FORMULACIÓN DE QUÍMICA INORGÁNICA · PDF fileNúmeros de oxidación (valencias) De forma general y a efectos de formulación, a cada elemento dentro de un compuesto se le asigna

FORMULACIÓN DE

QUÍMICA INORGÁNICA

José Romero I.E.S. María Bellido (Bailén) − 1 −

FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE QUÍMICA INORGÁNICA (Para 4º de la E.S.O.)

CONCEPTOS FUNDAMENTALES. Antes de proceder al estudio de las reglas de formulación es preciso conocer perfectamente los símbolos y los nombres de los diferentes elementos químicos, base de esta forma de expresión. Una memorización previa de todos ellos resulta, pues, imprescindible. Tabla periódica La tabla periódica está dividida en elementos metálicos (a la izquierda y abajo) y no metálicos (a la derecha y arriba) separados por una “escalera”. Números de oxidación (valencias) De forma general y a efectos de formulación, a cada elemento dentro de un compuesto se le asigna un número positivo o negativo denominado índice o número de oxidación (también se le suele llamar valencia, aunque es menos correcto). Dicho número sirve para deducir con facilidad las fórmulas de las diferentes combinaciones posibles. En la tabla adjunta (que hay al final de los apuntes) se muestran los números de oxidación que se asignan a los elementos de más importancia. Cuando se analiza con detenimiento se advierte la existencia de ciertas relaciones entre el número de oxidación de un elemento y su posición en la tabla periódica de modo que es posible deducir las siguientes reglas básicas: a) Los elementos metálicos tienen números de oxidación positivos. b) Los elementos no metálicos pueden tener números de oxidación tanto positivos como negativos. c) El número de oxidación positivo de un elemento alcanza como máximo el valor del grupo (columna) al

que pertenece dentro del sistema periódico. En el caso de que tome otros valores, éstos serán más pequeños, soliendo ser pares o impares según el grupo en cuestión sea par o impar.

d) El número de oxidación negativo de un elemento se puede obtener al restar al número del grupo al que pertenece dentro del sistema periódico el número 18. (Ej.: El S está situado en el grupo 16: 16-18=-2)

* Anomalías del Cromo y del Manganeso: El cromo y el manganeso tienen distintos números de oxidación dependiendo de que actúen como metales o como no metales. - Actúan como metales en los óxidos, hidruros, sales binarias, hidróxidos y oxisales. - Actúan como no metales cuando son el elemento central en los oxoácidos y en las oxisales. Cr 2 y 3 : cuando actúa como metal Mn 2 y 3 : cuando actúa como metal 3 y 6 : cuando actúa como no metal 4, 6 y 7 : cuando actúa como no metal Formulación. Al escribir la fórmula de un compuesto binario se coloca a la izquierda el elemento más metálico (electropositivo) y a la derecha el menos metálico (electronegativo). Para fijar el orden de más electronegativo a menos, la I.U.P.A.C. ha tomado como base la siguiente secuencia de elementos:


El número de oxidación del primer elemento, prescindiendo de su signo, se coloca como subíndice del símbolo del segundo elemento y viceversa, es decir “se intercambian” los números de oxidación. Por ejemplo: nº.oxidación del Al = +3 nº.oxidación del O = -2 por tanto se escribirá Al2O3 Si uno de ellos o ambos coinciden con la unidad, es decir vale 1, no se escribe. Ejemplo: K2O Está mal si se escribe como K2O1 Si un número de oxidación es múltiplo del otro se dividen ambos por el menor, es decir se simplifican. Por ejemplo: nº oxid. del C = 4 nº de oxid. del O =-2 por tanto será C2O4 que se simplificará hasta CO2 Nomenclatura. Para leer una fórmula de un compuesto binario se empieza de derecha a izquierda: primero se lee el menos metal y después el más metal. Por tanto observamos que se lee al contrario que se escribe. Tipos de nomenclatura: a) Sistemática (I.U.P.A.C.), Puede ser de tres tipos (según las últimas normas de 2005):

* De composición. Mediante ella se expresa la proporción entre los átomos que forman el compuesto. A su vez se puede escribir de tres formas:

- Con prefijos multiplicadores o estequiométrica. En ella se dice el número de átomos de cada

elemento mediante prefijos multiplicativos, de acuerdo a la siguiente tabla:

Mono Di Tri Tetra Penta Hexa Hepta Octa Nona Deca 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Se nombra, en primer lugar, el elemento más electronegativo (el de la derecha); para ello se modifica el nombre del elemento añadiendo el sufijo “-uro” a la raíz del nombre. Seguidamente, tras la palabra “de”, se nombra el elemento menos electronegativo (el de la izquierda) sin modificar. Delante del nombre de cada elemento, sin espacios ni guiones, se utilizan los prefijos multiplicativos que indican el número de átomos de cada uno.

Por ejemplo: Fe3N2 Dinitruro de trihierro

Una excepción a esta regla se produce cuando el oxígeno es el elemento más electronegativo; en este caso, se nombra como “óxido”. Por ejemplo: Fe2O3 Trióxido de dihierro. (No se dice trioxuro de dihierro) También se puede señalar el caso del azufre, cuando actúa como elemento más electronegativo, la terminación “-uro” se añade a la raíz latina (sulphur), nombrándose como “sulfuro” y no como “azufruro”.

Por ejemplo: Fe2S3 Trisulfuro de dihierro - Con números romanos o de Stock. De forma general podemos decir que en ella se cita en

primer lugar y en forma abreviada el elemento situado a la derecha en la fórmula, terminado en -uro (excepto los óxidos, que se dice óxido), después se cita la palabra “de” y por último se nombra el elemento de la izquierda. En el caso de que dicho elemento pueda actuar con distintos índices de oxidación, el índice con el que actúa se escribirá a continuación en números romanos y entre paréntesis (sin signo). Por ejemplo: PBr5 Bromuro de fósforo(V) Fe2O3 Óxido de hierro(III)

Cuando los elementos tienen un único estado de oxidación, no se pone el mismo entre paréntesis, está mal ponerlo.

Por ejemplo: CaCl2 Cloruro de calcio. Estaría mal nombrarlo como cloruro de calcio(II)


- Con números arábigos seguidos de signo (utilizando la carga de los iones). Es igual a la anterior, pero en lugar de indicar el número de oxidación en números romanos se hace en números arábigos seguidos de su signo correspondiente.

Por ejemplo: Fe3N2 Nitruro de hierro(2+) Fe2O3 Óxido de hierro(3+)

* De sustitución: se basa en la idea de un hidruro progenitor que se modifica al sustituir los átomos de hidrógeno por otros átomos y/o grupos. Por ejemplo: CF4: tetrafluorometano (deriva de la sustitución de los hidrógenos del metano, CH4, por flúor)

* De adición o coordinación: considera que un compuesto o especie es una combinación de un átomo central con ligandos asociados. Por ejemplo: PCl3 triclorurofósforo

b) Tradicional aceptada: Se utilizan prefijos y sufijos para indicar el número de oxidación del elemento. Está en desuso y se recomienda no utilizarla. Sólo se admite en casos concretos como agua o amoniaco.

Nota: Las terminaciones –oso e –ico para indicar el número de oxidación de los metales no es aceptada ya por la IUPAC. Por ejemplo: Óxido férrico estaría mal.

En este curso utilizaremos sobre todo las nomenclaturas sistemáticas estequiométrica y de Stock.

1.- SUSTANCIAS ELEMENTALES O SIMPLES (Xn) Se nombran con los prefijos mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- ,etc. seguidos del nombre del elemento. Por ejemplo: N2 : dinitrógeno N: mononitrógeno O3 : trioxígeno (ozono) S8 : octaazufre P4 : tetrafósforo H: monohidrógeno O2: dioxígeno

2.- ÓXIDOS ( X2Ox) Son compuestos formados por la unión del oxígeno con cualquier otro elemento (X) metálico o no, a excepción de los halógenos. En ellos el oxígeno actúa siempre con número de oxidación -2. Nomenclatura a) Estequiométrica: (Mono,di,tri,...)-óxido de (di,tri...)-elemento Fe2O3 Trióxido de dihierro P2O5 Pentaóxido de difósforo

* Las vocales finales de los prefijos numéricos no deben suprimirse (con la excepción de “monóxido”). Ejemplos: N2O5 pentaóxido de dinitrógeno y no pentóxido de dinitrógeno , NO monóxido de nitrógeno y no monoóxido de nitrógeno

* El prefijo “mono” solo se suele utilizar cuando hay confusión, es decir cuando el elemento tiene varios números de oxidación. Así el CO se nombra como Monóxido de carbono para diferenciarlo del CO2 que es Dióxido de carbono. Si al CO lo llamásemos óxido de carbono existiría confusión. * Aclaración: Las combinaciones del oxígeno con flúor, cloro, bromo, yodo y astato antes eran nombradas como óxidos, pero actualmente ya no se consideran óxidos. El oxígeno, que antes se escribía a la derecha, ahora debe ir a la izquierda. Por ejemplo: Antes era Cl2O3 Trióxido de dicloro. Ahora es O3Cl2 Dicloruro de trioxígeno


b) De Stock: Óxido de elemento (nº oxid.) Fe2O3 Óxido de hierro(III)

P2O5 Óxido de fósforo(V) * Cuando el elemento tiene un solo número de oxidación éste no se pone (está mal ponerlo), pues no hay ninguna posibilidad de confusión o ambigüedad. Por ejemplo: El CaO se nombra como óxido de calcio y estaría mal llamarlo óxido de calcio(II). * Hemos de tener cuidado pues el subíndice del oxígeno no siempre indica el número de oxidación del elemento, puesto que la fórmula puede estar simplificada. Por ejemplo: En el SO2 el número de oxidación del azufre no es 2 sino 4, puesto que antes de simplificarlo sería S2O4 (2 sería el número de oxidación del oxígeno y 4 el del azufre). Por tanto este óxido se nombra como Óxido de azufre(IV)

Formulación Se escribe a la izquierda el símbolo del elemento y a la derecha el símbolo del oxígeno, a continuación se intercambian los números de oxidación y finalmente se simplifican, si es posible. Por ejemplo: Óxido de azufre(VI) → S2O6 que se simplifica y queda SO3 Hay que tener en cuenta que cuando el elemento tiene de número de oxidación 1 éste no se escribe. Por ejemplo: Óxido de plata → Ag2O (no se pone al oxigeno el subíndice 1 correspondiente a la plata)

Ejercicios propuestos: Nombrar: NiO Cu2O MgO CO O5I2 N2O N2O5 O7Br2 SeO3 Cr2O3 Formular: Monóxido de cobre Dióxido de silicio Óxido de mercurio(I) Óxido de cobre(II) Trióxido de diniquel Óxido de oro(III) Pentaóxido de diarsénico Dióxido de selenio Dicloruro de trioxígeno Difluoruro de oxígeno

3.- PERÓXIDOS [M2(O2)m]

Los peróxidos los suelen formar los metales de las columnas 1, 2, 11 y 12 de la tabla periódica. Se forman al unirse un metal con el ion peroxo (O2

2-), e intercambiar sus números de oxidación, siendo el del peroxo siempre -2 (cada oxígeno actúa con número de oxidación -1). El ion peroxo no se puede romper, por lo cual las fórmulas de los peróxidos a veces no se pueden simplificar totalmente. La fórmula es simplificable, siempre que se respete la agrupación (O2) Nomenclatura a) Estequiométrica: Se nombran como los óxidos normales. Na2O2 Dióxido de disodio HgO2 Dióxido de mercurio b) De Stock: Peróxido de metal (nº oxid.) Na2O2 Peróxido de sodio HgO2 Peróxido de mercurio(II) Formulación Se escribe a la izquierda el símbolo del elemento y a la derecha el peroxo (O2), a continuación se intercambian los números de oxidación y finalmente se simplifican, si es posible


Por ejemplo: peróxido de cobre(I) → Cu2(O2)1 se quita el paréntesis → Cu2O2 y no se puede simplificar Otro ejemplo: peróxido de cobre(II) → Cu2(O2)2 se quita el paréntesis → Cu2O4 se simplifica → CuO2

(se ha podido simplificar porque no se ha roto el O22−, es decir porque no se ha quedado un número impar

de átomos de oxígeno) * Un peróxido muy conocido es el peróxido de hidrógeno o agua oxigenada: H2O2

Ejercicios propuestos: Nombrar: BaO2 Cs2O2 CdO2 K2O2 ZnO2 Ag2O2 Formular: Peróxido de litio Peróxido de magnesio Peróxido de rubidio Peróxido de calcio Peróxido de mercurio(I) Peróxido de oro (III)

4.- HIDRUROS ( MHm o HnN ) Son compuestos formados por la unión de un elemento y el hidrógeno (siempre con nº de oxidación 1). Vamos a distinguir tres tipos de hidruros: 4.1.- HIDRUROS METÁLICOS (MHm). Están formados por un metal (M) e hidrógeno. Nomenclatura a) Estequiométrica: (Mono, di,tri,...)-hidruro de metal PbH4 Tetrahidruro de plomo

BeH2 Dihidruro de berilio b) De Stock: Hidruro de metal (nº oxid.) PbH4 Hidruro de plomo(IV) BeH2 Hidruro de berilio

Formulación Se escribe a la izquierda el metal y a la derecha el hidrógeno y se pone el número de oxidación del metal como subíndice del hidrógeno. (El número de oxidación del hidrógeno no se pone al metal, pues vale 1). Por ejemplo: Trihidruro de aluminio AlH3 Hidruro de oro(I) AuH 4.2.- HIDRUROS NO METÁLICOS DE LOS GRUPOS 16 Y 17 (HnN). Están formados por un no metal (S, Se, Te, F, Cl, Br o I) e hidrógeno. También se llaman haluros de hidrógeno. Observamos que en éstos a la izquierda se coloca el hidrógeno y a la derecha el elemento. El no metal actúa siempre con el número de oxidación negativo (que coincide con el menor de ellos) Nomenclatura a) Estequiométrica: No metal-uro de hidrógeno HI Yoduro de hidrógeno H2Te Telururo de hidrógeno

* Cuando tiene dos hidrógenos se puede nombrar como “de dihidrógeno” o como “de hidrógeno”. Por ejemplo: H2S se puede nombrar como sulfuro de hidrógeno y como sulfuro de dihidrógeno


b) Tradicional aceptada: Ácido no metal-hídrico HI Ácido yodhídrico H2Te Ácido telurhídrico

* Las disoluciones acuosas de estos compuestos presentan carácter ácido por lo que se denominan hidrácidos. Esta forma de nombrarlos sólo se acepta cuando nos referimos a que están disueltos en agua. Si el compuesto está en su estado natural (que es gas) hemos de nombrarlo de la forma estequiométrica. * Hemos de conocer un ácido muy importante: el ácido cianhídrico o cianuro de hidrógeno HCN Formulación Se escribe a la izquierda el hidrógeno y a la derecha el no metal y se pone el número de oxidación del no metal (recuerda que siempre es el negativo) como subíndice del hidrógeno. Por ejemplo: Seleniuro de hidrógeno H2Se Ácido bromhídrico HBr 4.3.- HIDRUROS NO METALICOS DE LOS GRUPOS 13, 14 Y 15. Son los hidruros de los elementos B, C, Si, N, P, As, Sb y O. El no metal actúa siempre con el número de oxidación negativo. Nomenclatura a) Estequiométrica: (Di,tri,...)-hidruro de no metal CH4 Tetrahidruro de carbono AsH3 Trihidruro de arsénico b) Sustitutiva: Esta forma de nombrar los compuestos está basada en los denominados “hidruros padres o progenitores”. Éstos son hidruros, con un número determinado de átomos de hidrógeno unidos al átomo central, de los elementos de los grupos 13 al 17 de la tabla periódica. De entre todos ellos vamos a destacar los más conocidos: H2O (agua u oxidano) CH4 (metano) SiH4 (silano) BH3 (borano)

NH3 (amoniaco o azano) PH3 (fosfano) AsH3 (arsano) SbH3 (estibano) * Ya no se admiten los nombres antiguos como fosfina, arsina o estibina. Formulación Se escribe a la izquierda el no metal y a la derecha el hidrógeno e intercambian los números de oxidación Por ejemplo: Trihidruro de fósforo PH3

Ejercicios propuestos:

Nombrar: LiH BaH2 SnH4 CoH2 HgH2 AuH3 H2Se HCl HBr Formular: Dihidruro de calcio Hidruro de potasio Trihidruro de antimonio Hidruro de plomo(II) Hidruro de cobre(I) Monohidruro de oro Hidruro de platino(IV) Trihidruro de manganeso Tetrahidruro de silicio Fluoruro de hidrógeno Telururo de hidrógeno Yoduro de hidrógeno


5.- OTROS COMPUESTOS BINARIOS (XnNx) Son los compuestos formados por un no metal (N) con cualquier otro elemento (X) que no sea O o H. El no metal actúa siempre con el número de oxidación negativo. Nomenclatura a) Estequiométrica:

(Mono,di,tri...)-no metal-uro de (di,tri...)-elemento FeCl3 Tricloruro de hierro N2S3 Trisulfuro de dinitrógeno b) De Stock: No metal-uro de elemento (nº oxid.) FeCl3 Cloruro de hierro(III) N2S3 Sulfuro de nitrógeno(III) Formulación Se coloca a la izquierda el elemento más metálico y a la derecha el menos metálico y se intercambian sus números de oxidación. Recuerda que el que termina en –uro es el que tiene el número de oxidación negativo y es el que va a la derecha. Por ejemplo: Dinitruro de tricobalto Co3N2 Telururo de fósforo(V) P2Te5 También se consideran sales los compuestos del ion cianuro con los metales y el ion amonio con los no metales. Por ejemplo: Cianuro de sodio: NaCN Sulfuro de amonio: (NH4)2S

Ejercicios propuestos: Nombrar: CaF2 CuBr Cr2S3 Mg3N2 SF4 PBr5 B2S3 SiC NH4Cl Formular: Sulfuro de manganeso(II) Nitruro de litio Bromuro de níquel(III) Dibromuro de cobre Siliciuro de dihierro Trisulfuro de dihierro Cloruro de yodo(VII) Cloruro de selenio(IV) Sulfuro de amonio

6.- HIDRÓXIDOS [ M(OH)m ] Son los compuestos formados por un metal (M) y tantos grupos hidróxido (OH─) como indique el número de oxidación con el que actúe dicho metal. El grupo hidróxido forma una sola unidad y su número de oxidación es -1. Debido a sus propiedades básicas reciben también el nombre de bases. Nomenclatura a) Estequiométrica: (Mono,di,tri,...)-hidróxido de metal Sn(OH)4 Tetrahidróxido de estaño Ba(OH)2 Dihidróxido de bario b) De Stock: Hidróxido de metal (nº oxid.) Sn(OH)4 Hidróxido de estaño(IV) Ba(OH)2 Hidróxido de bario


* Cuando el número de oxidación del metal es 1 no se escribe el paréntesis. Por ejemplo: Hidróxido de oro(I) se escribe como AuOH y estaría mal escribir Au(OH)

Formulación Se coloca a la izquierda el metal y a la derecha el grupo OH. Si el número de oxidación del metal es mayor de 1 se pone paréntesis al grupo OH y se escribe como subíndice del mismo el número de oxidación con el que actúa el metal. Por ejemplo: Trihidróxido de níquel Ni(OH)3 Hidróxido de platino(IV) Pt(OH)4


Nombrar: Pt(OH)2 Mn(OH)3 KOH HgOH Pb(OH)4 Zn(OH)2 Formular: Dihidróxido de cobalto Hidróxido de sodio Trihidróxido de aluminio Hidróxido de cromo(II) Hidróxido de mercurio(II) Hidróxido de amonio

7.- OXOÁCIDOS ( HaXbOc ) Son compuestos con hidrógeno, un no metal central (también pueden ser Cr o Mn) y oxígeno. En ellos el oxígeno actúa con número de oxidación -2 y el hidrógeno con +1, por lo que conocida la fórmula y teniendo en cuenta que el número de oxidación resultante para una sustancia neutra ha de ser cero, resulta sencillo determinar el número de oxidación correspondiente al elemento central X, que será siempre positivo. Por ejemplo: H2SO4 Hay 4 átomos de O, luego en total: 4 x (-2) = -8 -8 + 2 = -6

Hay 2 átomos de H, luego en total; 2 x (+1) = +2 Para que en total nos salga 0 y por tanto la molécula sea neutra, el S actúa con +6 a) Nomenclatura tradicional aceptada:

Ácido (hipo,per)-elemento central-(oso,ico) HNO3 Ácido nítrico HClO Ácido hipocloroso Se escribe la palabra ácido seguida del nombre del elemento central terminado en –oso o en –ico y con los prefijos hipo- o per- si fuese necesario. Para saber qué prefijos y sufijos utilizar hemos de tener en cuenta cuantos números de oxidación posee el elemento central y con cuál de ellos está actuando. Si el elemento central tiene:

- Dos números de oxidación se utiliza: la terminación -ico para el mayor la terminación -oso para el menor.

la terminación -ico para el mayor. - Tres números de oxidación se utiliza: la terminación -oso para el intermedio

hipo-elemento-oso para el menor

* Existe una excepción cuando el elemento central es el manganeso: ° Cuando el número de oxidación es 7 el ácido se llama permangánico. ° Cuando el número de oxidación es 6 el ácido se llama mangánico. ° Cuando el número de oxidación es 4 el ácido se llama manganoso.


per- elemento -ico para el mayor

- Cuatro números de oxidación se utiliza: la terminación -ico para el inmediato inferior. la terminación -oso para el siguiente. hipo- elemento -oso para el menor

En resumen:

Elementos hipo- -oso -oso -ico per- -ico Cl , Br , I +1 +3 +5 +7 S , Se , Te +2 +4 +6 N , P , As , S b +1 +3 +5 C , Si +2 +4 B +3 Mn +4 +6 +7 Cr +3 +6

Formulación Uno de los métodos para formularlos es “suponer” que se obtienen añadiendo una molécula de agua al óxido de igual nombre. Por ejemplo: Ácido nítrico = óxido nítrico + agua N2O5 + H2O → H2N2O6 se simplifica → HNO3 Ácido hipocloroso = óxido hipocloroso + agua Cl2O + H2O → H2Cl2O2 → HClO Algunos ácidos "no salen" con esta reglilla, se trata de ácidos que tienen distinta proporción de hidrógeno y oxígeno. Su nomenclatura tradicional está basada en prefijos (meta-, orto- y di-). Los estudiaremos en bachillerato. No obstante hemos de conocer los más habituales como son:

- Ácido metafosfórico: HPO3. Se obtiene añadiendo una molécula de agua al P2O5. - Ácido fosfórico: H3PO4. Se obtiene añadiendo dos moléculas de agua al ácido metafosfórico. * Antes se admitía llamarlo ácido ortofosfórico, pero actualmente no se admite. - Ácido dicrómico: H2Cr2O7 Se obtiene con dos moléculas de ácido crómico menos una de agua.


Nombrar: H2SO3 HIO HNO HBrO3 HCrO2 HBrO2 H2SeO4 Formular: Ácido sulfúrico Ácido hipocloroso Ácido selenioso Ácido peryódico Ácido carbónico Ácido bromoso Ácido crómico Ácido permangánico Ácido nitroso b) Nomenclatura de adición:

(Di,Tri...)-hidróxido-(di,tri...)-oxido-elemento central HNO2 → NO(OH) Hidroxidooxidonitrógeno H2CrO4 → CrO2(OH)2 Dihidroxidodioxidocromo Es una nomenclatura estructural. Un oxoácido está formado generalmente por un átomo central unido a uno o varios grupos llamados ligandos que, casi siempre (pero no siempre), suelen ser hidróxido (–OH) y óxido (=O). Como no tenemos conocimiento de la estructura de todos los ácidos, vamos a tomar siempre


OH ǀ O = S = O ǀ OH

OH ǀ O = N = O

ejemplos de ácidos sólo con estos dos ligandos (hidróxido y óxido), que son los más habituales, no veremos casos con otros ligandos diferentes, ni tampoco veremos ácidos di- por ser más “raros”. Para nombrarlos se escribe primero los ligandos en orden alfabético (los prefijos multiplicativos no cuentan) y con sus prefijos multiplicativos y se termina con el nombre del átomo central.

Por ejemplo, el ácido sulfúrico (H2SO4) tiene la estructura de la izquierda. Aquí vemos que el azufre está unido a dos ligandos hidróxido y a dos ligandos óxido, es decir H2SO4 realmente tiene la estructura SO2(OH)2 y por tanto lo debemos nombrar en este tipo de nomenclatura estructural como “dihidroxidodioxidoazufre”. Para el caso del ácido nítrico (HNO3), la estructura sería la que aparece aquí, y por tanto tiene como ligandos un hidróxido y dos óxidos: NO2 (OH) Su nombre será entonces “hidroxidodioxidonitrógeno”

De estos ejemplos podemos sacar como conclusión que los oxoácidos tendrán tantos ligandos OH como número de hidrógenos tenga la fórmula del ácido. El número de ligandos óxido lo podemos calcular restando el número de átomos de oxígeno menos el número de átomos de hidrógeno que aparezcan en la fórmula. Formulación Se escriben tantos grupos OH y tantos átomos de oxígeno como indique el nombre y a continuación se suman y se ponen siempre en el orden siguiente: a la izquierda los átomos de hidrógeno, en el centro los átomos del elemento central (que suele ser un no metal) y a la derecha los átomos de oxígeno:

HxNyOz Por ejemplo: Trihidroxidooxidofósforo → tres hidróxidos ( 3 OH) + un oxigeno (O ) + un fosforo (P) → H3PO4 Hidroxidooxidobromo → un hidróxido (OH) + un oxígeno (O) + un bromo (Br) → HBrO2


Nombrar: H2CO3 H3PO3 H2SO3 H4SiO4 HClO HMnO4 HIO3 Formular: Hidroxidodioxidonitrógeno Dihidroxidooxidosilicio Hidroxidoyodo Dihidroxidodioxidoselenio Dihidroxidodioxidoteluro Hidroxidooxidobromo c) Nomenclatura de hidrógeno: (Di,tri...)-hidrogeno-((di,tri...)-oxido-(di,tri...)elemento central-ato)

HNO2 Hidrogeno(dioxidonitrato) H2Cr2O7 Dihidrógeno(heptaoxidodicromato) Como vemos se escribe primero el número de hidrógenos que tenga la fórmula y a continuación, entre paréntesis, el resto. Dentro del paréntesis se indica el número de oxígenos y a continuación el número de átomos del elemento central, terminando siempre el nombre del elemento central en –ato. Formulación Se escriben el número de hidrógenos, el número de átomos del elemento central y el número de átomos de oxígeno que nos dice el nombre, y siempre en este orden: HxNyOz Por ejemplo: Tetrahidrogeno(heptaoxidodifosfato) → 4 hidrógenos + 2 fósforos + 7 oxígenos → H4P2O7



Nombrar: H2CO3 H2S2O5 H2SO3 H4SiO4 H4P2O7 HClO HMnO4 HIO3 Formular: Hidrogeno(dioxidoclorato) Dihidrogeno(trioxidoseleniato) Dihidrogeno(trioxidocarbonato) Dihidrogeno(heptaoxidodisulfato) Hidrogeno(tetraoxidoyodato) Trihidrogeno(tetraoxidofosfato) Dihidrogeno(pentaoxidodiseleniato) Dihidrogeno(pentaoxidodisulfato)

8.- IONES Los iones son especies con carga (ya sea un átomo o un grupo de átomos), la cual se indica con un número seguido del signo como superíndices a la derecha del símbolo del elemento (Ejemplos: Cu2+, N3-) En los iones poliatómicos, la carga corresponde a la suma de los números de oxidación que se atribuye a los elementos que lo constituyen (Ejemplos: SO4

2- , NO3-), es decir, pertenece a todo el ion.

Cuando el valor de la carga es uno, sea positiva o negativa, sólo se escribe el signo en la fórmula, no el 1. a) Cationes monoatómicos Hay dos formas de nombrarlos: - Basándose en el uso del número de carga (sistema Ewens-Basset): Se nombra el metal y se indica, seguidamente, el número de la carga entre paréntesis. Ion metal(carga+) Fe3+ ion hierro(3+) Na+ ion sodio(1+) - Basándose en el uso del número de oxidación (sistema de Stock): Se nombra el metal y se indica, seguidamente, el número de oxidación en números romanos y entre paréntesis. Cuando el metal solo tiene un número de oxidación éste no se escribe, pues no hay confusión. Ion metal(nº oxidación) Fe3+ ion hierro(III) Na+ ion sodio b) Aniones monoatómicos: Se nombran añadiendo la terminación "-uro" al nombre del no metal, seguido del número de carga correspondiente (sistema Ewens-Basset). Si no hay ambigüedad, se puede omitir el número de carga. Como excepción, el ion O2- se llama ion óxido(2-) o ion óxido, no se dice ion oxigenuro(2-). ion no metal-uro(carga−) S2- ion sulfuro(2-) o ion sulfuro Cl- ion cloruro(1-) o ion cloruro c) Iones poliatómicos derivados de los oxoácidos (oxoaniones) Usaremos solo la nomenclatura tradicional. Vamos a distinguir dos casos:

* Si el ácido pierde todos los hidrógenos que tiene, el anión que resulta se nombra con la palabra ion o anión, en lugar de ácido y se cambia la terminación "-oso" o "-ico" del oxoácido por "-ito" o "-ato", respectivamente.


en el ácido número de oxidación del átomo central en el oxoanión

prefijo sufijo prefijo sufijo

per- -ico más alto per- -ato

-ico segundo -ato

-oso tercero -ito

hipo- -oso más bajo hipo- -ito Ion (hipo,per)-átomo central-(ito,ato) CO3

2− Ion carbonato IO− Ion hipoyodito Los ejemplos son del ácido carbónico, H2CO3, que ha perdido dos hidrógenos para formar el ion carbonato y del ácido hipoyodoso, HIO, que ha perdido un hidrógeno para formar el ion hipoyodito. * Si el ácido no pierde todos los hidrógenos y por tanto el anión que resulta mantiene alguno/os (esto solo puede ocurrir con ácidos que tengan dos o más hidrógenos), para nombrarlo se antepone al nombre del anión el prefijo hidrogeno-, dihidrogeno, etc..., según el número de hidrógenos que queden en la fórmula. Ion (di,tri)-hidrogeno-átomo central-(ito,ato) HSO3

− Ion hidrogenosulfito H2PO4

− Ion dihidrogenofosfato Los ejemplos son del ácido sulfuroso, H2SO3, que ha perdido un solo hidrógeno para formar el ion hidrogensulfito y del ácido fosfórico, H3PO4, que ha perdido también un solo hidrógeno para formar el ion dihidrogenofosfato. Si este último ácido hubiese perdido dos hidrógenos se convertiría en el ion HPO4

2- cuyo nombre sería ion hidrogenofosfato. En ambos casos, para saber el número de hidrógenos que tenía el ácido que ha dado lugar al ion solo hay que fijarse en la carga del ion. Así, si la carga es -2 es que el ácido tenía 2 hidrógenos más de los que aparecen en la fórmula del ion correspondiente. Por eso sabemos que el ácido del que proviene el HSO3−es el H2SO3 o que el HPO4

2- proviene del ácido H3PO4 d) Iones poliatómicos de interés: Debemos conocer los siguientes: NH4

+ ion amonio H3O+ ion oxonio (no se acepta ya llamarlo hidronio) CN- ion cianuro

9.- OXISALES NEUTRAS [ Ma(XbOc)m ]

Las sales resultan de sustituir, total o parcialmente, hidrógeno de un ácido por metales. Vamos a estudiar dos tipos de oxisales:

- neutras: Se sustituyen todos los hidrógenos por un metal. - ácidas: Se sustituyen parcialmente los hidrógenos por un metal (las veremos después).

Ambas resultan de la combinación de un anión de oxoácido con un catión. Ya vimos que las sales binarias, como por ejemplo el cloruro de sodio, están formadas por un ion


negativo de un no metal (el ion cloruro, Cl-) y un ion positivo de metal (el ion sodio, Na+), que al unirse forman el NaCl, neutro (-1 + 1 = 0) En las oxisales neutras el ion positivo o catión es también un ion monoatómico metálico, pero a diferencia de aquéllas, el ion negativo o anión es un oxoanión. Por ejemplo, el nitrato de cinc está formado por el ion cinc (Zn2+) y el ion nitrato (NO3−). En estos casos la suma total de las cargas también debe ser cero, por lo que deberemos unir dos iones NO3−

con cada ion Zn2+ : 2x(-1) + 2 = 0, y la fórmula resultante será Zn(NO3)2 . Lo que estamos haciendo, solo a efectos de formulación y nomenclatura, es considerar al oxoanión como si fuera un solo elemento, ya que así las cosas se simplifican mucho, pues se procede prácticamente como si se tratara de un compuesto binario del catión y del anión. a) Nomenclatura tradicional aceptada: (Hipo,per)-átomo central-(ito,ato) de metal(nº de oxid.) Cu(BrO3)2 Bromato de cobre(II) AgIO Hipoyodito de plata Como podemos ver se nombra primero el oxoanión a continuación la palabra “de” y después el nombre del ion positivo, es decir el metal, según la nomenclatura stock En el primer ejemplo Cu(BrO3)2 vemos que está formado por el anión BrO3− (sabemos que la carga del anión es -1 porque en la fórmula el subíndice del Cu es 1) y el catión Cu2+ (sabemos que la carga del catión es +2 porque en la fórmula el subíndice del BrO3 es 2) y que hay dos aniones por cada catión, para que así la suma de sus cargas sea 0.

Formulación Para formular las oxisales se escribe primero el símbolo del elemento metálico y a continuación el anión (ambos sin carga). Seguidamente se escriben como subíndices las respectivas cargas intercambiadas (sin signo), como si se tratara de un compuesto binario. La fórmula del anión se obtiene haciendo perder a la del ácido sus átomos de hidrógeno y asignándole por consiguiente igual número de cargas negativas como átomos de hidrógeno ha perdido. Por ejemplo: Peryodato de cinc. Hemos de escribir el cinc y el peryodato e intercambiar sus números de oxidación (sus cargas). Sabemos que el número de oxidación del cinc es +2 ¿pero cuál es el del peryodato?. Para averiguarlo nos fijamos en el prefijo per- y en la terminación –ato, lo cual nos indica que el ácido del que proviene dicho ion es el ácido peryódico, que como sabemos es el HIO4. Por tanto el ion peryodato se obtendrá al quitarle todos los hidrógenos a dicho ácido, es decir será IO4− (hemos puesto carga -1 al ion porque hemos quitado 1 hidrógeno al ácido). Ya podemos intercambiar los números de oxidación de los iones y obtendremos la fórmula: Zn(IO4)2

Ejercicios propuestos: Nombrar: NaClO3 Ag2SO4 Be(BrO3)2 Ni3(PO4)2 AuIO Cr2(CO3)3 KMnO4 Pb(PO2)4 AgBrO Zn(PO3)2 Ba(ClO4)2 Co2CO3 Ni(IO)3 NH4AsO3 Formular: Carbonato de bario Hipoclorito de hierro(III) Fosfato de cinc Sulfito de oro(III) Cromato de platino(IV) Dicromato de potasio Perbromato de manganeso(II) Silicato de cobre(I) Nitrito de amonio Carbonato de cinc Permanganato de calcio Sulfato de potasio Sulfato de cobalto(II) Hipoclorito de sodio Telurito de plata Nitrato de cromo(III) Peryodato de cadmio Nitrito de platino(II)


b) Nomenclatura estequiométrica (de composición): (Bis,tris,tetrakis…)((di,tri...)-oxido-(di,tri)-átomo central-ato) de (di,tri…)metal Cu(NO3) 2 Bis(trioxidonitrato) de cobre Ag2SO4 Tetraoxidosulfato de diplata Esta nomenclatura se basa en nombrar de derecha a izquierda y con prefijos (di-, tri-, tetra-, etc.) cada uno de los átomos que participan en el compuesto. Si la fórmula tiene paréntesis hemos de indicar el número que lleva el paréntesis mediante los prefijos: Bis (2), Tris (3), Tetrakis (4), Pentakis (5), Hexakis (6), etc. Por otra parte observemos como el nombre del átomo central siempre se hace terminar en –ato. Formulación Para escribir la fórmula cuando nos dan el nombre, únicamente hay que escribir tantos átomos de cada tipo como nos indiquen los prefijos del nombre, recordando que se escribe al contrario que se lee, es decir se escribe de derecha a izquierda. Los prefijos bis, tris, etc., si existen en el nombre, nos indicarán que hay que poner paréntesis y el número adecuado que le corresponde como subíndice al mismo. Por ejemplo: Tris(trioxidocarbonato) de dihierro. Este nombre nos dice que hay que escribir un paréntesis con subíndice 3. Dentro de él, y siempre de derecha a izquierda, hay que poner tres oxígenos y un carbono, y a la izquierda de ese paréntesis hay que escribir dos átomos de hierro. Por tanto Fe2(CO3)3


Nombrar: Ag4B2O5 CaS2O7 MgSi2O5 Mn(NO3)3 AuSbO3 CsBrO3 Fe(IO4) 2 Formular: Dioxidoclorato de mercurio Bis(tetraoxidoclorato) de cinc Heptaoxidodiarseniato de diplomo Tetrakis(trioxidonitrato) de iridio Oxidobromato de amonio Tris(tetraoxidomanganato) de oro Tetraoxidofosfato de aluminio Heptaoxidodifosfato de diniquel

OBSERVACIONES FINALES: a) El I puede llamarse yodo o iodo, el Te puede llamarse teluro o telurio, y el Ta, tántalo o tantalio. b) Los nombres latinos stibium, cuprum, stannum, ferrum, hidrargirum , aurum, argentum, plumbum, kalium y natrium son los responsables de los símbolos respectivos Sb, Cu, Sn, Fe, Hg, Au, Ag, Pb, K y Na. El cinc viene de la palabra alemana zink.


NÚMEROS DE OXIDACIÓN DE LOS ELEMENTOS MÁS FRECUENTES

H± 1

Li Be B C N O F1 2 ± 3 2, ± 4 1, ±3, 5 -2 -1

Na Mg Al Si P S Cl1 2 3 ± 4 1, ±3, 5 ±2, 4, 6 ±1,3,5,7

K Ca Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn As Se Br1 2 2, 3

3, 62,3

4,6,7 2, 3 2, 3 2, 3 1, 2 2 ± 3, 5 ±2, 4, 6 ±1,3,5,7

Rb Sr Ag Cd Sn Sb Te I1 2 1 2 2, 4 ± 3, 5 ±2, 4, 6 ±1,3,5,7

Cs Ba Ir Pt Au Hg Pb Bi1 2 2, 4 2, 4 1, 3 1, 2 2, 4 3, 5

Fr Ra1 2 * El N a veces también actúa con números de oxidación +2 y +4

METALNO

NH4+ * El O en los peróxidos actúa con número de oxidación -1 METAL

1 José Romero

IES Mª Bellido (Bailén)

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FORMULACIÓN DE QUÍMICA INORGÁNICA · PDF fileNúmeros de oxidación (valencias) De forma general y a efectos de formulación, a cada elemento dentro de un compuesto se le asigna