FORMULACIÓN INORGÁNICA 1.

FORMULACIÓN INORGÁNICA
1.- Introducción.
Elemento químico es cada sustancia que contiene una sola clase de átomos.
Compuesto sustancia formada por una combinación fija y constante de átomos de diferentes elementos.
Fórmula química de una sustancia cualquiera, indica los elementos que la forman y la proporción en que
se encuentran sus átomos.
Las normas de formulación y nomenclatura las establece la Unión Internacional de Química Pura y
Aplicada: IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).
Existen tres sistemas de formulación:
- Notación Stock, consiste en colocar con números romanos y entre paréntesis, el número de
oxidación del elemento que no es oxígeno, en los óxidos, que no es hidrógeno en los hidruros etc.
- Nomenclatura sistemática, se utilizan prefijos numerales griegos, mono, di, tri, tetra, penta..para
indicar la composición del compuesto.
- Nomenclatura tradicional, sigue unas determinadas reglas.
2.- Estados de oxidación
Algunas reglas básicas para conocer el número de oxidación son:
- El número de oxidación de todos los elementos, o átomos aislados es cero.
- El número de oxidación del oxígeno en todos sus compuestos es –II excepto en los peróxidos que
es –I y cuando se combina con el fluor que es +II.
- El número de oxidación del hidrógeno es siempre +I excepto en los hidruros metálicos que es –I.
- El número de oxidación de los metales es siempre positivo.
- En las sales binarias, el metal tiene número de oxidación positivo y el no metal negativo.
- En los oxoácidos , el oxígeno actúa con número de oxidación –II, el no metal con número de
oxidación positivo y el hidrógeno con +I.
- En los compuestos neutros, la suma de los números de oxidación de todos sus átomos ha de ser
igual a cero.
- En los iones, la suma de los números de oxidación de todos sus átomos ha de ser igual a la carga
del ión.
1
TABLA DE VALENCIAS
Los elementos que vamos a considerar y sus estados de oxidación más frecuentes son los que aparecen en la
siguiente tabla:
III IV V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
I
II
H
+1
-1
Li
+1
Be
+2
Na
+1
Mg
+2
K
+1
Ca
+2
Pd
+2,4
Rb
+1
Sr
+2
Pt
Au
Hg
+2,4 +1,3 +1,2
Cs
+1
Ba
+2
Cr
+2,3,6
Mn
+2,3,4,6,7
Fe
Co
Ni
Cu
+2,3 +2,3 +2,3 +1,2
2
Ag
+1
Zn
+2
XIII
XIV
XV
B
+3
-3
C
+2,4
-4
N
+1,2,3,4,5
-3
O
-2,1
F
-1
Al
+3
Si
+4
P
+1,3,5
-3
S
+2,4,6
-2
As
+3,5
-3
Se
+2,4,6
-2
Sn
+2,4
Sb
+3,5
-3
Te
+2,4,6
-2
Cl
+1,3,5,
7
-1
Br
+1,3,5,
7
-1
I
+1,3,5,
7
-1
Pb
+2,4
Bi
+3
Cd
+2
XVI
XVII
XV
III
3.- Sustancias simples
Son las que están formadas por átomos de un único elemento.
-
-
Los gases nobles son siempre monoatómicos.
Algunos elementos, cuando se encuentran en estado gaseoso, se presentan como moléculas
diatómicas. Los más frecuentes son H2 (hidrógeno gas), O2 (oxígeno gas), N2 (nitrógeno gas), F2
(flúor gas), Cl2 (cloro gas), Br2 (bromo gas), I2 (yodo gas)
El oxígeno se puede presentar también en forma de molécula triatómica O3 (ozono).
El resto de los elementos son poliatómicos pero se representan simplemente por el símbolo del
elemento.
4.- Normas generales de formulación y nomenclatura de combinaciones binarias
Combinaciones binarias son compuestos en los que intervienen dos elementos distintos.
FORMULACIÓN
- Se escriben los elementos en el orden que indica la siguiente lista:
Metales B Si C Sb As P N H Te Se S I Br Cl O F
-
Se coloca como subíndice de cada elemento la valencia del otro y se simplifica si se puede.
NOMENCLATURA
- Se nombra el elemento situado en segundo lugar con la terminación -uro, seguido del nombre del
elemento escrito en primer lugar. (Las combinaciones binarias del oxígeno se nombran con el
término óxido).
Ejemplos:
LiF fluoruro de litio
Al2S3 sulfuro de aluminio
-
SrH2 hidruro de estroncio
Ag3P fosfuro de plata
SiO2 oxido de silicio
ZnTe telururo de cinc
Si el elemento que esta escrito a al izquierda puede presentar varios estados de oxidación, los
diferentes compuestos se distinguen de alguna de las siguientes maneras:
Nomenclatura sistemática: Se utilizan los prefijos mono, di, tri, etc., para indicar el número de
átomos de cada elemento que hay en la fórmula. (el prefijo mono se omite en la segunda parte del
nombre)
Sistema Stock: Se indica la valencia del elemento de la izquierda en números romanos entre
paréntesis.
Ejemplos:
Fór
Nomenclatura sistemática
Sistema Stock
mula
FeO
monóxido de hierro
oxido de hierro (II)
Fe2O3
trióxido de dihierro
óxido de hierro (III)
PCl3
tricloruro de fósforo
cloruro de fósforo (III)
5.- Combinaciones binarias del hidrógeno
El estado de oxidación del hidrógeno es –I si se combina con un metal y +I si lo hace con un no metal.
Podemos clasificarlos en tres grupos:
5.1.- Hidruros metálicos
Se formulan y se nombran siguiendo las normas generales.
Ejemplos:
LiH
SrH2
AlH3
FeH2
hidruro de litio
hidruro de estroncio
hidruro de aluminio
ohidruro de hierro (II)
mono hidruro de litio
dihidruro de estroncio
trihidruro de aluminio
dihidruro de hierro
3
5.2.- Hidruros no metálicos
5.2.a.-Hidrácidos
Son las combinaciones del hidrógeno con los elementos del grupo 17 (F, Cl, Br, I) y del grupo16 (S, Se, Te).
FORMULACIÓN
Su fórmula general es HaX, donde X es el no metal y a = 1 si X es F, Cl, Br o I y a = 2 si se trata de S,
Se, o Te.
NOMENCLATURA
Se pueden nombrar siguiendo las normas generales, pero también con la palabra ácido seguida del
nombre del elemento con la terminación -hídrico. La segunda forma es la utilizada cuando estos
compuestos están en disolución acuosa.
Ejemplos:
HCl cloruro de hidrógeno o ácido clorhídrico
H2S sulfuro de hidrógeno (dihidrógeno) o ácido sulfhídrico
H2Te telururo de hidrógeno (dihidrógeno) o ácido telurhídrico
HF
fluoruro de hidrógeno o ácido fluorhídrico
Hay un compuesto formado por H, C y N que se nombra siguiendo el mismo sistema: HCN
hidrógeno o ácido cianhídrico
cianuro
de
5.2.b.-Combinaciones del hidrógeno con el resto de los no metales
FORMULACIÓN
Su fórmula general es XHa.
NOMENCLATURA
De la misma forma que el compuesto de fórmula H2O lo conocemos con el nombre de agua y no
utilizamos la nomenclatura sistemática, todos estos compuestos se conocen con nombres no
sistemáticos:
NH3
PH3
AsH3
SbH3
amoníaco
fosfina
arsina
estibina
CH4
SiH4
metano
silano
BH3 borano
6.- Combinaciones binarias del oxígeno
El oxígeno se combina con casi todos los elementos, con estado de oxidación –II.
FORMULACIÓN
El oxígeno se escribe siempre en segundo lugar, pues con la excepción del flúor, el oxígeno es el
elemento más electronegativo (el penúltimo de la lista).
NOMENCLATURA
Se nombran utilizando el término óxido. Si el elemento presenta varios estados de oxidación, y por
tanto, puede tener varios posibles óxidos se especifica con el sistema Stock o mediante los prefijos
de la nomenclatura sistemática.
Ejemplos:
Ag2O monóxido de diplata óxido de plata
Cl2O5 pentaóxido de dicloro óxido de cloro (V)
SO3 dióxido de azufre
óxido de azufre (IV)
SiO2 Dióxido de silicio
oxido de silicio
FeO monóxido de hierro óxido de hierro (II)
Fe2O3 trióxido de dihierro
óxido de hierro (III)
Los combinaciones del oxígeno con algunos elementos presentan algunas particularidades:
Óxidos del carbono
CO monóxido de carbono u óxido de carbono (II)
CO2 dióxido de carbono u óxido de carbono (IV)
4
El CO es el único compuesto de carbono con estado de oxidación +II.
Oxidos de: Cr, Mn y N
Cr :
CrO…monóxido de cromo.
Oxido de cromo (II)
Cr2O3….trióxido de dicromo.
Oxido de cromo (III)
CrO3....trióxido de cromo.
Oxido de cromo (VI)
Mn:
MnO…….monóxido de manganeso.
Oxido de manganeso (II)
Mn2O3………trióxido de dimanganeso
Oxido de manganeso (III)
MnO2………dióxido de manganeso
Oxido de manganeso (IV)
MnO3.........trióxido de manganeso
Oxido de manganeso (VI)
Mn2O7........heptaóxido de manganeso Oxido de manganeso (VII)
N
N2O….. monóxido de dinitrógeno Oxido de nitrógeno (I)
NO.........monóxido de nitrógeno Oxido de nitrógeno (II)
N2O3.......trióxido de dinitrógeno Oxido de nitrógeno (III)
NO2……..dióxido de nitrógeno Oxido de nitrógeno (IV)
N2O5........pentaóxido de dinitrógeno Oxido de nitrógeno (V)
7.- Otros compuestos binarios
Sales binarias
Las combinaciones de un metal con un no metal, que no sea el hidrógeno ni el oxígeno, se denominan sales
binarias.
Se formulan y nombran según las normas generales de los compuestos binarios. El no metal actúa con su
estado de oxidación negativo por situarse siempre a la derecha.
Ejemplos:
KBr bromuro de potasio
SnSe seleniuro de estaño (II) o diseleniuro dre estaño
BaCl2 cloruro de bario
Au2S3 sulfuro de oro (III) o disulfuro de oro
Combinaciones no metal-no metal
Para su formulación y nomenclatura se siguen las normas generales. Es muy importante tener en cuenta
que el elemento de la derecha actúa siempre con estado de oxidación negativo y el de la izquierda con
estado de oxidación positivo.
Ejemplos:
PCl5 pentacloruro de fósforo
cloruro de fósfor (V)
CS2 disulfuro de carbono
sulfuro de carbono
As2Se3 triseleniuro de arsénico seleniuro de arsénico (III)
8.- Hidróxidos
FORMULACIÓN
La fórmula general de los hidróxidos es M(OH)n, donde M es el metal y n su número de oxidación.
NOMENCLATURA
Se nombran de forma similar a los compuestos binarios, utilizando la palabra hidróxido..
Ejemplos:
NaOH hidróxido de sodio
Ca(OH)2 hidróxido de calcio
Cr(OH)2 hidróxido de cromo (II) o dihidróxido de cromo
Cr(OH)3 hidróxido de cromo (III) o trihidróxido de cromo
En el caso de los metales de transición (los del centro de la tabla) sólo generan hidróxidos los estados de
oxidación más bajos, es decir, no existen los hidróxidos de de cromo (VI), de manganeso (VII) (VI)
El amoníaco (NH3) es un gas, al disolverlo en agua se produce un compuesto de propiedades básicas que
recibe el nombre de hidróxido de amonio
NH3 + H2O → NH4OH
+
El grupo amonio (NH4 ) puede aparecer en otros compuestos y se comporta como si en conjunto tuviese
estado de oxidación +I. Ejemplos:
NH4Cl cloruro de amonio
(NH4)2S sulfuro de amonio NH4CN cianuro de amonio
5
9.- Oxoácidos (sencillos)
Por ácidos entendemos un conjunto de sustancias que tienen propiedades comunes. Desde el
punto de vista químico se caracterizan porque en disolución acuosa se disocian liberando
protones. Se clasifican en hidrácidos (ya han sido estudiados) oxoácidos y ácidos orgánicos.
La fórmula general de los oxoácidos es siempre del tipo HaXbOc donde X es un no metal o un
metal de transición en los estados de oxidación más elevados( +VI en el cromo o +VI y +VII en el
manganeso, el nitrógeno sólo con valencias impares).
En los oxoácidos sencillos b= 1
En estos compuestos el estado de oxidación del hidrógeno es +I y el del oxígeno es –II.
Se tiene que cumplir que la suma algebraica de los números de oxidación tienen que ser igual a
cero:
a.1 + b.nº ox X + c.(-2) = 0
Nomenclaturas sistemáticas de oxoácidos
La IUPAC ha ideado varios sistemas para conseguir la máxima sistematización en la
nomenclatura de oxoácidos. Los ejemplos que siguen explican por sí solos cuál es el criterio
seguido para alcanzar dicha sistematización.
HClO
(A) Nomenclatura
sistemática funcional
ácido oxoclórico (I)
HClO2
ácido dioxoclórico (III)
H2SO3
ácido trioxosulfúrico(IV)
H4SiO4
H2S2O7
ácido tetraoxosilícico
ácido heptaoxodisulfúrico(VI)
(VI)
Fórmula
(B) Nomenclatura
sistemática (Stock)
oxoclorato (I) de hidrógeno
dioxoclorato (III) de
hidrógeno
trioxosulfato
(IV) de
hidrógeno
tetraoxosilicato de
hidrógeno (VI)
heptaoxodisulfato
dehidrógen
Nombre
estequiométrico
monoxoclorato de hidrógeno
dioxoclorato de hidrógeno
trioxosulfato de dihidrógeno
tetraoxosilicato de tetrahidrógeno
heptaoxodisulfato de dihidrógeno
OBSERVACION
- Para nombrar oxoácidos (maneras A y B) es necesario conocer el estado de oxidación del
elemento central. Para calcularlo se debe tener en cuenta que:
El número de oxidación del H en todos los oxoácidos es +1.
El número de oxidación del O en todos los oxoácidos es –2.
La suma de los números de oxidación de todos los átomos ha de ser 0.
- Si el elemento central lleva subíndice se emplean los prefijos habituales mono- di- etc.
- Si el elemento central tiene un solo estado de oxidación, se omite . Ej (H4SiO4 ).
. Regla nomenclatura sistemática funcional
Acido numeral-oxo-raíz (X)- terminación-ico (valencia X)
HBrO2
Acido dioxobrómico (III)
. Regla nomenclatura sistemática Stock
Numeral-oxo-raíz(X)-terminación-ato (valencia X) de hidrógeno
HBrO2
dioxobromato (III) de hidrógeno
. Regla nomenclatura estequiométrica
Numeral-oxo-raíz(X) –terminación –ato de numeral-hidrógeno
HBrO2
dioxobromato de (mono)hidrógeno
- Para formular oxoácidos ( maneras A y B ) es necesario conocer el número de hidrógenos
aplicando la fórmula: suma de todos los estados de oxidación igual a cero.
6
10.-Sales neutras
Sales binarias:
Ya estudiadas cuando se habló de combinaciones binarias no metal-metal.
Ejemplo: KCl cloruro de potasio.
Oxisales.
Son las sales de los oxoácidos. Derivan de éstos por sustitución de los átomos de hidrógeno por
átomos metálicos o grupos atómicos (normalmente, el grupo NH4+).También podemos considerarlas
como la unión de un catión y un oxoanión ( el conjunto ha de ser eléctricamente neutro).
FORMULACION
Mx(R)n
M es el símbolo del metal
x es el número de hidrógenos sustituidos Hay que calcularlo aplicando la fórmula suma de
todos los estados de oxidación igual a cero.
R representa el resto del ácido, es decir, el conjunto de átomos que quedan en la molécula
del ácido después de sustituir sus átomos de hidrógeno por metales.
N valencia del metal M
NOMENCLATURA SISTEMÁTICA STOCK:
- Se sigue el mismo sistema de la nomenclatura sistemática Stock de los ácidos.
- Si el resto de ácido (oxoanión) tiene subíndice, se puede hacer constar con los prefijos: bis- , tris-,
tetrakis-, pentakis-,
etc. En este caso el nombre del oxoanión se encierra entre corchetes.
- No obstante, si se indica el estado de oxidación del metal (catión ) no son necesarios estos últimos
prefijos, pues la fórmula quedaría perfectamente establecida, sin embargo se facilita la comprensión.
- Para nombrar estas sales es necesario calcular la valencia del elemento central (no metal) de la
misma forma que en los ácidos.
- Si el metal (catión) tiene más de una valencia, es necesario tantear
Veamos algunos ejemplos:
tris[trioxocarbonato] de hierro
Fe2(CO3)3
Ca(ClO2)2
Bis [dioxoclorato (III) ]de calcio
Fe(NO3)2
bis[trioxonitrato(V)] de hierro
Mn2(SO4)3
tris[tetraoxosulfato(VI)] de manganeso
NaNO3
trioxonitrato (V) de sodio
K2SO4
tetraoxosulfato(VI) de potasio
Fe2(Cr2O7)3
tris [heptaoxodicromarto(VI)] de hierro
trioxocarbonato de hierro (III)
dioxoclorato (III) de calcio
trioxonitrato(V) de hierro (II)
tetraoxosulfato (VI) de manganeso(III)
heptaoxodicromato (VI) de hierro (III)
Regla:
Numeral-oxo-raíz(X)-terminación-ato (valencia X) de M (valencia M)
Fe(NO3)
trioxonitrato(V) de hierro (II)
NOMENCLATURA ESTEQUIOMÉTRICA:
Se sigue el mismo sistema de nomenclatura estequiométrica de los oxoácidos.
Regla:
Numeral griego-Numeral-oxo-raíz(X) –terminación –ato (ValenciaX)de numeral-metal
Al2(CO3)
Ni3(PO3)2
tris[trioxocarbonato ] de dialuminio
bis[trioxofosfato(V) ] de triniquel
7
11- Iones
Son átomos o grupos de átomos con carga eléctrica. Si tienen carga positiva se denominan cationes y si
tienen carga negativa aniones
Cationes
Se forman cuando un átomo de un metal pierde electrones (los de su última capa) y por tanto queda
cargado positivamente.
FORMULACIÓN
n+
Se representan mediante la fórmula : X
Donde n representa el número de cargas positivas en exceso del elemento X (su nº de oxidación).
+
+
2+
3+,
3+
4+
Ejemplos: H , Li , Ca , Fe , Al , Pb
NOMENCLATURA :
Se antepone la palabra catión o ión al nombre del elemento y a continuación la carga expresada en
números romanos entre paréntesis si es necesario y que corresponde a la nomenclatura Stock.
Ejemplos:
+
+
3+
2+
H ión hidrógeno Li ión litio Fe ión hierro (III) Sn ión estaño (II)
(El cromo y el manganeso sólo forman cationes con nº de oxidación +2 y +3 y el nitrógeno no forma
cationes porque no es un metal))
Cationes poliatómicos
Grupo de átomos con carga positiva. Se nombrar añadiendo la terminación –onio a un prefijo indicativo del
compuesto de procedencia.
+
+
+
NH4 ión amonio
PH4
ión fosfonio
H3O ión hidronio u oxonio
Aniones monoatómicos.
Se forman cuando un átomo de un no metal gana electrones y por tanto queda cargado negativamente.
FORMULACION:
nSe representan mediante la fórmula: X
Donde n simboliza el número de cargas negativas en exceso.
NOMENCLATURA:
Basta con anteponer la palabra catión o ión al nombre del elemento y a continuación el nombre del no metal
terminado en -uro
Ejemplos:
2+
3+
Cl ión cloruro Te ión telururo
P
ión fosfuro
Aniones poliatómicos
Se pueden considerar que provienen de otras moléculas por pérdida de uno o más iones hidrógeno.
El más sencillo es el OH ión hidróxido hidroxilo u oxidrilo, que procede de la pérdida de un ión hidrógeno
del agua
+
H2O - H
OH
Sin embargo la mayoría proceden de un oxoácido que ha perdido o cedido sus hidrógenos.
+
Así: HClO3
ClO3 + H
NOMENCLATURA SISTEMATICA STOCK
Se utiliza la palabra anión o ión seguido del nombre sistemático del ácido (sin nombrar los hidrógenos).
Ejemplos:
Nomenclatura sistemática(Stock)
-
ClO
ClO2
ClO3
ClO4
2SO4
2Cr2O7
Ión monoxoclorato (I)
Ión dioxoclorato (III)
Ión trioxoclorato (V)
Ión tetraoxoclorato (VII)
Ión tetraoxosulfato (VI)
Ión heptaoxodicromato (VI)
(en los iones siempre se cumple que la suma del número de oxidación de cada átomo por el número de
ellos ha de ser igual a la carga del ión)
8
9