al ion central. Cuando dos o más átomos donadores de un ligando polidentado se unen al mismo átomo o ion metálico central, el ligando se llama quelato y el complejo pasa a denominarse complejo quelato. El índice o número de coordinación indica el número de átomos donadores que se encuentran combinados al átomo central, pero no necesariamente el número de ligandos. Éste varía de un átomo central a otro, e incluso de un estado de oxidación a otro, dándose el caso de que un mismo átomo central, dependiendo de la naturaleza de los ligandos, puede tener distintos índices de coordinación. Los índices de coordinación más frecuentes son 4, 5 y 6, mientras que 2 y 3 son poco usuales. La disposición geométrica en torno al ión central queda definida por el índice de coordinación. La esfera de coordinación incluye al átomo central y sus ligandos, pero no a los contraiones no coordinados. Así por ejemplo, la esfera de coordinación del hexacianoferrato(III) de potasio, K3[Fe(CN)6], es el ión hexacianoferrato(III) [Fe(CN)6]3-. El índice de coordinación del Fe3+ en el ión hexacianoferrato es 6. Nótese que el número romano III indica el estado de oxidación del hierro. En la figura 1 se muestran algunos ligandos y esferas de coordinación. Ligandos Clasificación Esfera de coordinación H2 N H N CH CH NH 2 2 2 2 bidentado Co N H2 etilendiamina (en) Estado de Índice de oxidación de M coordinación de M 3+ CH2 +3 6 +2 4 CH2 3 3+ [Co(en)3] ion tris(etilendiamina)cobalto (III) H2 N - Br etilendiamina (en) unidentado H N CH CH NH bidentado 2 2 2 etilendiamina (en) 2 Cu 0 CH2 N CH2 H2 Br 2 [Cu Br2(en)] dibromoetilendiaminacobre (II) Figura 1. Algunos ligandos y esferas de coordinación Seminario-25 Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica Nomenclatura sistemática: 1. Los aniones se nombran antes que los cationes, con un espacio entre sus nombres. 2. Al nombrar la esfera de coordinación, los ligandos se nombran en orden alfabético. Los prefijos di= 2, tri= 3, tetra= 4, etc, especifican el número de cada clase de ligandos sencillos (unidentados). Para ligandos complicados (agentes quelatos polidentados) se usan otros prefijos: bis= 2, tris= 3, tetraquis= 4, pentaquis= 5, hexaquis= 6. Los nombres de ligandos complicados se encierran entre paréntesis. Los prefijos numéricos no se usan para el orden alfabético. Cuando un prefijo indica el número de sustituyentes en un ligando sencillo (como en dimetilamina NH(CH3)2) si se usa para el orden alfabético de los ligandos. 3. Los nombres de los ligandos aniónicos terminan con el sufijo -o: F- fluoro, OH- hidroxo, O2- oxo, S2- sulfuro, CO32- carbonato, CN- ciano, SO42- sulfato, NO3- nitrato, S2O32- tiosulfato. 4. Los nombres de ligandos neutros habitualmente no cambian salvo cuatro excepciones: HN3 ammín, H2O acua, CO carbonil, NO nitrosil. 5. Algunos metales exhiben estados de oxidación variables. El estado de oxidación del metal se indica por el numeral romano entre paréntesis a continuación del nombre del ion o molécula complejo. 6. El sufijo -ato al final del nombre del complejo significa que es un anión. Si el complejo es neutro o catiónico no se usa sufijo. Para el metal se usa habitualmente la raíz de su nombre pero cuando el nombre del anión es difícil se sustituye por la raíz latina (ferrato mejor que hierrato, plumbato mejor que plomato) Ejemplos: [Ag(NH3)2]Cl cloruro de diamminplata (I) [Ni(CO)4] tetracarbonilníquel (0) [Pt(NH3)4][PtCl6] hexacloroplatinato (IV) de tetraamminplatino (II) [Cu(NH3)2(en)]Br2 bromuro de diammín (etilendiamina) cobre (II) K4[Ni(CN)2(ox)2] dicianobis (oxalato) niquelato (II) potásico (ion oxalato COO)22-) [Co(NO3)(NH3)5](NO3)2 nitrato de pentaaminonitratocobalto (III) Co[Cl(NH3)4(OH2)]Cl2 cloruro de acuatetraamminclorocobalto (III) [Fe(NH4)2](SO4)2·6H2O sal de Mohr Seminario-26