FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS. 1º BACH. En la naturaleza encontramos millones de sustancias. El hombre es capaz de sintetizar un gran número de ellas además de otras muchas. Todas están formadas por la combinación de apenas una centena de clases de átomos a los que llamamos elementos, que los químicos ordenan en el sistema periódico de los elementos. No todos los elementos presentan la misma abundancia en la naturaleza. Mientras unos son muy comunes otros se encuentran en muy pequeñas proporciones. Por este motivo estudiaremos sólo las combinaciones de un cierto número de elementos. La gran cantidad de sustancias existentes hace que no sea adecuado un nombre cualquiera para diferenciarlas. Es preciso idear un sistema para nombrarlas de modo que el nombre haga alusión a la composición de la sustancia facilitando su clasificación y estudio. Durante la época de la Alquimia ya se usaban una gran cantidad de símbolos para designar a las sustancias pero tanto los símbolos como los nombres (entre ellos encontramos lana filosófica, vitriolo de Chipre, lana blanca, azafrán de Marte,…) no relacionaban unas sustancias con otras de propiedades similares y su estudio comenzó a ser prácticamente imposible cuando el número de sustancias conocidas aumentó. En 1787, Antoine Laurent de Lavoisier, químico francés, propone en su libro “Méthode de la nomenclature chimique” un sistema de nomenclatura basado en asignar un nombre relacionado con las características de las sustancias. Desde entonces se han sucedido diferentes métodos de formulación y aún hoy en día se mantienen en uso varios sistemas de nomenclatura. Actualmente existe una asociación que tiene entre sus funciones la de proponer normas consensuadas de formulación. Esta asociación es la IUPAC, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. Al estudiar la formulación indicaremos los nombres propuestos por esta asociación así como otros aceptados por la misma. Como recordarás, clasificamos las sustancias en dos grandes grupos, las simples y las compuestas. Las primeras están formadas por una sólo clase de átomos y las segundas por más de una clase de átomos. SUSTANCIAS SIMPLES Son ejemplos de sustancias simples: Los gases diatómicos, cuyas moléculas están formados por la unión de dos átomos: H2, dihidrógeno; O2, dioxígeno; N2,dinitrógeno; F2, diflúor; Cl2, dicloro. Es habitual omitir el prefijo di, aunque este hecho puede generar confusión entre el nombre de la molécula o de la sustancia simple, y del elemento del que está constituida. Los gases monoatómicos, que se representan mediante los símbolos de los elementos: He, helio, Ne, neón,… Los metales Fe, Cu, Na, Ca. El nombre de las sustancias coincide también con el nombre de los elementos. Otras sustancias: O3 trioxígeno (ozono), S8 (octaazufre). SUSTANCIAS COMPUESTAS Son sustancias que se pueden descomponer mediante una reacción química que denominamos de descomposición, generando como productos dos o más sustancias diferentes. A nivel submicroscópico podemos afirmar que los compuestos están formados por átomos de más de un elemento. En la fórmula química de los compuestos binarios, colocamos los elementos siguiendo el orden inverso de electronegatividad, propiedad íntimamente relacionada con el carácter metálico de los elementos. Los elementos metálicos, menos electronegativos, se escriben primero en la fórmula, y los no metálicos, más electronegativos, a continuación. 1 La normativa IUPAC de 2005, ordena por convenio de electronegatividad los elementos según se muestra en la tabla 1. La electronegatividad desciende en el sentido inverso de las flechas. Tabla 1. Criterio de ordenación de los elementos según su electronegatividad a efectos de formulación. Normativa IUPAC 2005 Si la fórmula de un compuesto binario es AxBy, debe ocurrir que, electronegatividad de A < electronegatividad de B A lo largo de la historia de la química, se han desarrollado numerosos sistemas de nomenclatura para asignar un nombre a los compuestos químicos. Actualmente coexisten varios, mientras que otros ya no son aceptados por la IUPAC. Para nombrar los compuestos emplearemos la denominada nomenclatura estequiométrica o de composición. Las fórmulas se leen en el orden inverso en el que se escribe y, siguiendo la denominada nomenclatura estequiométrica o de composición, podemos especificar: 1.- El número de átomos de cada elemento mediante prefijos multiplicadores (antigua sistemática). Los prefijos más usuales son los que se muestran en la tabla 2. Según esta nomenclatura, el nombre de muchos compuestos binarios responden al siguiente esquema: prefijo- Raíz elemento B-uro/óxido de prefijo - elemento A nº de átomos 1 2 3 4 5 Prefijo mono ditritetrapenta- nº de átomos 6 7 8 9 10 Prefijo hexaheptaoctaNonaDeca- nº de átomos 11 12 13 14 15 Prefijo UndecaDodecaTridecaTetradecaPentadeca- Tabla 2. Prefijos indicadores de la composición. El prefijo mono-, indicativo de un átomo, es considerado por la IUPAC como superfluo. Se emplea sólo en ciertos caso para enfatizar la composición de determinados compuestos. 2.- El número de oxidación (antiguamente valencia de un elemento) con números romanos (antigua Stock) y entre paréntesis del elemento menos electronegativo, siempre que este elemento pueda presentar más de un estado de oxidación. Según esta nomenclatura, el nombre de muchos compuestos binarios responden al siguiente esquema: Raíz B-uro/óxido de elemento A (nº oxidación en nos romanos) El número de oxidación es un número asignado a un elemento que permite averiguar cómo se combina con otros. En general, el número de oxidación de los metales es positivo y el de los no metales negativo. Un elemento puede tener varios estados de oxidación, incluso un mismo elemento puede presentar estados de oxidación positivos o negativos. Al formar un compuesto debe cumplirse que la suma de los estados de oxidación de todos los átomos sea nula. 2 1.- COMPUESTOS BINARIOS. Están constituidas por átomos de dos elementos distintos unidos entre sí mediante algún tipo de enlace. Estudiaremos los siguientes compuestos binarios: 1.1.- Compuestos con hidrógeno. Hidruros. 1.2.- Compuestos con oxígeno. Óxidos y Peróxidos. 1.3.- Sales binarias. 1.4.- Otros compuestos binarios. 1.1.- HIDRUROS. COMPUESTOS CON HIDRÓGENO. Son combinaciones de hidrógeno (H) con otro elemento, metal o no metal: A) HIDRUROS METÁLICOS: Son combinaciones del hidrógeno (nº de oxidación -1) con elementos metálicos (+n). Para formular: (M es el metal) MHn 1.- Se escribe el metal y después el hidrógeno. 2.- Para los subíndices de la fórmula: Si en el nombre de composición aparecen los prefijos multiplicadores, estos proporcionan directamente los subíndices. Si en el nombre de composición apareciese el número de oxidación del metal, o no se especifica por ser único, se combinan tantos átomos de cada elemento como sean necesarios para que la suma de los números de oxidación sea nula. Dicho de otra manera, se intercambian los números de oxidación o valencias. Ejemplos: Hidruro de calcio: Escribimos primero Ca y después H. Los estados de oxidación son +2 para el calcio, que no se especifica por ser el único posible y -1 para el hidrógeno, por lo que se combina un átomo de calcio con dos de hidrógeno. La fórmula es por tanto CaH 2. +2 -1 Ca H Se intercambian las valencias. El "2" se lo ponemos al hidrógeno y el "1" (que no se coloca) al calcio. Trihidruro de hierro: "Trihidruro" significa 3 hidrógenos: FeH3 Hidruro de hierro (II): Se intercambian las valencias (el 2 del hierro se pone en el H): CaH2 FeH2 Para nombrar se cita primero la palabra Hidruro y después se nombra el elemento metálico. Si se usa la nomenclatura de composición con prefijos multiplicadores, se añade los prefijos correspondientes a los subíndices. Si usamos la nomenclatura de composición con números de oxidación se coloca, si es necesario, el número de oxidación (valencia) del metal en números romanos. MHx AlH3 NaH TiH4 FeH2 FeH3 Con prefijos multiplicadores. Prefijo-hidruro de metal Trihidruro de aluminio Hidruro de sodio Tetrahidruro de titanio. Dihidruro de hierro Trihidruro de hierro Expresando el nº de oxid. con números romanos. Hidruro de metal(*) Hidruro de aluminio Hidruro de sodio Hidruro de titanio (IV) Hidruro de hierro (II) Hidruro de hierro (III) (Hidruro de aluminio (III) no sería correcto, ya que el aluminio solo tiene un número de oxidación (+3) y por tanto no es nec esario especificarlo. Solo se indican cuando los metales tienen varios números de oxidación). 3 B) HIDRUROS NO METÁLICOS: Son combinaciones del hidrógeno (+1) con elementos no metálicos (- n). Tenemos dos tipos: B.1) HIDRÁCIDOS: HIDRÓGENOS + NO METÁL DE CARÁCTER ÁCIDO (estos compuestos dan disoluciones ácidas cuando se disuelven en agua): Son combinaciones del H (+1) con elementos del grupo 16 (O) y 17 (F): H nº oxid. = +1 F, Cl, Br, I nº oxid = -1 S, Se, Te nº oxid = -2 Para formular: (A es el no metal) HA Grupo 16 (O): H2A 1.- Se escribe el hidrógeno y después el no metal. Grupo 17 (F): Ejemplos: Bromuro de hidrógeno. Comenzamos por escribir HBr. Está formado además por un átomo de cada elemento porque los estados de oxidación son +1 y -1 +1 -1 H Br HBr Sulfuro de hidrógeno. Nos tenemos que acordar que el nº de oxidación del azufre en este tipo de compuestos en siempre -2. El hidrógeno siempre +1+1 -2 H S H2S Nomenclatura: Los nombres de los compuestos responden al esquema: HxA RaízA-uro de prefijo-hidrógeno HF HCl HBr H2S H2Se Fluoruro de hidrógeno Cloruro de hidrógeno Bromuro de hidrógeno Sulfuro de (di)hidrógeno Seleniuro de (di)hidrógeno Nombre usual en disolución acuosa Ácido raízA-hídrico Ácido fluorhídrico Ácido clorhídrico Ácido bromhídrico Ácido sulfhídrico Ácido selenhídrico (el prefijo "di" se encuentra entre paréntesis porque no se suele escribir) B.2) OTROS HIDRUROS NO METÁLICOS: Sus disoluciones en agua no presentan carácter ácido. Todos reciben nombres particulares aceptados por la IUPAC. Son combinaciones del H (+1) con elementos del grupo 15 (C) y 16 (N): H nº oxid. = +1 C, Si nº oxid = - 4 N, P, As, Sb nº oxid = - 3 Para formular: (A es el no metal) AH3 Grupo 14 (C): AH4 1.- Se escribe el no metal y después el hidrógeno. Grupo 15 (N): Ejemplos: Amoniaco. Nos tenemos que acordar que el nº de oxidación del nitrógeno en este tipo de compuestos en siempre -3. El hidrógeno siempre +1. -3 +1 N H NH3 4 Ejemplos: Metano: Nos tenemos que acordar que el nº de oxidación del carbono en este tipo de compuestos en siempre -4. El hidrógeno siempre +1. -4 +1 C H CH4 Nomenclatura: Los nombres de los compuestos responden al esquema: Fórmula Nomenclatura de composición o estequiométrica (con prefijos multiplicadores) Otros nombres aceptados (nomenclatura de sustitución) NH3 PH3 AsH3 SbH3 CH4 SiH4 Amoníaco (trihidruro de nitrógeno) Trihiduro de fósforo Trihiduro de arsénico Trihiduro de antimonio Tetrahidruro de carbono Tetrahidruro de silicio (azano) Fosfano Arsano Estibano Metano Silano A continuación mostramos algunas fórmulas y nombres de compuestos con hidrógeno, según la normativa IUPAC 2005, que podemos encontrar con algunos nombres vulgares aceptados: Fórmula Nomenclatura de composición o estequiométrica (con prefijos multiplicadores) Otros nombres aceptados (nomenclatura de sustitución) SnH4 PbH4 BH3 AlH3 Tetrahidruro de estaño / Hidruro de estaño (IV) Tetrahidruro de plomo / Hidruro de plomo (IV) Estannano Plumbano Borano Alumano Trihidruro de boro Trihidruro de aluminio 1.2.- COMPUESTOS CON OXÍGENO. A.- ÓXIDOS. Son compuestos en los que el oxígeno se combina con otro elemento. El oxígeno forma óxidos con casi todos los elementos del sistema periódico, tanto con metales como no metales. El estado de oxidación del oxígeno en todos los óxidos es -2. (Nota: El oxígeno se combina también con los halógenos (grupo 17; grupo del flúor), pero los compuestos formados por oxígeno y halógenos, no se consideran óxidos a efectos de formulación, sino haluros de oxígeno (IUPAC 2005).) Para formular los óxidos: A2On Se coloca en primer lugar el símbolo del elemento que se combina con oxígeno y después el oxígeno. Teniendo en cuenta el número de oxidación de cada elemento, se escriben tantos átomos de cada elemento como sean necesarios para que la suma de los estados de oxidación sea nula. Es decir, se intercambian las valencias. En caso de emplearse la nomenclatura estequiométrica o de composición con prefijos multiplicadores, el nombre del compuesto nos informa directamente de los subíndices de la fórmula. Ejemplos: Óxido de plata. Comenzamos por escribir Ag O. Los estados de oxidación son +1 y -2, la fórmula es por tanto Ag2O +1 -2 Ag O Ag2O 5 Óxido de hierro (III): Los elementos son Fe y O. Los estados de oxidación son +3 y -2, por lo que se combinan dos átomos de hierro con tres átomos de oxígeno. La fórmula es por tanto Fe 2O3. +3 -2 Fe O Fe2O3 Cuidado con las simplificaciones de los subíndices. Ejemplo: Óxido de calcio Los elementos son Ca y O. Los estados de oxidación son +2 y -2, por lo que se combinan un átomos de hierro con un átomos de oxígeno. La fórmula es por tanto CaO. +2 -2 Ca O Ca2O2 CaO (si no veis el número dos del oxígeno en el otro elemento significa que se ha simplificado). Para nombrar los óxidos se indica primero la palabra óxido y después el elemento que se combina con el oxígeno. Si se usa la nomenclatura de composición con prefijos multiplicadores, se añade los prefijos correspondientes. Expresando el número de oxidación del elemento que se combina con oxígeno con números romanos y entre paréntesis. El número de oxidación se especifica sólo en el caso de que el elemento que se combina con el oxígeno pueda presentar más de uno. Este procedimiento es poco usual en los casos de combinación del oxígeno con no metales, en los que se prefiere el empleo de prefijos multiplicadores. Los nombres de los óxidos responden al esquema AxOy Con prefijos multiplicadores Prefijo-óxido de prefijo-elemento A Expresando el nº de oxid. con números romanos Fe2O3 K2O PtO2 P2O5 CO2 Trióxido de dihierro Óxido de dipotasio Dióxido de platino Pentaóxido de difósforo Dióxido de carbono Óxido de hierro(III) Óxido de potasio Óxido de platino (IV) (simplificado) Óxido de fósforo (V) Óxido de carbono (IV) (poco usual) Óxido de elementoA(*) En la siguiente tabla aparecen los nombre asignados a algunos óxidos según los dos procedimientos de nomenclatura. Fórmula SO2 SO3 N2O NO2 N2O3 N2O5 CO Cu2O Fe2O3 BaO CrO3 Cr2O3 MnO2 Al2O3 MgO Li2O Nomenclatura de composición o estequiométrica de óxidos Con prefijos multiplicadores Expresando el nº de oxid. con números romanos Dióxido de azufre Trióxido de azufre Óxido de dinitrógeno Dióxido de nitrógeno Trióxido de dinitrógeno Pentaóxido de dinitrógeno Monóxido de carbono Óxido de dicobre Trióxido de dihierro Óxido de bario Trióxido de cromo Trióxido de dicromo Dióxido de manganeso Trióxido de dialuminio Monóxido de magnesio Monóxido de dilitio Óxido de azufre (IV) Óxido de azufre (VI) Óxido de nitrógeno (I) Poco Óxido de nitrógeno (IV) usuales Óxido de nitrógeno (III) Óxido de nitrógeno (V) Óxido de carbono (II) Óxido de cobre (I) Óxido de hierro (III) Óxido de bario Óxido de cromo (IV) Óxido de cromo (III) Óxido de manganeso (IV) Óxido de aluminio Óxido de magnesio Óxido de litio 6 Otros compuestos binarios formados por no metales con oxígeno. Como hemos indicado, los compuestos binarios formados por oxígeno y halógeno no se nombran como óxidos sino como haluros de oxígeno (tabla 1). Al igual que en los casos anteriores, podemos nombrar estos compuestos binarios haciendo uso del los prefijos multiplicadores o de los números de oxidación. Fórmula Con prefijos multiplicadores AxBy prefijo-raízB-uro de prefijo-oxígeno OF2 Difluoruro de oxígeno. O7Cl2 Dicloruro de heptaoxígeno. O5I2 Diyoduro de pentaoxígeno. B.- PERÓXIDOS. (𝑂 2− ) Son compuestos en los que dos átomos de oxígeno con estado de oxidación -1 se 2 combinan con otro elemento. Son peróxidos: K2O2, peróxido de potasio, CaO2, peróxido de calcio, H2O2, peróxido de hidrógeno, conocido como agua oxigenada. Cuando se formula el "2" del peróxido (subíndice) no se puede simplificar. Expresando el número de oxidación, se nombra como peróxido, seguido del nombre del elemento con el que se combina y a continuación su número de oxidación – en caso de tener más de uno –, en números romanos y entre paréntesis. También se puede emplear la nomenclatura de composición con prefijos multiplicadores, en este caso NO se nombran como peróxidos, sino como óxidos. Fórmula AxO2 K2O2 CaO2 H2O2 BaO2 Cu2O2 Nomenclatura de composición o estequiométrica Con prefijos multiplicadores Prefijo-óxido de elementoA Expresando el número de oxidación con números romanos Peróxido de elementoA(*) Dióxido de dipotasio Dióxido de calcio Dióxido de dihidrógeno Dióxido de bario Dióxido de dicobre Peróxido de potasio Peróxido de calcio Peróxido de hidrógeno Peróxido de bario Peróxido de cobre (I) (el H2O2 se denomina de manera habitual "agua oxigenada") 1.3.- SALES BINARIAS. Son compuestos formados por la combinación de un elemento metálico y otro no metálico. El estado de oxidación del metal es positivo y el del no metal negativo. Para formular las sales binarias seguimos los siguientes pasos: Se escribe primero el símbolo del metal y después el del no metal: MxAy Teniendo en cuenta el número de oxidación de cada elemento, se escriben tantos átomos de cada elemento como sean necesarios para que la suma de los estados de oxidación sea nula. Se intercambian las "valencias". En caso de emplearse la nomenclatura de composición con prefijos multiplicadores, el nombre del compuesto informa directamente de los subíndices de la fórmula. Ejemplos: Sulfuro de plata. Comenzamos por escribir Ag S. Los estados de oxidación son +1 y -2, la fórmula es por tanto Ag2S +1 -2 Ag S Ag2S 7 Sulfuro de hierro (III): Los elementos son Fe y S. Los estados de oxidación son +3 y -2, por lo que se combinan dos átomos de hierro con tres átomos de azufre. La fórmula es por tanto Fe 2S3. +3 -2 Fe S Fe2S3 Nomenclatura: Elemento no metálico–uro + metal. Al igual que en los casos anteriores, podemos nombrar estos compuestos binarios haciendo uso del los prefijos multiplicadores o de los números de oxidación. En la tabla siguiente se indican los nombres de algunas sales binarias. Nomenclatura de composición o estequiométrica MxAy Con prefijos multiplicadores Expresando el nº de oxid. con números romanos Na2S CaF2 AlCl3 MgS AgBr AuCl3 K2S PbS SnS2 FeCl3 FeF2 MnBr2 Fe2S3 prefijo-raízA-uro deprefijo-metal Sulfuro de disodio Difluoruro de calcio Tricloruro de aluminio Sulfuro de magnesio Bromuro de plata Tricloruro de oro Sulfuro de dipotasio Monosulfuro de plomo Disulfuro de estaño Tricloruro de hierro Difluoruro de hierro Dibromuro de manganeso Trisulfuro de dihierro raízA-uro demetal(*) Sulfuro de sodio Fluoruro de calcio Cloruro de aluminio Sulfuro de magnesio Bromuro de plata Cloruro de oro(III) Sulfuro de potasio Sulfuro de plomo(II) Sulfuro de estaño(IV) Cloruro de hierro(III) Fluoruro de hierro(II) Bromuro de manganeso(II) Sulfuro de hierro(III) 1.4.- OTROS COMPUESTOS BINARIOS. Existen otras combinaciones binarias de no metales. Al igual que en los casos anteriores, podemos nombrar estos compuestos binarios haciendo uso del los prefijos multiplicadores o de los números de oxidación. AxBy SF6 PCl5 AsBr3 CCl4 Nomenclatura de composición o estequiométrica Expresando el nº de oxid con números romanos Con prefijos multiplicadores raízB-uro de elementoA(*) prefijo-raízB-uro de prefijo-elementoA Hexafluoruro de azufre Fluoruro de azufre(VI) Pentacloruro de fósforo Cloruro de fósforo(V) Tribromuro de arsénico Bromuro de arsénico (III) Tetracloruro de carbono 2.- COMPUESTOS TERNARIOS. Están constituidas por átomos de tres elementos distintos unidos entre sí mediante algún tipo de enlace. Estudiaremos los siguientes compuestos ternarios: 2.1.- Hidróxidos. 2.2.- Oxoácidos. 2.3.- Oxisales. 2.4.- Sales ácidas. 8 2.1.- HIDRÓXIDOS. Los hidróxidos son sustancias formadas por un anión diatómico, el anión hidróxido, OH¯, y un catión procedente de un metal. Se trata de compuestos ternarios aunque tanto su formulación y nomenclatura son idénticas a las de los compuestos binarios. Para formular: se escribe primero el elemento metálico y después tantos grupos hidróxidos como sean necesarios para compensar la carga eléctrica positiva del catión procedente del metal. Si hay más de un grupo hidróxido se usan paréntesis. Se intercambian las valencias ((OH) siempre -1): M(OH)x Ejemplos: Hidróxido de plata. Como la plata sólo tiene estado de oxidación +1, se combina con un grupo hidróxido. +1 -1 Ag OH AgOH Hidróxido de niquel (III): El tener el níquel estado de oxidación son +3, se combina con tres grupos hidróxido. +3 -1 Ni OH Ni(OH)3 Para nombrar los hidróxidos se indica primero la palabra hidróxido y después el elemento metálico. Además, como ya hemos visto en otros compuestos, podemos usar prefijos multiplicadores o indicar el número de oxidación del metal en números romanos y entre paréntesis en el caso de que exista más de uno. Expresando el nº de oxid con números romanos Con prefijos multiplicadores M(OH)x Hidróxido de metal(*) Prefijo-hidróxido de metal NaOH Hidróxido de sodio Hidróxido de sodio Mg(OH)2 Dihidróxido de magnesio Hidróxido de magnesio Al(OH)3 Trihidróxido de aluminio Hidróxido de aluminio CuOH Hidróxido de cobre Hidróxido de cobre (I) Cu(OH)2 Dihidróxido de cobre Hidróxido de cobre (II) Hg(OH)2 Dihidróxido de mercurio Hidróxido de mercurio(II) 2.2.- OXOÁCIDOS. Estos compuestos están constituidos por hidrógeno, un elemento no metálico (aunque a veces puede tratarse de un metal de transición, como el cromo o manganeso) y oxígeno. Para nombrarlos se emplea habitualmente la nomenclatura tradicional, admitida por la IUPAC. Nomenclatura: Se cita primero la palabra Ácido y después la raíz correspondiente al elemento no metálico (o metal de transición) a la que se añade un sufijo y/o prefijo para indicar el estado de oxidación del no metal. Si el elemento presenta dos estados de oxidación, se usa el sufijo -oso para hacer referencia al menor y el sufijo -ico para el mayor. Si hay más de dos estado de oxidación se emplea el prefijo hipo- y el sufijo –oso para el más bajo y el prefijo per- y el sufijo –ico para el más alto. En la tabla 3 se resume el uso de prefjos y sufijos. Prefijo- / -sufijo Hipo-oso -oso -ico Per-ico Grupo 17 Grupo 16: Grupo 15: Cl, Br, I, At +1 +3 +5 +7 S, Se, Te +2 +4 +6 N, P, As +1 +3 +5 Grupo 14: C, Si Grupo 13: B +2 +4 +3 Mn +2 +3 +6 +7 Tabla 3. Números de oxidación del átomo central en oxoácidos y prefijos y sufijos para nombrarlos 9 Cr +2 +3 +6 Es decir, dependiendo del número de "valencias" que tenga el elemento central (el no metal o metal de transición) tendremos: Una valencia: Ácido Dos valencias: Menor valencia: Ácido Mayor valencia: Ácido ...ico Tres valencias: Menor valencia: Ácido hipo...oso Valencia intermedia: Ácido ...oso Mayor valencia: Ácido ...ico ...oso ...ico Cuatro valencias: Primera valencia (baja): Ácido hipo...oso Segunda valencia: Ácido ...oso Tercera valencia: Ácido ...ico Cuarta valencia (alta): Ácido per...ico Algunos oxoácidos son el ácido nítrico, HNO3; el ácido sulfúrico, H2SO4; el ácido perclórico, HClO4; el ácido nitroso, HNO2 ... Formulación: Tenemos que tener en cuenta los números de oxidación de los distintos elementos. El del H es siempre +1 en los ácidos, el del oxígeno, siempre -2 en los oxoácidos, y el del átomo central viene determinado por los prefijos y sufijos hipo- -oso, -oso, -ico y per- - ico. El número de átomos de oxígeno debe ser tal que la suma de sus número de oxidación supere el del elemento central (no metal o metal de transición) y el número de H debe ser tal que la suma de todos los estados de oxidación sea nula. La fórmula general de los oxoácidos es HbXcOa (c suele ser 1) Ejemplos: Ácido sulfúrico (-ico en este caso es la mayor: S tiene +6) +1 +6 –2 Hb S Oa H +6 (–2)∙ 4 = –8 S O4 2+6 + (–2)∙4 = 0 Pongo tantos oxígenos para superar el +6 del S. Teniendo en cuenta que el oxígneo es -2: necesito 4 oxígenos. H2SO4 Pongo tantos H para que la molécula sea neutra. Necesito 2 hidrógenos (-8 +6= -2) Ácido hipocloroso (hipo- -oso en este caso es la menor: Cl tiene +1) +1 +1 –2 Hb Cl Oa H +1 (–2)∙ 1 = –2 Cl O 1+1 + (–2)∙1 = 0 Pongo tantos oxígenos para superar el +1 del Cl. Teniendo en cuenta que el oxígneo es -2: necesito 1 oxígeno. HClO Pongo tantos H para que la molécula sea neutra. Necesito 1 hidrógeno (-2 +1= -1) Ácido nítrico: ( -ico en este caso es la mayor: N tiene +5) +1 +5 –2 +5 (–2)∙ 3 = –6 Hb N Oa H N O3 Pongo tantos oxígenos para superar el +5 del N. Teniendo en cuenta que el oxígneo es -2: necesito 3 oxígenos. 1+5 + (–2)∙3 = 0 HNO3 Pongo tantos H para que la molécula sea neutra. Necesito 1 Hidrógenos (-6 +5= -1) Ácido permangánico: ( per- -ico en este caso es la mayor: Mn tiene +7) +1 +7 –2 +7 (–2)∙ 4 = –8 Hb Mn Oa H Mn O4 Pongo tantos oxígenos para superar el +7 del Mn. Teniendo en cuenta que el oxígneo es -2: necesito 4 oxígenos. 10 1+ 7 + (–2)∙4 = 0 HMnO4 Pongo tantos H para que la molécula sea neutra. Necesito 1 Hidrógenos (-8 +7= -1) Aquí tienes algunos ejemplos: Fórmula Nombre Tradicional HClO Ácido hipocloroso HClO2 Ácido cloroso HClO3 Ácido clórico HClO4 Ácido perclórico HIO3 Ácido yódico HlO4 Ácido peryódico HBrO Ácido hipobromoso Fórmula HBrO4 HNO2 H2SO3 H2CO3 H2CrO4 H2TeO3 H2SeO4 Nombre Tradicional Ácido perbrómico Ácido nitroso Ácido sulfuroso Ácido carbónico Ácido crómico Ácido teluroso Ácido selénico Prefijos orto y meta: En la nomenclatura clásica los prefijos ORTO- y META- indican, respectivamente, mayor y menor contenido en agua de la molécula, aunque el número de oxidación del elemento central coincida. La asignación del prefijo META– se asigna al oxoácido simple y el prefijo ORTO- al polihidratado (molécula de ácido + H2O). Para los elementos, B, Si, P, As, Sb , se suelen poner los prefijos . En el resto se suele omitir o solo se considera el ORTO- a efectos de nombrar la fórmula. Ejemplo: HBO2: Ácido metabórico. H3BO3: Ácido ortobórico ó simplemente Ácido bórico. En el caso del fósforo, arsénico, antimonio, silicio y boro el prefijo orto se omite en los oxoácidos que tienen un oxígeno más de los que corresponden al oxoácido “normal”, que se diferencia de éstos usando el prefijo meta. De este modo por ácido fosfórico se sobrentiende el ácido ortofosfórico. Ejemplos: Ácido (orto)fosfórico: la terminación indica que el fósforo presenta estado de oxidación +5. Un átomo de fósforo se combina con 4 átomos de oxígeno en lugar de hacerlo con 3. +1 +5 –2 Hb P Oa H +5 (–2)∙ 4 = –8 P O4 3+ 5 + (–2)∙4 = 0 Con 3 O sería suficiente. Pero como es orto- tiene un oxígeno de más. Pongo 4 oxígenos. H3PO4 Pongo tantos H para que la molécula sea neutra. Necesito 3 hidrógenos (-8 +5= -3) El ácido metafosfórico seria: HPO 3. Prefijos di: Podemos encontrarnos oxoácidos en los que el número de átomos del elemento central X es 2. Para diferenciarlos de los anteriores se usa al nombrarlos el prefijo di-. Son también posibles oxoácidos con tres o más átomos de X. En estos casos se usan los prefijos tri, tetra,… En algunos libros aun podemos encontrar el prefijo piro (no aceptado por la IUPAC) en lugar del di. Ejemplos: Ácido disulfuroso: La terminación -oso indica que el azufre presenta estado de oxidación +4 y el prefijo di- hay dos átomos de azufre 2+ (+4)·2 + (–2)∙5 = 0 +1 +4 –2 (+4)· 2= +8 (–2)∙ 5 = –10 Hb S2 Oa H S2 O5 H2S2O5 Con 5 O sería suficiente para superar el +8 del azufre. di- Pongo tantos H para que la molécula sea neutra. Necesito 2 hidrógenos (-10 +8= -2) Ácido difosfórico: La terminación -ico indica que el fósforo presenta estado de oxidación +5 y el prefijo di- que hay dós átomos de fósforo. Además, tal como vimos en el apartado anterior, hay que considerar que los átomos de fósforo se combinan con un átomo de oxígeno más (orto) de los necesarios para que la suma de sus números de oxidación superen los del fósforo. +1 +5 –2 Hb P2 Oa di- H (+5)· 2= +10 (–2)∙ 7 = –14 P2 O7 4+ (+5)·2 + (–2)∙7 = 0 Con 6 O sería suficiente para superar el +10 del fosforo. Pongo uno más (orto), por tanto necesito 7 O. 11 H4P2O7 Pongo tantos H para que la molécula sea neutra. Necesito 4 hidrógenos (-14 +10= -4) 2.3.- OXISALES. Las oxisales, oxosales o sales ternarias, son compuestos formados por un metal, un no metal y oxígeno. Son consideradas como las sales de los ácidos oxoácidos, ya que éstas se forman por la sustitución de los hidrógenos del oxoácido por un metal. Ácido Sal Ácido Sal Ácido Sal H2CO3 CaCO3 H2SO4 Na2SO4 HClO NaClO Nomenclatura: Se nombran de forma similar a los oxoácidos del que proceden sustituyendo la terminación -oso por -ito y la terminación -ico por -ato seguido del elemento metálico, indicando, si es necesario, el número de oxidación del metal. Prefijo- / -sufijo Hipo-ito -ito -ato Per-ato Grupo 17 Grupo 16: Grupo 15: Cl, Br, I, At +1 +3 +5 +7 S, Se, Te +2 +4 +6 N, P, As +1 +3 +5 Grupo 14: C, Si Grupo 13: B +2 +4 +3 Mn +2 +3 +6 +7 Cr +2 +3 +6 Ejemplos: El carbonato de calcio proviene del ácido carbónico. El sulfato de sodio proviene del ácido sulfúrico. El perbromato de estaño (IV) proviene del ácido perbrómico. El sulfito de hierro (III) proviene del ácido sulfuroso. M (X O ) Formulación: La fórmula general de las oxisales es a b c n donde M es el elemento metálico, X es el elemento no metálico y O es el oxígeno. Los valores de a, b y c corresponden a los valores del oxoácido del que procede y n es la valencia del elemento metálico. Ejemplos: Sulfato de sodio: -ato en este caso es la mayor: S tiene +6. El sodio tiene +1. +1 +6 –2 Na S Oa Na +6 (–2)∙ 4 = –8 S O4 2+6 + (–2)∙4 = 0 Pongo tantos oxígenos para superar el +6 del S. Necesito 4 oxígenos. Na2SO4 Pongo tantos Na para que la molécula sea neutra. Teniendo en cuenta que el nº oxid del sodio es +1. Necesito 2 Na Sulfato de calcio: -ato en este caso es la mayor: S tiene +6. El calcio tiene +2. +2 +6 –2 Ca S Oa Ca +6 (–2)∙ 4 = –8 S O4 2+6 + (–2)∙4 = 0 Pongo tantos oxígenos para superar el +6 del S. Necesito 4 oxígenos. CaSO4 Pongo tantos Ca para que la molécula sea neutra. Teniendo en cuenta que el nº oxid del calcio es +2. Necesito 1 Ca Sulfato de hierro (III): -ato en este caso es la mayor: S tiene +6. El hierro tiene +3. +3 +6 –2 Fe S Oa Fe +6 (–2)∙ 4 = –8 S O4 Pongo tantos oxígenos para superar el +6 del S. Necesito 4 oxígenos. Fe2(SO4)3 Pongo tantos Fe para que la molécula sea neutra. Teniendo en cuenta que el nº oxid del hierro es +3 y que el anión sulfato tiene -2 (SO42-) intercambio las valencias. Hipoclorito de aluminio (hipo- -ito en este caso es la menor: Cl tiene +1): Al tiene +3. –2 +3 +1 Al Cl Oa Al +6 (–2)∙ 4 = –8 Cl O Pongo tantos oxígenos para superar el +1 del Cl. Necesito 1 oxígeno. 12 Al(ClO)3 Pongo tantos Al para que la molécula sea neutra. Teniendo en cuenta que el nº oxid del aluminio es +3 y que el anión hipoclorito tiene -1 (ClO-) intercambio las valencias. Fosfato de aluminio (-ato en este caso es la mayor: P tiene +5): Al tiene +3. +3 +5 –2 Al P Oa Al +5 (–2)∙ 4 = –8 P O4 Pongo tantos oxígenos para superar el +5 del Cl. Necesito 3 oxígenos. Pero acuérdate que el fosfato viene del ácido fosfórico que es realmente el ortofosfórico, es decir, un oxígeno más. Por tanto pongo 4 oxígenos. AlPO4 Pongo tantos Al para que la molécula sea neutra. Teniendo en cuenta que el nº oxid del aluminio es +3 y que el anión fosfato tiene -3 (PO43-) necesito solo un aluminio. Aquí tienes algunos ejemplos de oxisales: Fórmula K2CO3 NaNO2 Ca(NO3)2 AlPO4 Na2SO3 Fe2(SO4)3 NaClO Nombre Tradicional Carbonato de potasio Nitrito de sodio Nitrato de calcio Fosfato de aluminio Sulfito de sodio Sulfato de hierro(III) Hipoclorito de sodio (lejia) Fórmula Mg(ClO2)2 Ba(IO3)2 KIO4 CuCrO4 CaCr2O7 KMnO4 FeSO3 Nombre Tradicional Clorito de magnesio Yodato de bario Peryodato de potasio Cromato de cobre(II) Dicromato de calcio Permanganato de potasio Sulfito de hierro (II) 2.4.- SALES ÁCIDAS. Existen otros compuestos llamados sales ácidas en los que no se han sustituido todos los hidrógenos del oxoácido (en aquellos que tienen más de uno, llamados ácidos polipróticos). H2CO3 Ácido diprótico HCO3¯ NaHCO3 Sal ácida Nomenclatura: Se nombran igual que las oxosales, pero se indica el número de hidrógenos que quedan sin sustituir. Aquí tienes algunos ejemplos: Ba(H2PO4)2 Na2HPO4 Fe(HSO3)3 Dihidrógenofosfato de bario Monohidrógenofosfato de sodio Hidrógeno sulfito de hierro(III) CsHSO4 Ca(HSeO3)2 Fe(HSeO4)2 13 Hidrogenosulfato de cesio Hidrógeno selenito de calcio Hidrogenoseleniato de hierro(II) EJERCICIOS DE FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS (4º ESO. 2015/16). 1.- Formula: Yoduro de hidrógeno, hidruro de potasio, hidruro de bario, hidruro de cesio, amoníaco, bromuro de hidrógeno, ácido clorhídrico, Trihidruro de escandio, tetrahidruro de carbono, hidruro de oro (I), hidruro de plata, hidruro de zinc, metano. 2.- Nombra: AlH3, H2S, LiH, HF, BeH2, MgH2, CaH2, HCl, NH3, AuH3, BH3, CoH2. 3.- Formula: óxido de plomo (II), trióxido de selenio, óxido de magnesio, óxido de aluminio, óxido de níquel (III), óxido de cobre (II), pentaóxido de difósforo, óxido de mercurio (II), trióxido de dioro, oxido de estaño (IV), oxído de cromo (VI), peróxido de sodio, peróxido de magnesio. 4.- Nombra: Cu2O, As2O3, Na2O, CaO, N2O5, N2O4, SiO2, FeO, OF2, CO; SO2; MgO, K2O2, CaO2. 5.- Formula: sulfuro de plomo (II), tricloruro de níquel, bromuro de magnesio, cloruro de potasio, bromuro de hierro (II), sulfuro de cesio, cloruro de mercurio (II), tetracloruro de carbono, Yoduro de berilio, sulfuro de mercurio (I), Cloruro de amonio (ion amonio es NH4+ (considerarlo como una unidad)). 6.- Nombra: AlCl3, BaBr2, K2S, CuS, CrCl3, MnF2, AgI, Au2S, ZnS, SiF4, HgS. 7.- Nombra: Ba(OH)2, Cd(OH)2, Pt(OH)4, LiOH, Sr(OH)2, KOH, Cr(OH)6, Ni(OH)3. 8.- Formula: hidróxido de plomo (IV), hidróxido de sodio, hidróxido de cinc, hidróxido de hierro (II), hidróxido de calcio, hidróxido de cobalto (III), hidróxido de estaño (II), hidróxido de amonio. 9.- Formula: ácido sulfúrico, ácido sulfhídrico, ácido fosfórico, ácido difosfórico, ácido hipobromoso, ácido nitroso, ácido crómico, ácido clórico, ácido clorhídrico, ácido carbonoso, ácido peryodico, ácido hiposulfuroso, ácido bromoso, ácido yodico, ácido disulfúrico. 10.- Nombra: HClO2, H2SO3, H2S2O7, HNO2, HClO4, H4P2O7, H2SO4, HMnO4, HNO3, HIO3, HBrO, H3PO4, HClO, H2CrO4, H2CO3. 11.- Formula: permanganato de potasio, carbonato de cadmio, hipoclorito de sodio, cromato de bario, sulfato de amonio, bromito de cesio, fosfato de niquel (II), , clorito de calcio, nitrito de bario, hipobromito de cobalto (II), perclorato de litio, disulfato de calcio, hidrogeno sulfato de sodio, hidrogeno sulfato de hierro (II). 12.- Nombra: NiSO3, Al(ClO2)3, Fe(BrO3)3, LiBrO3, CoPO4, Ba(NO3)2, Cs2SO3, Fe2(SO4)2, Be2SiO4, NaMnO4, FeCO3, CuCrO4, Hg(ClO3)2, NH4IO3, KHSO3, Al(HSO4)3. 14 FORMUALCIÓN INORGÁNICA 1º BACHILLERATO 2017-18 HIDRUROS Hidruro de escandio NaH BH3 AuH H2Se BeH2 MgH2 HCl AgH CoH3 PtH4 NH3 PbH4 Óxido de níquel (III) PbO SnO2 Na2O2 Peróxido de potasio V2 O 5 CaO BaO2 Peróxido de sodio FeO Sb2O3 CaO2 CsCl (NH4)2S PbBr2 CCl4 Sb2S3 CaBr2 Hidruro de magnesio Sulfuro de hidrógeno Ácido clorhídrico Óxido de manganeso (VII) PERÓXIDOS ÓXIDOS / Óxido de sodio Óxido de níquel (II) Óxido de aluminio Óxido de cobalto (III) OXISALES / SALES ÁQCIDAS OXOÁCIODS HIDRÓXIDOS Cloruro de calcio SnS2 Sulfuro de amonio OTROS SALES BINARIAS / Peróxido de bario Seleniuro de plata HgS Nitruro de aluminio Fluoruro de amonio Zn3P2 Hexafluoruro de azufre Sulfuro de manganeso (III) PbBr2 Hidróxido de cadmio Dihidróxido de calcio Mg(OH)2 AgOH Ni(OH)3 Hidróxido de paladio (II) Hidróxido de aluminio Cd(OH)2 Pb(OH)2 Sn(OH)4 Hidróxido de estroncio Terahidróxido de platino Mn(OH)3 Co(OH)3 NaOH Ácido clórico Ácido sulfúrico HIO3 HClO4 Ácido nítrico Ácidos bromoso HBrO3 H2SO3 Ácido fosfórico Ácido carbónico H2SO4 HNO3 Ácido hipobromoso Ácido perclórico HClO H3PO4 H2SeO3 H2CO3 H2S2O7 Ag3AsO4 Fe2(SO4)3 Sn(IO3)2 NH4IO3 Ag2CrO4 Na2SO4 Pb(NO2)2 K2Cr2O7 Hg(BrO3)2 NaHSO4 Na2CrO4 KHCO3 Zn(NO2)2 Fe(HSO4)2 HgSO4 Nitrito de bario Sulfato de plata AgNO3 Perclorato de sodio Cromato de paladio (IV) Na2SO4 Nitrito de plata Hidrogenosulfato de hierro (II) CaSO4 Nitrato de aluminio Hidrogenocarbonato de calcio Zn(NO2)2 Fosfato de cobalto(II) Hidrogenosulfito de cinc Hg(ClO3)2 15
