Nomenclatura y formulación de los compuestos … · 2 NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN DE LOS COMPUESTOS INORGÁNICOS En la tabla siguiente se muestran los símbolos de los elementos

1

INTRODUCCIÓN 1En el estudio de la Química Inorgánica, es imprescindible establecer un lenguaje específico que nos permita identi-ficar los compuestos a los que nos estamos refiriendo en cada momento y distinguir a unos de otros por sus nombres y fórmulas. Para utilizar adecuadamente este libro es necesario partir de algunos conocimientos básicos como los representados por los términos átomo, ion, isótopo, elemento, compuesto, molécula, enlace, configuración elec-trónica, etc., que se pueden encontrar en cualquier texto básico de Química.

En este primer capítulo se presentan a modo de introducción, algunos otros conceptos que serán profusamente mencionados a lo largo del libro y que así se podrán tener más fácilmente presentes.

1.1 SÍMBOLO ATÓMICOEs el conjunto de una, dos o tres letras que se usa para representar un átomo en una fórmula química.

Ejemplo 1.1

Elemento Símbolo

Hidrógeno HHierro Fe

Frecuentemente, para describir adecuadamente un elemento químico se acompaña su símbolo atómico con subín-dices y superíndices que dan información sobre su número atómico, número másico y carga iónica.

Como recordará:

– El número atómico es el número de protones de ese átomo.

– El número másico es el número total de protones y neutrones de ese átomo.

Así, el número másico A de un átomo de símbolo X se indica por un superíndice a la izquierda (AX); la carga iónica q por un superíndice a la derecha acompañado del correspondiente signo 1 o 2 (Xq1 o Xq2, no debe utilizarse X1q o X2q); y el número atómico Z se indica por un subíndice a la izquierda (zX).

Ejemplo 1.2

Observe como se representa un átomo de azufre (S), de número másico 32 y con dos cargas positivas (21).

Nº másico 32

S21 Carga iónica

Nº atómico 16

2 NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN DE LOS COMPUESTOS INORGÁNICOS

En la tabla siguiente se muestran los símbolos de los elementos ordenados por números atómicos crecientes, junto con sus masas atómicas y configuraciones electrónicas más externas.

Las masas atómicas mostradas son valores promedios (en unidades de masa atómica) teniendo en cuenta la abundancia isotópica natural de cada elemento. Recuerde que una unidad de masa atómica (uma) es la doceava parte de la masa de un átomo de 12C (carbono-12).

TABLA 1.1

Número atómico Símbolo Nombre Masa

atómicaEstructura electrónica más externa

1 H Hidrógeno 1,0079 1s1

2 He Helio 4,0026 1s2

3 Li Litio 6,941 2s1

4 Be Berilio 9,012 2s2

5 B Boro 10,810 2s2 sp1

6 C Carbono 12,011 2s2 2p2

7 N Nitrógeno 14,006 2s2 2p3

8 O Oxígeno 15,999 2s2 2p4

9 F Flúor 18,998 2s2 2p5

10 Ne Neón 20,179 2s2 2p6

11 Na Sodio 22,989 3s1

12 Mg Magnesio 24,305 3s2

13 Al Aluminio 26,981 3s2 3p1

14 Si Silicio 28,085 3s2 3p2

15 P Fósforo 30,973 3s2 3p3

16 S Azufre 32,066 3s2 3p4

17 Cl Cloro 35,452 3s2 3p5

18 Ar Argón 39,948 3s2 3p6

19 K Potasio 39,098 4s1

20 Ca Calcio 40,078 4s2

21 Sc Escandio 44,956 3d1 4s2

22 Ti Titanio 47,88 3d2 4s2

23 V Vanadio 50,941 3d3 4s2

24 Cr Cromo 51,996 3d5 4s1

25 Mn Manganeso 54,938 3d5 4s2

26 Fe Hierro 55,847 3d2 4s2

27 Co Cobalto 58,933 3d7 4s2

28 Ni Niquel 58,69 3d8 4sv

TABLA 1.1 (continuación)



29 Cu Cobre 63,546 3d10 4s1

30 Zn Cinc 65,39 3d10 4s2

31 Ga Galio 69,723 4s2 4p1

32 Ge Germanio 72,61 4s2 4p2

33 As Arsénico 74,921 4s2 4p3

34 Se Selenio 78,96 4s2 4p4

35 Br Bromo 79,904 4s2 4p5

36 Kr Kriptón 83,80 4s2 4p6

37 Rb Rubidio 85,467 5s1

38 Sr Estróncio 87,62 5s2

39 Y Itrio 88,905 4d1 5s2

40 Zr Circonio 91,224 4d2 5s2

41 Nb Niobio 92,906 4d4 5s1

42 Mo Molibdeno 95,94 4d5 5s1

43 Tc Tecnecio 98,906 4d5 5s2

44 Ru Rutenio 101,07 4d7 5s1

45 Rh Rodio 102,905 4d8 5s1

46 Pd Paladio 106,42 4d10 5s0

47 Ag Plata 107,868 4d10 5s1

48 Cd Cadmio 112,411 4d10 5s2

49 In Indio 114,82 5s2 5p1

50 Sn Estaño 118,710 5s2 5p2

51 Sb Antimonio 121,75 5s2 5p3

52 Te Teluro 127,60 5s2 5p4

53 I Yodo 126,904 5s2 5p5

54 Xe Xenón 131,29 5s2 5p6

55 Cs Cesio 132,905 6s1

56 Ba Bario 137,27 6s2

57 La Lantano 138,905 5d1 6s2

58 Ce Cerio 140,115 4f 2 5d0 6s2

59 Pr Praseodimio 140,907 4f 3 5d0 6s2

60 Nd Neodimio 144,24 4f 4 5d0 6s2

INTRODUCCIÓN 3





61 Pm Prometio (145) 4f 5 5d0 6s2

62 Sm Samario 150,36 4f 6 5d0 6s2

63 Eu Europio 151,965 4f 7 5d0 6s2

64 Gd Gadolinio 157,25 4f 7 5d1 6s2

65 Tb Terbio 158,925 4f 9 5d0 6s2

66 Dy Disprosio 162,50 4f10 5d0 6s2

67 Ho Holmio 164,930 4f11 5d0 6s2

68 Er Erbio 167,26 4f12 5d0 6s2

69 Tm Tulio 168,934 4f12 5d0 6s2

70 Yb Iterbio 173,04 4f14 5d0 6s2

71 Lu Lutecio 174,967 4f14 5d1 6s2

72 Hf Hafnio 178,49 5d2 6s2

73 Ta Tántalo 180,948 5d3 6s2

74 W Wolframio 183,85 5d4 6s2

75 Re Renio 186,207 5d5 6s2

76 Os Osmio 190,2 5d6 6s2

77 Ir Iridio 192,22 5d7 6s2

78 Pt Platino 195,08 5d9 6s1

79 Au Oro 196,966 5d10 6s1

80 Hg Mercurio 200,59 5d10 6s2

81 Tl Talio 204,383 6s2 6p1

82 Pb Plomo 207,2 6s2 6p2

83 Bi Bismuto 208,980 6s2 6p3

84 Po Polonio (209) 6s2 6p4

85 At Astato (210) 6s2 6p5

86 Rn Radón (222) 6s2 6p6

87 Fr Francio (223) 7s1

88 Ra Radio 226,025 7s2

89 Ac Actinio (227) 6d1 7s2

90 Th Torio 232,038 6d2 7s2

91 Pa Protactinio 231,035 5f 2 6d1 7s2

92 U Uranio 238,028 5f 3 6d1 7s2




93 Np Neptunio 237,048 5f 4 6d1 7s2

94 Pu Plutonio (244) 5f 6 6d0 7s2

95 Am Americio (243) 5f 7 6d0 7s2

96 Cm Curio (247) 5f 7 6d1 7s2

97 Bk Berkelio (247) 5f 9 6d0 7s2

98 Cf Californio (251) 5f10 6d0 7s2

99 Es Einstenio (252) 5f11 6d0 7s2

100 Fm Fermio (257) 5f12 6d0 7s2

101 Md Mendelevio (258) 5f13 6d0 7s2

102 No Nobelio (259) 5f14 6d0 7s2

103 Lr Lawrencio (262) 5f14 6d1 7s2

104 Rf Rutherfordio (261) 6d2 7s2

105 Db Dubnio (262) 6d3 7s2

106 Sg Seaborgio (266) 6d4 7s2

107 Bh Bohrio (264) 6d5 7s2

108 Rf Hassio (269) 6d6 7s2

109 Mt Meitnerio (268) 6d7 7s2

110 Ds Darmstadtio (271) 6d8 7s2

111 Rg Roentgenio (272) 6d9 7s2

112 Uub Ununbio (285) 6d10 7s2

113 Uut Ununtrio (284) 7s2 7p1

114 Uuq Ununquadio (289) 7s2 7p2

115 Uup Ununpentio (288) 7s2 7p3

116 Uuh Ununhexio (292) 7s2 7p4

1.2 TABLA PERIÓDICALa Tabla Periódica —o Sistema Periódico— es un ordenamiento de los elementos en filas y columnas, en orden creciente de números atómicos y de acuerdo con su configuración electrónica.

En la Tabla Periódica se denominan:

– Períodos a las filas horizontales.

– Grupos a las columnas verticales.

Al final de este capítulo se muestran dos versiones de la Tabla Periódica: la convencional de 18 Grupos y la expandida de 32. Por su mayor claridad, en este texto usaremos la numeración de Grupos más recientemente propuesto por la IUPAC, que consiste en numerarlos del 1 al 18.

INTRODUCCIÓN 5


De acuerdo con su posición en la Tabla, los elementos se clasifican de diversos modos. El más general es el siguiente:

TABLA 1.2

Metales

Elementos Semimetales

No metales

Otras agrupaciones de elementos reciben también nombres colectivos cuyo uso está muy extendido.

TABLA 1.3

Nombre colectivo Elementos

Elementos de grupos principales Los de los Grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 y 18 (excepto el hidrógeno).

Elementos característicos Los dos primeros elementos de los grupos principales (excepto los del Grupo 18).

Metales alcalinos Elementos del Grupo 1 (excepto el hidrógeno).

Metales alcalinotérreos Elementos del Grupo 2 (No siempre se incluye el berilio (Be) y magnesio (Mg) bajo esta denominación).

Calcógenos Elementos del Grupo 16.

Halógenos Elementos del Grupo 17.

Gases nobles Elementos del Grupo 18.

Lantánidos Elementos del lantano (La) al lutecio (Lu).

Actínidos Elementos del actinio (Ac) al laurencio (Lr).

Elementos de transición Los de los Grupos 3 al 11. El Grupo 12 tambien se suele incluir.

Primera serie de transición Elementos del escandio (Sc) al cobre (Cu).

Elementos de transición interna Lantánidos y actínidos.

Tierras raras Escandio (Sc), ítrio (Y) y los lantánidos.

Los elementos 112-116 han sido sintetizados recientemente, pero aún no han sido nombrados.

También se han hecho otras agrupaciones que clasifican los elementos en función de su configuración electrónica y que resultan muy útiles para racionalizar la reactividad de los miembros de cada una de esas agrupaciones, que mostramos a continuación.

TABLA 1.4

Nombre colectivo Elementos

Elementos del bloque s Li, Be y otros elementos de sus Grupos.

Elementos del bloque p Del B al Ne y otros elementos de sus Grupos.

Elementos de bloque d Del Sc al Zn y otros elementos de sus Grupos.

Elementos del bloque f Del Ce al Lu y otros elementos de sus Grupos.

1.3 NÚMERO DE OXIDACIÓNEl número de oxidación —o estado de oxidación— de un átomo X en un compuesto químico X-Y, es la carga que presentaría dicho átomo si los pares electrónicos de su enlace con Y fuesen asignados al átomo más electronegativo de los dos. Si hubiese varios enlaces, se aplicaría el mismo procedimiento a todos ellos. Un elemento puede, pues, presentar distintos estados de oxidación dependiendo del compuesto del que forme parte.

Los números de oxidación son entonces una medida de la capacidad de combinación de ese átomo, y se represen-tan mediante numerales romanos que pueden ser, según los casos, positivos, negativos o cero. En este último caso —por ejemplo, en sustancias homoatómicas—, su representación es 0.

Estos números se utilizan con profusión en nomenclatura sistemática (sistema de Stock) y se escriben entre paréntesis, inmediatamente después del nombre del elemento al que se refieren.

El signo 1 no se escribe, pero sí el 2. Sin embargo, en este texto, incluiremos el signo 1 en algunas tablas, para proporcionar la máxima claridad al lector.

En la Tabla Periódica que acompaña a este capítulo se muestran los números de oxidación más usuales de todos los elementos. Será fácil recordar los principales números de oxidación de muchos de ellos asociándolos a su posición en dicha tabla.

1.4 NÚMERO DE CARGAEl número de carga de un ion es el número que representa su carga iónica. Se utiliza con cationes y aniones, pero nunca con especies neutras.

En nomenclatura sistemática (sistema de Ewens-Bassett), se representa por un numeral arábico seguido del signo 1 o 2 entre paréntesis. Estos números se utilizarán ampliamente en los últimos capítulos de este texto.

1.5 FÓRMULASSon representaciones muy sencillas de los compuestos químicos basadas en el uso de símbolos, subíndices, parén-tesis, trazos, etc. Una fórmula debe designar a un compuesto lo más claramente posible y evitar ambigüedades. Las podemos clasificar en:

Ejemplo 1.3

Fórmulas

Empíricas KCl CaSO4

Moleculares S2Cl2 H2O

Estructurales (desarrolladas)

Las normas de formulación para los distintos tipos de compuestos inorgánicos se verán en los capítulos sucesivos. A continuación se indican sucintamente las características de los tipos más importantes de fórmulas y la información que proporcionan.

Fórmula empírica

La fórmula empírica de un compuesto es la formada por los símbolos atómicos y los subíndices numéricos apropia-dos. La fórmula empírica refleja la composición del compuesto expresada de manera que, utilizando números enteros para los subíndices, su relación sea la menor posible. En consecuencia, una fórmula empírica muestra solamente la composición estequiométrica del compuesto, y por ello no permite calcular su masa molecular o iónica.

Este tipo de fórmulas suelen utilizarse para representar compuestos de estructura espacial indefinida o infinita, tales como redes iónicas o metálicas, polímeros, etc., que no forman moléculas discretas.

INTRODUCCIÓN 7


Ejemplo 1.4

KCl CaSO4 (HBO2)n

Fórmulas moleculares

Las fórmulas moleculares reflejan la composición exacta de las moléculas de un compuesto formado por moléculas discretas, y por tanto dan información sobre los elementos que la constituyen, la estequiometría y permiten calcular las masas moleculares.

Para referirse a las fórmulas de iones, radicales, etc., que no son estrictamente “moléculas”, se utiliza también el nombre de fórmula de grupo.

Ejemplo 1.5

Fórmula molecular Fórmula incorrecta

H2O

S2Cl2 SCl

H4P2O6 H2PO3

Fórmulas estructurales o desarrolladas

Son fórmulas que proporcionan mucha más información que las anteriores, al especificar no sólo la composición sino también las conexiones entre los distintos átomos que constituyen el compuesto y su posición en el espacio.

El grado de información que proporcionan puede ser muy variable y así, si se desea, se pueden distinguir los diversos tipos de enlace mostrándolos con trazos simples, dobles o triples. Se puede también elegir entre trazos continuos o discontinuos para mostrar la “tridimensionalidad” del compuesto (estéreoformulas).

Como se puede ver, las fórmulas desarrolladas son las “representaciones” que más se aproximan a la realidad de la estructura química y por eso son especialmente útiles para el estudio de la reactividad y propiedades de los compuestos químicos.

Obsérvese a continuación algunas fórmulas estructurales del ácido difosfórico, y nótese el distinto grado de información que proporciona cada una.

Ejemplo 1.6

Fórmula molecular Fórmulas desarrolladas

H4P2O7 (OH)2OPOPO(OH)2

INTRODUCCIÓN 9

Ejemplo 1.6

Fórmula molecular Fórmulas desarrolladas

1.6 SISTEMAS DE NOMENCLATURAAl igual que con las fórmulas, un nombre debe definir un compuesto del modo más claro e inambigüo posible. En este libro, veremos cómo se nombran los distintos tipos de compuestos inorgánicos utilizando esencialmente no-menclatura sistemática. Sólo en aquellos casos en los que está admitida por la comunidad científica, utilizaremos la nomenclatura tradicional u otras semisistemáticas.

10 N

OM

EN

CL

AT

UR

A Y F

OR

MU

LA

CIÓ

N D

E LO

S CO

MP

UE

STOS IN

OR

GÁ

NIC

OS

TABLA 1.5 TABLA PERIÓDICA CON LOS NÚMEROS DE OXIDACIÓN MÁS FRECUENTES

1IA

2IIA

3IIIA

4IVA

5VA

6VIA

7VIIA

8 9VIIIA

10 11 IB

12 IIB

13 IIIB

14 IVB

15 VB

16 VIB

17 VIIB

18 VIIIB

3

H1I2I

2

He

3

Li 1I

4

Be 1II

5

B1III

6

C1IV –II 1II –IV

7

N1V 1II

1IV 1I1III –III

8

O–I –II

9

F2I

10

Ne

11

Na1I

12

Mg 1I

13

Al 1III

14

Si 1IV –II 1II –IV

15

P1V1III –III

16

S1VI 1II 1IV –II

17

Cl 1VII 1I

1V 2I1III

18

Ar

19

K1I

20

Ca 1II

21

Sc1III

22

Ti 1IV1III1II

23

V1V 1III1IV 1II

24

Cr 1IV1III1II

25

Mn 1VII 1III1VI 1II1IV

26

Fe 1III1II

27

Co 1III1II

28

Ni 1III1II

29

Cu 1II 1I

30

Zn 1II

31

Ga 1III

32

Ge 1IV –IV

33

As 1V1III –III

34

Se 1VI 1IV –II

35

Br 1VII 1I

1V 2I1III

36

Kr

37

Rb 1I

38

Sr 1II

39

Y1III

40

Zr 1IV

41

Nb 1V1III

42

Mo1VI 1III1IV

43

Tc 1VII

44

Ru1II 1VI

1III 1VIII1IV

45

Rh1II

1III 1IV

46

Pd 1IV1II

47

Ag 1I

48

Cd 1II

49

In 1III

50

Sn 1IV 1II

51

Sb 1V1III –III

52

Te 1VI 1IV –II

53

I1VII 1I

1V 2I1III

54

Xe

55

Cs 1I

56

Ba 1II

57 71

La-Lu72

Hf 1IV

73

Ta 1V

74

W1VI 1III1V 1II

1IV

75

Re 1II 1VI

1IV 1VII

76

Os 1II 1VI

1III 1VIII1IV

77

Ir1II 1IV

1III 1VI

78

Pt1IV1II

79

Au1III1I

80

Hg1II1I

81

Tl1III1I

82

Pb 1IV1II

83

Bi 1V1III –III

84

Po 1II

85

At 1I 1V2I

86

Rn

87

Fr 1I

88

Ra 1II

89 103

Ac-Lr

57

La 1III

58

Ce 1III 1IV

59

Pr 1III 1IV

60

Nd 1III

61

Pm 1III

62

Sm 1II 1III

63

Eu 1II 1III

64

Gd 1III

65

Tb 1III 1IV

66

Dy 1III

67

Ho 1III

68

Er 1III

69

Tm 1II 1III

70

Yb 1II 1III

71

Lu 1III

89

Ac 1III

90

Th 1IV

91

Pa 1IV 1IV

92

U1III 1V1IV 1VI

93

Np 1III 1V1IV 1VI

94

Pu 1III 1V1IV 1VI

95

Am 1III 1V1IV 1VI

96

Cm 1III

97

Bk 1III 1IV

98

Cf 1III

99

Es 1III

100

Fm 1III

101

Md 1II 1III

102

No 1II 1III

103

Lr 1III

INTR

OD

UC

CIÓ

N11

TABLA 1.6 TABLA PERIÓDICA DE 32 COLUMNAS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 181

H2

He

3

Li4

Be5

B6

C7

N8

O9

F10

Ne

11

Na12

Mg13

Al14

Si15

P16

S17

Cl18

Ar

19

K20

Ca21

Sc22

Ti23

V24

Cr25

Mn26

Fe27

Co28

Ni29

Cu30

Zn31

Ga32

Ge33

As34

Se35

Br36

Kr

37

Rb38

Sr39

Y40

Zr41

Nb42

Mo43

Tc44

Ru45

Rh46

Pd47

Ag48

Cd49

In50

Sn51

Sb52

Te53

I54

Xe

55

Cs56

Ba57

La58

Ce59

Pr60

Nd61

Pm62

Sm63

Eu64

Gd65

Tb66

Dy67

Ho68

Er69

Tm70

Yb71

Lu72

Hf73

Ta74

W75

Re76

Os77

Ir78

Pt79

Au80

Hg81

Tl82

Pb83

Bi84

Po85

At86

Rn

87

Fr88

Ra89

Ac90

Th91

Pa92

U93

Np94

Pu95

Am96

Cm97

Bk98

Cf99

Es100

Fm101

Md102

No103

Lr104

Rf105

Db106

Sg107

Bh108

Rf109

Mt110

Ds111

Rg112

Uub113

Uut114

Uuq115

Uup116

Uuh

12 N

OM

EN

CL

AT

UR

A Y F

OR

MU

LA

CIÓ

N D

E LO

S CO

MP

UE

STOS IN

OR

GÁ

NIC

OS

Metales

Metaloides

No metales

Número atómico

Masa atómica

11A

22A

33B

44B

55B

66B

77B

98B

111B

122B

133A

144A

155A

166A

177A

188A

8 10

5B

Boro10,81

14Si

Silicio28,09

32Ge

Germanio72,59

33As

Arsénico74,92

51Sb

Antimonio121,8

52Te

Telurio127,6

84Po

Polonio(210)

85At

Astatinio(210)

(117)

3LiLitio

6,941

4BeBerilio9,012

11NaSodio

22,99

12Mg

Magnesio24,31

55CsCesio

132,9

56BaBario

137,3

87Fr

Francio(223)

88RaRadio

(226)

57La

Lantano138,9

72HfHafnio178,5

73Ta

Tántalo180,9

74W

Wolframio183,9

75ReRenio

186,2

76OsOsmio190,2

77IrIridio

192,2

78Pt

Platino195,1

79Au

Oro197,0

80Hg

Mercurio200,6

81TlTalio

204,4

82PbPlomo

207,2

83Bi

Bismuto209,0

19K

Potasio39,10

20CaCalcio

40,08

37RbRubidio85,47

38Sr

Estroncio87,62

21Sc

Escandio44,96

22Ti

Titanio47,88

39YItrio

88,91

40Zr

Zirconio91,22

23V

Vanadio50,94

24CrCromo52,00

41NbNiobio92,91

42Mo

Molibdeno95,94

25Mn

Manganeso54,94

26FeHierro

55,85

43Tc

Tecnecio(98)

44RuRutenio101,1

27CoCobalto58,93

28Ni

Níquel58,69

45RhRodio

102,9

46PdPaladio106,4

29CuCobre

63,55

30ZnZinc

65,39

47AgPlata

107,9

48CdCadmio112,4

31GaGalio

69,72

13Al

Aluminio26,98

49InIndio

114,8

50SnEstaño118,7

6C

Carbono12,01

7N

Nitrógeno14,01

8O

Oxígeno16,00

9F

Flúor19,00

10NeNeón

20,18

15P

Fósforo30,97

16S

Azufre32,07

17ClCloro

35,45

18ArArgón

39,95

34Se

Selenio78,96

35BrBromo79,90

36KrKriptón83,80

53I

Yodo126,9

54XeXenón131,3

86RnRadón(222)

(118)

2HeHelio

4,003

58CeCerio

140,1

59Pr

Praseodimio140,9

90ThTorio

232,0

91Pa

Protactinio(231)

60Nd

Neodimio144,2

61Pm

Prometio(147)

92U

Uranio238,0

93Np

Neptunio(237)

62SmSamario150,4

63Eu

Europio152,0

94Pu

Plutonio(242)

95AmAmericio(243)

64Gd

Gadolinio157,3

65TbTerbio

158,9

96CmCurio

(247)

97Bk

Berkelio(247)

66Dy

Disprosio162,5

67HoHolmio164,9

98Cf

Californio(249)

99Es

Einstenio(254)

68ErErbio

167,3

69TmTulio

168,9

100FmFermio(253)

101Md

Mendelevio(256)

70YbIterbio173,0

71LuLutecio175,0

102No

Nobelio(254)

103Lr

Laurencio(257)

1H

Hidrógeno1,008

24CrCromo52,00

(116)UuhUnunhexio(292)

89AcActinio(227)

104Rf

Rutherfordio(261)

105DbDubnio(262)

106Sg

Seaborgo(266)

107BhBohrio(264)

108HsHassio(269)

109Mt

Meitnerio(268)

110Ds

Darmestadtio(271)

111Rg

Roentgenio(272)

112UubUnunbio(285)

113UutUnuntrio(284)

114Uuq

Ununquadio(289)

115Uup

Ununpentio(288)

TABLA 1.7 TABLA PERIÓDICA DE 32 COLUMNAS

13

LOSELEMENTOS QUÍMICOS: ESPECIES HOMOATÓMICAS

22.1 ELEMENTOSLos elementos químicos son sustancias fundamentales constituidas por átomos que tienen el mismo número atómico,es decir, el mismo número de protones en sus núcleos.

El número de átomos que forman un elemento es variable, y esto permite clasificarlos fácilmente en:a) Elementos monoatómicos: son los constituidos por un único átomo, tal como ocurre en los gases nobles.

Ejemplo 2.1El helio (He).

b) Elementos diatómicos: son los formados por dos átomos. Ejemplos representativos se encuentran en los halógenos y otros elementos no metálicos tales como el hidrógeno, nitrógeno u oxígeno.

Ejemplo 2.2La molécula de cloro (Cl2).

c) Elementos poliatómicos: constituidos por más de dos átomos. En este grupo se incluyen tanto los elementos formados por agrupaciones con un número definido de átomos —moléculas— como aquellos formados por redes indefinidas.

Ejemplo 2.3El azufre, que puede presentarse formando moléculas de 8 átomos (S8).

El carbono (C) que forma redes indefinidas.

Ejemplo 2.4

Monoatómicos He, NeElementos Diatómicos O2, Br2

Poliatómicos S8, Cn

2.2 ELEMENTOS DE ESTRUCTURA DEFINIDA

FormulaciónPara representar un elemento formado por moléculas con un número n definido de átomos, se escribe el símbolo atómico A con el subíndice n a su derecha (An). En el caso particular de los elementos monoatómicos (n=1), por simplicidad, se omite el subíndice.

Así, elementos como los gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón), que tienen una estructura monoatómica, se representan por su símbolo, mientras que el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo y yodo, en forma de moléculas diatómicas, se representan por el símbolo del elemento al que se añade el subíndice 2. En los casos de moléculas poliatómicas se utiliza el subíndice que corresponda.


Ejemplo 2.5

Monoatómicos He, Ne, Ar, Kr, Xe, RnDiatómicos H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2

Poliatómicos P4, S6, S8

NomenclaturaPara nombrar cualquier elemento de fórmula molecular definida —elementos monoatómicos, diatómicos, etc.— se añade al nombre del átomo, el prefijo numérico que indica el número de átomos de la molécula.

Los prefijos que designan los doce primeros números son:TABLA 2.1

1 mono 7 hepta2 di 8 octa3 tri 9 nona4 tetra 10 deca5 penta 11 undeca6 hexa 12 dodeca

El prefijo mono- sólo se usa cuando el elemento no existe normalmente en estado monoatómico. En el caso de los elementos diatómicos más comunes, es también frecuente que se omita el prefijo di-.

Ejemplo 2.6

Fórmula Nombre sistemático Nombre común

H Monohidrógeno Hidrógeno atómicoN Mononitrógeno Nitrógeno atómicoN2 Dinitrógeno NitrógenoHe HelioBr2 Dibromo Bromo

2.3 ELEMENTOS DE ESTRUCTURA INDEFINIDA

FormulaciónLos elementos de estructura molecular infinita o indefinida —metales y otros elementos químicos que forman redes— se representan por su símbolo atómico, que a veces se acompaña de “descriptores” que informan sobre el estado físico —como la palabra sólido, entre paréntesis— o del subíndice n, que indica precisamente que el número de átomos no está definido.

NomenclaturaSe nombran utilizando el nombre del átomo constituyente y mencionando su estado físico si es necesario.

LOS ELEMENTOS QUÍMICOS: ESPECIES HOMOATÓMICAS 15

Ejemplo 2.7

Fórmula Nombre

Fe (sólido) HierroK (sólido) PotasioHg (líquido) MercurioSen Selenio

2.4 ALÓTROPOSSe denominan alótropos, o formas alotrópicas, a las distintas modificaciones estructurales en las que se presenta un elemento. Las formas alotrópicas se diferencian entre sí, bien por el número de átomos, o bien por los tipos de red cristalina.

Ejemplo 2.7El dioxígeno (O2 ) y el trioxígeno (ozono, O3 ) son dos formas alotrópicas del oxígeno, y el diamante y el grafito lo son del carbono.

FormulaciónSe formulan como antes, utilizando el símbolo atómico y el subíndice correspondiente.

NomenclaturaSi la forma alotrópica está constituida por moléculas discretas que poseen un número fijo de átomos, se nombran del modo visto anteriormente para elementos de estructura definida. El prefijo poli- se admite para designar números grandes y desconocidos —cadenas o anillos de gran tamaño, etc. Si un elemento se presenta como una mezcla de alótropos, se denomina simplemente por el nombre del átomo.

Además de la nomenclatura sistemática, es frecuente emplear nombres comunes para muchas de las formas alotrópicas más conocidas. Fíjese en que, a menudo, en dichos nombres se utilizan “descriptores” que pueden ser

Le mostramos una selección de sustancias homoatómicas en la que se incluyen sus nombres sistemáticos y comunes.

Ejemplo 2.8


O2 Dioxígeno OxígenoO3 Trioxígeno OzonoP4 Tetrafósforo Fósforo blancoS6 Hexaazufre

S8 Octaazufre

Sn Poliazufre Azufre (Azufre plástico)

S6 1 S8 1 Sn Azufre


Cuando un elemento posee modificaciones alotrópicas de tipo cristalino, la nomenclatura sistemática incluye términos que describen el tipo de red cristalina. Dada su complejidad, no se describen en este texto. A continuación, mostramos algunos ejemplos incluyendo los nombres comunes, mucho más utilizados.

Ejemplo 2.9

Fórmula Nombre común

PnFósforo negroFósforo rojo

CnDiamanteGrafito

Fen

2.5 ISÓTOPOSLos isótopos de un elemento son los átomos que poseen el mismo número atómico pero distinta masa atómica, o lo que es igual, el mismo número de protones pero distinto número de neutrones.

FormulaciónSe representan por el símbolo del elemento (A), con un superíndice m a la izquierda que especifica la masa atómica, ( mA).

Ejemplo 2.10El elemento carbono, de número atómico 6 y masa atómica 12, se representa por el símbolo 12C.

NomenclaturaLos isótopos reciben el nombre del átomo constituyente seguido del número que indica la masa atómica.

Ejemplo 2.11El elemento representado por 12C se llama “carbono-12”.

La excepción la constituye el hidrógeno. Sus tres isótopos reciben los siguientes nombres y símbolos.

Ejemplo 2.12

Símbolo Nombre1H Protio2H (o D) Deuterio3H (o T) Tritio

Las moléculas de dideuterio ( 2H2 o D2 ) y de ditritio ( 3H2 o T2 ), al igual que ya vimos para situaciones análogas, se suelen denominar con los nombres comunes de deuterio y tritio respectivamente.

2.6 FÓRMULAS DESARROLLADASEn algunos casos resulta sencillo representar los elementos poliatómicos mediante fórmulas estructurales desarro-lladas que indican la disposición espacial de los átomos en la molécula. Tal es el caso de los elementos diatómicos,


dónde se utilizan trazos entre los símbolos atómicos para indicar los enlaces covalentes que se forman por compar-tición de dos electrones. Los dobles enlaces se indican por dos trazos y los triples por tres. Dichas representaciones

familiarizarse con las llamadas “representaciones de Lewis”, que figuran en cualquier texto de Química básica, y de las que la mostramos unos ejemplos.

Ejemplo 2.13

Estructura de Lewis Fórmula molecular Fórmula desarrollada

H2

Cl2

O2

N2

S8

Ejercicios

2.1. Escriba las fórmulas de las siguientes substancias.

a) Mercurio b) Aluminio c) Xenón d) Yodo

e) Monoyodo f) Diyodo g) Yodo atómico h) Poliazufre

a) b) c) d)

e) f) g) h)

2.2. Nombre las siguientes substancias.

a) Ti b) 79Br c) F2 d) Cl

e) 3H2 f) T2 g) O3 h) Pn


a) b) c) d)

e) f) g) h)

2.3. Seleccione, de entre las siguientes parejas, las fórmulas que representen dos formas alotrópicas de un mismo ele-mento.

a) O2 y O3 b) S6 y S20 c) 16O y 18O

d) 2H2 y 3H2 e) P4 y Pn f) Cn y C60

Respuesta:

2.4. Señale cuáles de los siguientes isótopos están descritos incorrectamente.

a) 188O b) 32H c) 31H d) 42He e) 12

26Mg

Respuesta:

2.5. Entre los siguientes nombres y fórmulas seleccione aquellos que representan substancias homoatómicas.

a) Agua b) Sal común c) Diamante d) Sacarosa e) Etanol f) Aire g) Cuarzo

h) Esmeralda i) Estaño gris j) Manganeso k) Bronce l) 81Br2 m) 2H - 3H n) HCl

Respuesta:

2.6. Represente mediante fórmulas desarrolladas, las moléculas siguientes mostrando los pares electrónicos no com-partidos.

a) F2 b) O3 c) P4 d) S8

a) b)


c) d)

Soluciones

2.1.

a) b) c) d)

Hg Al Xe I2

e) f) g) h)

I I2 I sn

2.2.

a) b) c) d)

Titanio Bromo-79DiflúorFlúor

MonocloroCloro atómico

e) f) g) h)

DitritioTritio

DitritioTritio

TrioxígenoOzono

Fósforo negro

2.3.

a) b) e) f)

2.4.

b) e)

2.5.

c) i) j) l) m)


2.6.

a) b)

c) d)

21

COMPUESTOSBINARIOS DEL HIDRÓGENO 3Se denominan compuestos binarios a los formados por dos elementos diferentes.

Las compuestos binarios formados por hidrógeno con otros elementos, se conocen por hidruros y tienen propie-dades físicas y químicas muy variadas que se relacionan con el mayor o menor carácter covalente de sus enlaces y las electronegatividades de sus componentes. El átomo de hidrógeno posee un único electrón (1s1), que en unos casos se cede fácilmente al otro elemento, mientras que en otros es el hidrógeno el que capta o comparte un electrón del otro elemento. De esta forma se completa el orbital 1s y adquiere la configuración electrónica del helio (1s2).

Vamos a ver cómo se nombran las combinaciones binarias del hidrógeno con los elementos no metálicos y con los metálicos.

3.1 HIDRÓGENO CON NO METALESFormulaciónPara formular los compuestos binarios de hidrógeno con no metales, siga los siguientes pasos:

1) Escriba los símbolos del hidrógeno y del otro elemento en el orden que establece la siguiente lista, escribiendo primero el que aparece más a la izquierda.

B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.

Esta secuencia —basada, aunque no de un modo estricto, en orden de electronegatividades— es también utilizada para la formulación de cualquier otra combinación binaria entre no metales.

2) Escriba, a la derecha de cada símbolo, el subíndice numérico que corresponde al número de oxidación del otroelemento (el subíndice 1 se omite por simplicidad).Para ello tenga en cuenta que en las combinaciones del hidrógeno con no metales, se considera que su nú-mero de oxidación es 1I, mientras que al otro elemento le corresponde un número de oxidación negativo. A continuación, mostramos los números de oxidación usuales para los elementos de la lista anterior en sus combinaciones con hidrógeno. Es conveniente que asocies esos números de oxidación con su posición —Grupo— en la Tabla Periódica.

TABLA 3.1

Grupo Elementos Nº de oxidación

13 B 2III14 C, Si 2IV15 N, P, As, Sb 2III16 O, S, Se, Te 2II17 F, Cl, Br, I, At 2I


Ejemplo 3.1

Nº de oxidación Fórmula Fórmulas incorrectas

H = 1I Si = 2IV SiH4 H4Si, Si4HH = 1I N = 2III NH3 H3N, N3HH = 1I O = 2II H2O OH2, HO2

H = 1I Br = 2I HBr BrH

Como se puede comprobar en los ejemplos anteriores, la suma de los números de oxidación de todos los átomos de un compuesto neutro es cero.

NomenclaturaPara nombrarlos, vamos a dividir las combinaciones binarias de hidrógeno con no metales en dos grupos.

a) Hidrácidos. Nomenclatura sistemáticaLos compuestos de hidrógeno con F, Cl, Br, I, S, Se y Te suelen recibir el nombre de hidrácidos, debido a que al disolverse en agua y disociarse generan disoluciones ácidas.– Se nombran añadiendo la terminación -uro al nombre —a veces abreviado o de origen latino— de dichos

elementos, seguidos de las palabras de hidrógeno.– Se pueden también nombrar añadiéndole al nombre del elemento la terminación -ano, pero esta nomencla-

tura es mucho menos utilizada.– Los hidrácidos generados en disolución acuosa, se nombran con la palabra ácido seguida del nombre del

no metal al que se añade el sufijo -hídrico.

Ejemplo 3.2

Fórmula Nombre sistemático Nombre en disolución acuosa

HF Fluoruro de hidrógeno Fluorano Ácido fluorhídrico

HCl Cloruro de hidrógeno Clorano Ácido clorhídrico

HBr Bromuro de hidrógeno Bromano Ácido bromhídrico

HI Yoduro de hidrógeno Yodano Ácido yodhídrico

HAt Astaturo de hidrógeno Astatano

H2SSulfuro de hidrógeno Sulfano Ácido sulfhídrico

H2Se Seleniuro de hidrógeno Selano Ácido selenhídrico

H2Te Telururo de hidrógeno Telano Ácido telurhídrico

COMPUESTOS BINARIOS DEL HIDRÓGENO 23

b) Otros compuestos binarios del hidrógeno con no metales. Nomenclatura sistemáticaLos compuestos de hidrógeno con otros no metales (en general, de los Grupos 13, 14, 15 y 16) reciben nombres sistemáticos formados por una raíz que indica cuál es el elemento y la terminación -ano. En algunos casos reciben nombres comunes (metano, amoníaco, agua,...) que son los que se utilizan habitualmente.

Ejemplo 3.3


BH3 BoranoCH4 Carbano MetanoSiH4 SilanoNH3 Azano AmoníacoPH3 Fosfano Fosfina

AsH3 Arsano ArsinaSbH3 Estibano EstibinaH2O Oxidano Agua

El borano (BH3) no es la combinación habitual de boro con hidrógeno. Este elemento forma agrupaciones de mayor tamaño que se nombran con un prefijo numérico (di-, tri-, etc.) que indica el número de átomos de boro, y la palabra borano, seguida del número de átomos de hidrógeno, entre paréntesis.

Ejemplo 3.4


B2H6 Diborano(6) DiboranoB3H5 Triborano(5) TriboranoB4H6 Tetraborano(6) Tetraborano

Algunos otros no metales también forman hidruros complejos, en los que el no metal forma enlaces consigo mismo. Dichos compuestos se nombran de modo sistemático añadiendo los prefijos di-, tri-, tetra-, etc., al nombre del hidruro más simple. Los prefijos numéricos indican el número de átomos del elemento. Le mostramos algunos ejemplos.

Ejemplo 3.5

Fórmula Fórmula semidesarrollada Nombre sistemático Nombre común

Si2H6 H3SiSiH3 DisilanoSi3H8 SiH3SiH2SiH3 TrisilanoSi4H10 SiH3SiH2SiH2SiH3 TetrasilanoN2H4 H2NNH2 Diazano HidrazinaP2H4 H2PPH2 Difosfano Difosfina


Ejercicios

3.1. Formule los siguientes compuestos.

a) Cloruro de hidrógeno b) Seleniuro de hidrógeno c) Telururo de hidrógeno d) Amoníaco

e) Arsano f) Tetraborano(10) g) Fosfina h) Pentasilano

a) b) c) d)

e) f) g) h)

3.2. Nombre los siguientes compuestos.

a) H2S b) HF (en agua) c) AsH3 d) DI

e) H79Br f) D2O g) CH4 h) B2H6

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

3.3. Señale, en cada par, la fórmula correcta.

a) 1) H81Br 2) 81BrH

b) 1) H2Te 2) TeH2

c) 1) As2H4 2) H4As2


d) 1) HS 2) H2S

e) 1) D3N 2) ND3

f) 1) Si2H6 2) Si2H10

a) b) c) d) e) f)

3.4. Señale, en cada par, el nombre correcto.

a) 1) Hidruro de bromo 2) Bromuro de hidrógeno

b) 1) Seleniuro de hidrógeno 2) Dihidruro de selenio

c) 1) Silano 2) Hidruro de tetrasilicio

d) 1) Fosforuro de hidrógeno 2) Fosfina

e) 1) Pentahidruro de nitrógeno 2) Azano

f) 1) Ácido de cloro 2) Ácido clorhídrico

a) b) c) d) e) f)

3.2 HIDRÓGENO CON METALESLas combinaciones binarias de hidrógeno con metales se conocen como hidruros metálicos.

FormulaciónLa fórmula se construye con símbolos y subíndices como en el caso de los no metales. El símbolo del metal va siempre delante del símbolo del hidrógeno.

En estos compuestos se considera que el hidrógeno tiene un número de oxidación 2I, mientras que el del metal es positivo. Le recordamos los números de oxidación más frecuentes en algunos metales.

TABLA 3.2

Grupo Elementos Nº de oxidación

1 Li, Na, K, Rb, Cs 1I2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba 1II13 Al, Ga 1III14 Ge, Sn, Pb 1IV

Ejemplo 3.6

Nº de oxidación Fórmula correcta Fórmulas incorrectas

H = 2I Na = 1I NaH HNa, Na1H1

H = 2I Ca = 1II CaH2 H2Ca, Ca2HH = 2I Al = 1III AlH3 H3Al, Al3HH = 2I Pb = 1IV PbH4 H4Pb, Pb4H


Nomenclatura

a) Nomenclatura sistemáticaLos nombres se forman con la palabra hidruro precedida de un prefijo numérico (mono-, di-, tri-, etc.) que indica el número de hidrógenos seguida de la preposición de y el nombre del metal.

b) Nomenclatura de StockEs una nomenclatura sistemática muy utilizada en la que no se usan prefijos numéricos, salvo en casos es-peciales. El nombre se forma con la expresión hidruro de... seguida del nombre del metal y su número de oxidación entre paréntesis.

En ambos sistemas de nomenclatura cuando el metal tiene un único número de oxidación y no hay confusión posible (Li, Na, K, Ca,...), los prefijos (mono-, di-, tri-,...) o los números de oxidación (I, II, III,...) se pueden suprimir por innecesarios.

En los siguientes ejemplos mostramos los nombres de algunos compuestos utilizando ambos tipos de nomencla-tura junto con el nombre que se prefiere cuando es posible omitir los prefijos y/o números de oxidación.

Ejemplo 3.7

Fórmula Nombre sistemático Nombre Stock Nombre preferido

NaH Monohidruro de sodio Hidruro de sodio(I) Hidruro de sodioCaH2 Dihidruro de calcio Hidruro de calcio(II) Hidruro de calcioAlH3 Trihidruro de aluminio Hidruro de aluminio(III) Hidruro de aluminioPbH4 Tetrahidruro de plomo Hidruro de plomo(IV) Hidruro de plomo

Los hidruros de metales de los Grupos 14, 15, 16 y 17 se pueden nombrar también como los de los no metales. A continuación, le mostramos cómo nombrar estos compuestos:

Ejemplo 3.8


GeH4 GermanoSnH4 EstannanoPbH4 PlumbanoBiH3 Bismutano BismutinaPoH2 Polano Poloniuro de hidrógeno

Algunos de estos hidruros presentan agrupaciones superiores, que se nombran con los prefijos di-, tri-, etc., del modo ya visto para no metales (por ejemplo, los silanos).

Ejemplo 3.9

Fórmula Fórmula semidesarrollada Nombre sistemático

Sn2H6 H3SnSnH3 Diestannano


3.3 CÓMO FORMULAR UN HIDRURO A PARTIR DE SU NOMBRE SISTEMÁTICOPara representar la fórmula de un hidruro a partir de su nombre sistemático:

1) Escriba los símbolos del hidrógeno y el del otro elemento.– Si éste es un no metal, necesita saber cuál de los dos símbolos se escribe antes (utilice la secuencia mostrada

al principio de este capítulo).– Si es un metal, su símbolo se escribe siempre a la izquierda del hidrógeno.

2) Coloque los subíndices basándose en los prefijos numéricos mono-, di-, tri-, etc. Recuerde que mono- se suele omitir, lo mismo que di-, tri-, etc., si el elemento posee un único número de oxidación.

Si la nomenclatura es de tipo Stock, utilice el número de oxidación expresado en el nombre para deducir los subíndices. Recuerde que dicho número es, en la fórmula, el subíndice del hidrógeno.

Ejemplo 3.10

Nombre Símbolos Fórmulas

Fluoruro de hidrógeno H F HFHidruro de calcio Ca H CaH2

Hidruro de uranio(III) U H UH3

3.4 FÓRMULAS DESARROLLADASEn algunos hidruros, especialmente aquellos con marcado carácter covalente, las fórmulas estructurales desarrolla-das son muy útiles porque indican la conectividad entre los átomos y su distribución en el espacio, que son esenciales para interpretar las propiedades y reactividad del compuesto. Obsérvelo en los siguientes ejemplos.

Ejemplo 3.11

Fórmula molecular Fórmula desarrollada

HBr

NH3

CH4


Ejercicios


a) Hidruro de litio b) Hidruro de magnesio c) Estannano d) Hidruro de estaño(IV)

e) Hidruro de cobre(I) f) Deuteruro de sodio g) Trihidruro de (238U)uranio h) Hidruro de uranio(III)

a) b) c) d)

e) f) g) h)


a) KH b) CsD c) BeH2 d) GeH4

e) SrH2 f) PbH4 g) AlH3 h) GaH3

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

3.7. Señale, en cada par, la fórmula correcta.

a) 1) CaH 2) CaH2


b) 1) LiH 2) HLi

c) 1) SrH3 2) SrH2

d) 1) PbH 2) PbH4

e) 1) NaH 2) NaH2

f) 1) AlD2 2) AlD3

a) b) c) d) e) f)

3.8. Señale, en cada par, el nombre correcto.

a) 1) Hidruro de tetraestaño 2) Estannano

b) 1) Aluminuro de hidrógeno 2) Trihidruro de aluminio

c) 1) Hidruro de plomo(VI) 2) Plumbano

d) 1) Hidruro de bario 2) Trihidruro de bario

e) 1) Hidruro de magnesio 2) Dihidruro de dimagnesio

f) 1) Hidruro de calcio 2) Tetrahidruro de calcio

a) b) c) d) e) f)

3.9. Dibuje las fórmulas estructurales desarrolladas, mostrando los pares electrónicos no enlazantes.

a) HF b) H2O c) PH3 d) AlH3 e) Si2H6 f) B2H6

a) b)

c) d)


e) f)

Soluciones

3.1.a) b) c) d)

HCl H Se2 H Te2 3NH

e) f) g) h)

3AsH4B H10

PH 35Si H12

SiH3SiH2SiH2SiH2SiH3

3.2.a) b)

Sulfuro de hidrógenoSulfano Ácido fluorhídrico

c) d)

ArsanoArsina

Yoduro de deuterio

e) f)

( Br)Bromuro de hidrógeno79Agua deuterada (nombre común)

Agua pesada (nombre común)

g) h)

Metano Diborano(6)


3.3.a) 1) b) 1) c) 1) d) 2) e) 2) f) 1)

3.4.a) 2) b) 1) c) 1) d) 2) e) 2) f) 2)

3.5.a) b) c) d)

LiH MgH 2 SnH 4 SnH 4

e) f) g) h)

CuH NaD UH3238 UH 3

3.6.

a) b)

Hidruro de potasio Deuteruro de cesio

c) d)

Hidruro de berilio Hidruro de germanio

e) f)

Hidruro de estroncio Plumbano

g) h)

Hidruro de aluminio Hidruro de galio

3.7.

a) 2) b) 1) c) 2) d) 2) e) 1) f) 2)

3.8.

a) 2) b) 2) c) 2) d) 1) e) 1) f) 1)


3.9.

a) b)

c) d)

e) f)

33

COMPUESTOSBINARIOS DEL OXÍGENO 4Los compuestos binarios del oxígeno se llaman óxidos. En ellos, el oxígeno, con configuración electrónica 1s1 2s2

2p4, trata de adquirir la configuración del gas noble neón —1s1 2s2 2p6— tomando dos electrones y por lo tanto presentando un número de oxidación 2II. Al ser el oxígeno el segundo elemento más electronegativo del Sistema Periódico, todos los elementos que se combinan con él, con la excepción del flúor que es más electronegativo, toman un número de oxidación siempre positivo.

Veamos cómo se nombran los óxidos de los no metales y de los metales.

4.1 OXÍGENO CON NO METALESEstos óxidos se conocen también como óxidos ácidos porque sus disoluciones acuosas son ácidas. Frecuentemente, elementos no metálicos tales como el nitrógeno y el azufre, pueden presentar varios números de oxidación distintos y esto da lugar a la existencia de varios óxidos diferentes del mismo elemento.

Observe los siguientes óxidos de nitrógeno.

Ejemplo 4.1

Fórmula molecular Nº de oxidación del nitrógeno

N2O 1INO 1II

N2O3 1IIINO2 1IVN2O4 1IVN2O5 1V

FormulaciónPara formular los óxidos de los elementos no metálicos, se siguen las normas generales de formulación de los com-puestos binarios.

De modo resumido, y aplicadas a estos óxidos, consisten en:1) Se escriben los símbolos de los elementos: el más electronegativo a la derecha y el más electropositivo a la

izquierda. Esto significa que con la única excepción del flúor, todos los demás elementos no metálicos se escriben a la izquierda del oxígeno.Puede encontrar ayuda en la siguiente lista, escribiendo primero el elemento que está más a la izquierda y que es aplicable a cualquier otra combinación binaria entre no metales además de estos óxidos.

Rn, Xe, Kr, Ar, Ne, He, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.2) Escriba a la derecha de cada símbolo, el subíndice que representa el número de oxidación del otro elemento, de

manera que en la fórmula resultante, los subíndices son los números de oxidación intercambiados (el subíndice 1 se omite).


Los subíndices resultantes se simplifican para obtener los números enteros menores posibles. Sin embargo, en ocasiones la estructura del compuesto corresponde realmente a la representada por la fórmula sin simplificar y por lo tanto así ha de utilizarse.Observe en los siguientes ejemplos que existen dos óxidos de nitrógeno(IV) diferentes: el NO2 y el N2O4.

Ejemplo 4.2

Nº de oxidación Fórmula sin simplificar Fórmula simplificada

N = 1I O = 2II N2ON = 1II O = 2II N2O2 NON = 1III O = 2II N2O3

N = 1IV O = 2II N2O4 NO2

N = 1IV O = 2II N2O4

N = 1V O = 2II N2O5

Fíjese en que, al tratarse de compuestos neutros, la suma de los números de oxidación de todos los átomos es cero.

NomenclaturaPara nombrar los óxidos no metálicos, podemos utilizar cualquiera de los dos procedimientos que se han visto anteriormente.

a) Nomenclatura sistemática– Los nombres se forman con la palabra óxido acompañada de un prefijo numérico (mono-, di-, tri-, etc.)

que indica el número de átomos de oxígeno en la fórmula. Le sigue la preposición de y el nombre del otro elemento, también acompañado de su correspondiente prefijo numérico.

– Los prefijos se omiten en todos aquellos casos en los que los elementos de la fórmula tienen un único número de oxidación y por tanto no hay confusión posible.

– Nótese que en lugar de monoóxido se utiliza la contracción monóxido.b) Nomenclatura de Stock

Se utiliza la expresión óxido de... seguida del nombre del otro elemento y su número de oxidación entre paréntesis y sin signo. Como antes, en los casos en que ese elemento tenga un único número de oxidación, se puede omitir por innecesario.

Ejemplo 4.3

Fórmula Nombre sistemático Nombre Stock

N2O Óxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno(I)NO Monóxido de nitrógeno Óxido de nitrógeno(II)

N2O3 Trióxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno(III)NO2 Dióxido de nitrógeno Óxido de nitrógeno(IV)N2O4 Tetraóxido de dinitrógeno Óxido de dinitrógeno(IV)N2O5 Pentaóxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno(V)

COMPUESTOS BINARIOS DEL OXÍGENO 35

Como ya comentamos, existen dos óxidos de nitrógeno(IV) que están en equilibrio: el NO2 y el N2O4, que es un dímero. En este caso, se añade al “nombre Stock” del N2O4 un prefijo numérico (di-) para distinguirlo del NO2.

Tanto los prefijos numéricos (nomenclatura sistemática), como los números de oxidación (nomenclatura Stock), se suprimen cuando no existe ambigüedad. De ese modo, los nombres de los compuestos son iguales en las dos nomenclaturas.

Ejemplo 4.4


SiO2 Dióxido de silicio Óxido de silicio(IV) Óxido de silicioB2O3 Trióxido de diboro Óxido de boro(III) Óxido de boro

Compuestos del oxígeno con flúor: Fluoruros del oxígenoAl ser el oxígeno menos electronegativo que el flúor, sus combinaciones se consideran fluoruros en lugar de óxidos. En estos compuestos, el flúor posee un estado de oxidación negativo (2I) y el oxígeno positivo (1I, 1II) y, de acuerdo con lo establecido, el símbolo del oxígeno se escribe a la izquierda.

Le mostramos los dos fluoruros de oxígeno más estables.

Ejemplo 4.5

Nº de oxidación Fórmula Nombre Sistemático Nombre Stock

O = 1II F = 2I OF2 Difluoruro de oxígeno Fluoruro de oxígeno(II)O = 1I F = 2I O2F2 Difluoruro de dioxígeno Fluoruro de dioxígeno(I)

Ejercicios


a) Óxido de dicloro b) Dióxido de azufre c) Óxido de azufre(IV) d) Trióxido de diarsénicoe) Difluoruro de dioxígeno f) Óxido de cloro(VII) g) Óxido de dibromo h) Monóxido de azufre

a) b) c) d)

e) f) g) h)


a) ClO2 b) Cl2O7 c) As4O6 d) SO3

e) CO2 f) Cl2O3 g) Sb2O5 h) O2F2


a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

4.3. De entre los siguientes pares de fórmulas, señale las escritas de un modo correcto.

a) 1) O2C 2) CO2

b) 1) F3O2 2) O2F2

c) 1) I2O5 2) O5I2d) 1) CO4 2) CO

e) 1) P4O6 2) O6P4

f) 1) SiO 2) SiO2

a) b) c) d) e) f)

4.4. De entre los siguientes pares de nombres, señale los correctos (pueden serlo los dos).

a) 1) Óxido de cloro(III) 2) Óxido de cloro(IV)

b) 1) Dióxido de diflúor 2) Difluoruro de dioxígeno

c) 1) Dibromuro de oxígeno 2) Óxido de dibromo

d) 1) Óxido de dinitrógeno 2) Óxido de nitrógeno(I)

e) 1) Pentaóxido de dinitrógeno 2) Pentaóxido de nitrógeno

f) 1) Dióxido de hidrógeno 2) Agua

a) b) c) d) e) f)


4.2 OXÍGENO CON METALESEstos óxidos se conocen también como óxidos básicos porque sus disoluciones acuosas son básicas. Dependiendo de las características del metal y de sus estados de oxidación, cada uno de estos elementos puede presentar una o más combinaciones distintas con oxígeno.

Fíjese en los siguientes óxidos de hierro.

Ejemplo 4.6

Fórmula Nº de oxidación del hierro

FeO 1IIFe2O3 1III

FormulaciónPara formular los óxidos de los metales hay que seguir las normas que se resumen a continuación.

1) Se escriben los símbolos de los elementos: el del metal, que es el más electropositivo, a la izquierda.2) Escriba, a la derecha de cada símbolo, el subíndice correspondiente. Utilice los números de oxidación de los

elementos del mismo modo que en los no metales. Recuerde que, si es posible, la fórmula se simplifica.

Ejemplo 4.7


Fe = 1II O = 2II Fe2O2 FeOFe = 1III O = 2II Fe2O3

NomenclaturaPodemos utilizar cualquiera de los dos procedimientos vistos anteriormente, es decir, la nomenclatura sistemática o la nomenclatura de Stock, construyendo los nombres de la misma manera que para los óxidos de los no metales.

Ejemplo 4.8


FeO Monóxido de hierro Óxido de hierro(II)Fe2O3 Trióxido de dihierro Óxido de hierro(III)

Como siempre, los prefijos o los números de oxidación se pueden suprimir si con ello no se introduce ambigüedad en la descripción del compuesto. Los casos más corrientes son los de los óxidos de metales alcalinos (1I), alcalino-térreos (1II), aluminio (1III), etc., que presentan un único estado de oxidación.

Ejemplo 4.9


Li2O Óxido de dilitio Óxido de litio(I) Óxido de litioCaO Monóxido de calcio Óxido de calcio(II) Óxido de calcio


4.3 CÓMO FORMULAR UN ÓXIDO A PARTIR DE SU NOMBRE SISTEMÁTICOSiga los siguientes pasos:

1) Escriba los símbolos del oxígeno y del otro elemento. El símbolo del oxígeno siempre es el de la derecha excepto en los fluoruros.

2) Escriba los subíndices. El procedimiento varía según el tipo de nomenclatura utilizado:a) Si la nomenclatura es sistemática, coloque los subíndices numéricos basándose en los prefijos numéricos

mono-, di-, tri-, etc.

Ejemplo 4.10

Nombre sistemático Símbolos Fórmula

Dióxido de manganeso Mn O MnO2

Heptaóxido de dicloro Cl O Cl2O7

b) Si la nomenclatura es de tipo Stock, los subíndices son los números de oxidación intercambiados: al oxígeno le corresponde el mostrado en el nombre para el otro elemento, y a éste, el número de oxidación del oxígeno (2II).

3) Si es posible, simplifique la fórmula.

Ejemplo 4.11

Fórmula FórmulaNombre Stock Símbolo sin simplificar simplificada

1) 2)Óxido de cloro(I) Cl O Cl2O

1) 2)Óxido de cobalto(III) Co O Co2O3

1) 2) 3)Óxido de azufre(II) S O S2O2 SO

1) 2) 3)Óxido de azufre(IV) S O S2O4 SO2

1) 2) 3)Óxido de azufre(VI) S O S2O6 SO3

4.4 PERÓXIDOSLos peróxidos son compuestos en los que dos átomos de oxígeno están unidos entre sí (enlace -O-O-). El peróxido más conocido es el peróxido de hidrógeno o agua oxígenada (H2O2 o H-O-O-H). En estos compuestos, el número de oxidación del oxígeno es 2I.


El ion con dos cargas negativas O222 se denomina ion peróxido. Los peróxidos más conocidos resultan de la unión

de dicho dianión con cationes de metales de los Grupos 1, 2, 11 y 12 del Sistema Periódico.

FormulaciónSe formulan como los óxidos metálicos, sustituyendo el O de los óxidos por O2.

1) Se escriben los símbolos de los elementos: el del metal —elemento más electropositivo— a la izquierda, seguido de O2 (sólo a efectos de formulación, trate a este grupo como si fuese un único elemento).

2) Escriba, a la derecha del símbolo del metal, el subíndice correspondiente. Utilice los números de oxidación de los elementos para deducirlo. A efectos de formulación, el ion peróxido tiene un número de oxidación de 2II.

Observe cómo se formulan los siguientes peróxidos.

Ejemplo 4.12


Na = 1I O2 = 2II Na2O2

Cu = 1I O2 = 2II Cu2O2

Zn = 1II O2 = 2II Zn2(O2)2 ZnO2

Fíjese en que las fórmulas de peróxidos del tipo Na2O2, Cu2O2, etc., no se simplifican a NaO, CuO, etc.

NomenclaturaPuede nombrarlos de cualquiera de los dos modos siguientes:

a) Nomenclatura de Stock Se nombran como los óxidos, sustituyendo la palabra óxido por peróxido.

b) Nomenclatura sistemática Se nombran como los óxidos.

Ejemplo 4.13

Fórmula Nombre Stock Nombre sistemático

Na2O2 Peróxido de sodio Dióxido de disodioZnO2 Peróxido de cinc Dióxido de cincCu2O2 Peróxido de cobre(I) Dióxido de dicobre

4.5 FÓRMULAS DESARROLLADASLas fórmulas empíricas o moleculares que se han visto hasta ahora, indican cuáles son los elementos que participan en ese compuesto y en qué proporciones, pero no informan sobre las conectividades entre los átomos ni sobre su dis-posición en el espacio. Estos aspectos son esenciales para entender las propiedades y reactividad de los compuestos químicos y se refieren a preguntas cómo las siguientes:

– ¿Cómo están conectados los átomos en el N2O: N-N-O o N-O-N?– ¿Cómo son los enlaces en el CO2: O-C-O o C-O-O?– ¿Cómo están dispuestos los átomos en los compuestos anteriores: de manera lineal, angular o cíclica?


Mostramos a continuación algunos ejemplos de óxidos que se pueden representar mediante fórmulas estructu-rales desarrolladas que incluyen esa información.

Ejemplo 4.14


CO

N2O

CO2

N2O3

P4O6

Ejercicios


a) Óxido de cobalto(III) b) Óxido de cadmio c) Monóxido de cobre d) Dióxido de platino

e) Óxido de platino(IV) f) Óxido de titanio(IV) g) Óxido de potasio h) Óxido de berilio

a) b) c) d)


e) f) g) h)


a) CaO b) HgO c) Cu2O d) Rb2O

e) PbO2 f) SrO g) Al2O3 h) CrO3

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)


a) 1) Cr2O3 2) O3Cr2

b) 1) CrO 2) Cr3O

c) 1) Ti2O3 2) Ti2O4

d) 1) O2Zr 2) ZrO2

e) 1) Bi2O6 2) Bi2O3

f) 1) BkO4 2) BkO2

a) b) c) d) e) f)


a) 1) Óxido de manganeso(IV) 2) Óxido de dimanganeso


b) 1) Monóxido de americio 2) Trióxido de diamericio

c) 1) Pentaóxido de dineptunio 2) Óxido de neptunio(V)

d) 1) Dióxido de cerio 2) Óxido de cerio(IV)

e) 1) Óxido de vanadio(V) 2) Óxido de vanadio(VI)

f) 1) Dióxido de sodio 2) Óxido de sodio

a) b) c) d) e) f)

4.9. Formule los siguientes peróxidos.

a) Peróxido de litio b) Peróxido de mercurio(II) c) Peróxido de cinc d) Peróxido de calcio

a) b) c) d)

4.10. Nombre los siguientes peróxidos.

a) BaO2 b) CdO2 c) K2O2 d) SrO2

a) b)

c) d)

4.11. Dibuje los siguientes compuestos utilizando fórmulas estructurales desarrolladas.

a) SO2 b) SO3 c) N2O5 d) P4O10

a)


b)

c)

d)

Soluciones

4.1.a) b) c) d)

Cl O2 SO2 SO2 As O2 3


e) f) g) h)

OF2 Cl O2 7 Br O2 SO

4.2.a) b)

Dióxido de cloroÓxido de cloro(IV)

Heptaóxido de dicloroÓxido de cloro(VII)

c) d)

Heptaóxido de tetraarsénicoÓxido de tetraarsénico(III)

(dimero de As O )2 3

Trióxido de azufreÓxido de azufre(VI)

e) f)

Dióxido de carbonoÓxido de carbono(IV)

Trióxido de dicloroÓxido de cloro(III)

g) h)

Pentaóxido de diantimonioÓxido de antimonio(V)

Difluoruro de dioxígenoFluoruro de dioxígeno(I)

4.3.a) 2) b) 2) c) 1) d) 2) e) 1) f) 2)

4.4.

a) 1) b) 2) c) 2) d) 1) y 2) e) 1) f) 2)

4.5.a) b) c) d)

Co O2 3 CdO CuO PtO2

e) f) g) h)

PtO2 TiO2 KO2 BeO


4.6.a) b)

Óxido de calcioMonóxido de mercurioÓxido de mercurio(II)

c) d)

Óxido de dicobreÓxido de cobre(I)

Óxido de rubidio

e) f)

Dióxido de plomoÓxido de plomo(IV) Óxido de estroncio

g) h)

Óxido de aluminioTrióxido de cromo

Óxido de cromo(VI)

4.7.a) 1) b) 1) c) 1) d) 2) e) 2) f) 2)

4.8.

a) 1) b) 2) c) 1) y 2) d) 1) y 2) e) 1) f) 1)

4.9.a) b) c) d)

Li O2 2 HgO2 ZnO2 CaO2

4.10.a) b)

Peróxido de bario Peróxido de cadmio

c) d)

Peróxido de potasio Peróxido de estroncio


4.11.a)

b)

c)

d)

47

OTROSCOMPUESTOS BINARIOS 5Los compuestos binarios formados por hidrógeno y oxígeno han sido tratados en los dos capítulos precedentes. En éste estudiaremos otras combinaciones binarias, que vamos a clasificar en tres grupos según que sus consti-tuyentes sean:

– Un no metal con otro no metal.– Un metal con un no metal.– Un metal con otro metal.

5.1 NO METAL CON NO METAL

FormulaciónPara formular los compuestos binarios entre dos elementos no metálicos, se siguen las siguientes normas:

1) Escriba los símbolos de los elementos. Para decidir su orden, utilice la lista siguiente (la misma que ya se ha visto en capítulos anteriores) y escriba primero el elemento que aparezca en ella más a la izquierda.

Rn, Xe, Kr, Ar, Ne, He, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.2) Escriba, a la derecha de cada símbolo, el subíndice correspondiente, utilizando los números de oxidación de

cada elemento, de modo que los subíndices son los números de oxidación intercambiados.Cuando sea posible, simplifique los subíndices, y no olvide que el subíndice 1 no se escribe.

Ejemplo 5.1

Nº de oxidación Fórmula Fórmula simplificada Fórmulas incorrectas

Br = 1I Cl = 2I BrCl ClBrI = 1VII F = 2I IF7 F7I, I7FAs = 1III S = 2II As2S3 S3As2, As3S2

Si = 1IV C = 2IV Si4C4 SiC CSi

NomenclaturaPara nombrar estos compuestos, podemos utilizar cualquiera de las dos nomenclaturas sistemáticas que ya conoce. Además en este capítulo mostraremos un ejemplo de aplicación de la nomenclatura “por sustitución”.

a) Nomenclatura sistemática– Los nombres se forman añadiendo el sufijo -uro al nombre del elemento cuyo símbolo figura a la derecha en

la fórmula, seguido de la preposición de y el nombre del otro elemento.


– A los nombres de los elementos se les añaden los prefijos numéricos (mono-, di-, tri-, etc.) para indicar su número en la fórmula.

– El prefijo mono- se omite siempre, salvo que sea necesario para evitar confusiones. Los otros prefijos también pueden omitirse, si al hacerlo tampoco se crea confusión —por ejemplo, si ese elemento tiene un único estado de oxidación.

b) Nomenclatura de Stock– Forme el nombre del compuesto igual que en la nomenclatura sistemática, pero omitiendo los prefijos

numéricos e incluyendo el número de oxidación —entre paréntesis y sin signo— del elemento citado en último lugar en el nombre.Fíjese en que el símbolo de este elemento es el que figura en primer lugar en la fórmula del compuesto. Recuerde que si ese elemento presenta siempre el mismo número de oxidación, se puede omitir por innecesario.

Ejemplo 5.2


BrCl Monocloruro de bromo Cloruro de bromo(I)IF7 Heptafluoruro de yodo Fluoruro de yodo(VII)

As2S3 Trisulfuro de diarsénico Sulfuro de arsénico(III)

Mostramos ahora como ejemplo el nombre preferido de un compuesto en el que los prefijos y números de oxidación se omiten por innecesarios.

Ejemplo 5.3


SiC Monocarburo de silicio Carburo de silicio(IV) Carburo de silicio

c) Nomenclatura por sustitución– En compuestos orgánicos es muy frecuente el uso de este tipo de nomenclatura por su sencillez. Además,

es también útil cuando se aplica a algunos compuestos inorgánicos como las combinaciones binarias de los.elementos de los Grupos 13, 14, 15 y 16.Así, por ejemplo, el SiBr4 y el PCl3 se consideran como derivados de los hidruros silano y fosfano (véase el Capítulo 3), en los que los hidrógenos se han sustituido por Br o por Cl.Para nombrarlos, se antepone al nombre del hidruro (estructura fundamental) el del elemento sustituyente precedido del prefijo numérico adecuado.

Ejemplo 5.4

Hidruro “sin sustituir” Nombre Hidruro “sustituido” Nombre

SiH4 Silano SiBr4 TetrabromosilanoPH3 Fosfano PCl3 Triclorofosfano

OTROS COMPUESTOS BINARIOS 49

Ejercicios


a) Pentacloruro de fósforo b) Fluoruro de azufre(VI) c) Monofluoruro de bromo d) Cloruro de nitrógeno(III)

e) Diyoduro de azufre f) Cloruro de boro g) Nitruro de silicio h) Seleniuro de arsénico(V)

a) b) c) d)

e) f) g) h)


a) B2S3 b) BrF5 c) BP d) CS2

e) AsBr3 f) BF3 g) IBr3 h) SF4

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)



a) 1) F3Br 2) BrF3

b) 1) B2S3 2) S3B2

c) 1) BrF6 2) BrF5

d) 1) BrCl 2) ClBr

e) 1) SiI4 2) SiI6

f) 1) N2S5 2) S5N2

a) b) c) d) e) f)


a) 1) Carburo de diazufre 2) Disulfuro de carbono

b) 1) Yoduro de silicio 2) Tetrayodosilano

c) 1) Dinitruro de pentaazufre 2) Sulfuro de nitrógeno(V)

d) 1) Monocloruro de bromo 2) Cloruro de monobromo

e) 1) Tribromuro de fósforo 2) Tribromofosfano

f) 1) Yoduro de heptaflúor 2) Fluoruro de yodo(VII)

a) b) c) d) e) f)

5.2 METAL CON NO METAL

FormulaciónPara formular estos compuestos, se siguen las normas generales. En resumen:

1) Se escriben los símbolos de los elementos: el del metal —elemento más electropositivo— a la izquierda.2) Se incorporan los subíndices correspondientes. Utilice los números de oxidación de los elementos del modo

que ya conoce. En estos compuestos, los no metales suelen presentar un único estado de oxidación negativo. Si es posible se simplifica la fórmula.

Ejemplo 5.5


Fe = 1II Cl = 2I FeCl2

Fe = 1III Cl = 2I FeCl3

Co = 1II S = 2II Co2S2 CoS


NomenclaturaPodemos utilizar las dos opciones sistemáticas ya conocidas:

a) Nomenclatura sistemáticaLos nombres se forman añadiendo el sufijo -uro al nombre del no metal seguido de la preposición de y el nombre del metal. El uso de prefijos es el habitual.

b) Nomenclatura de StockAl nombre del metal le sigue su número de oxidación. Como ya conoce, en general en este sistema no se utilizan prefijos numéricos, aunque en algún caso concreto son imprescindibles para definir la fórmula de modo inambiguo. Uno de estos casos es el del Hg2Cl2 que presentamos a continuación.

Ejemplo 5.6


FeCl2 Dicloruro de hierro Cloruro de hierro(II)FeCl3 Tricloruro de hierro Cloruro de hierro(III)CoS Monosulfuro de cobalto Sulfuro de cobalto(II)

Hg2Cl2 Dicloruro de dimercurio Cloruro de dimercurio(I)

Los prefijos y los números de oxidación se pueden suprimir si con ello no se crea confusión en la descripción del compuesto.

Ejemplo 5.7


CaF2 Difluoruro de calcio Fluoruro de calcio(II) Fluoruro de calcioNaBr Monobromuro de sodio Bromuro de sodio(I) Bromuro de sodioCa3P2 Difosfuro de tricalcio Fosfuro de calcio(II) Fosfuro de calcio

5.3 CÓMO FORMULAR UN COMPUESTO BINARIO A PARTIR DE SU NOMBRE SISTEMÁTICO

Siga los siguientes pasos:1) Escriba los símbolos de los dos elementos. Como norma de carácter general, el símbolo del más electronegativo

siempre es el de la derecha. Para los casos vistos en este capítulo lo más sencillo es que siga las siguientes recomendaciones:– En las combinaciones entre no metales, utilice la lista de elementos mostrada al principio del capítulo.– En las combinaciones entre metal-no metal, el símbolo del metal es siempre el de la izquierda.

2) Escriba los subíndices basándose en los prefijos numéricos o los números de oxidación. No olvide que los subíndices son los números de oxidación intercambiados.

3) Si la fórmula resultante puede ser simplificada, hágalo.


Ejemplo 5.8

Nombre Stock Símbolo Fórmula Fórmula

1) 2)Cloruro de sodio Na Cl NaCl

1) 2)Nitruro de litio Li N Li3N

1) 2)Dicloruro de diazufre S Cl S2Cl2

1) 2)Fluoruro de azufre(VI) S F SF6

1) 2) 3)Seleniuro de calcio Ca Se Ca2Se2 CaSe

5.4 METAL CON METALEstos compuestos, también llamados intermetálicos o aleaciones, no siguen las normas generales de formulación que hemos visto hasta ahora, y en ellos las relaciones estequiométricas son muy variables.

Ejemplo 5.9

El Zn y el Cu se combinan para formar latón, que puede presentar fases de distintas composiciones: CuZn, CuZn3,Cu5Zn8, etc.

FormulaciónSe escriben los símbolos de los metales en orden alfabético, acompañados de los subíndices que indican la estequio-metría del compuesto.

Ejemplo 5.10

Au2Bi NiSn Mg2Pb Li10Pb3

Sólo cuando el compuesto presenta un carácter iónico muy marcado, se escribe antes el símbolo del metal más electropositivo.

Ejemplo 5.11Na3Bi5

NomenclaturaEn general, se utilizan las propias fórmulas o nombres comunes para nombrarlos. Sin embargo, también se puede utilizar la nomenclatura sistemática. Le mostramos dos ejemplos de su uso.


Ejemplo 5.12

Fórmula Nombre sistemático

Al3Fe Trialuminuro de hierroNa4Sn9 Nonaestannuro de tetrasodio

5.5 FÓRMULAS DESARROLLADASLas características químicas y estructurales de los compuestos binarios son muy variadas dependiendo esencialmente del caracter iónico o covalente de los enlaces y por tanto del mayor o menor carácter electropositivo/electronegativo de los elementos que participan en el compuesto.

En unos casos su estructura es la de una red iónica indefinida (por ejemplo, NaCl), en otros los compuestos forman moléculas con uniones de tipo covalente (por ejemplo, BrCl). La representación en forma desarrollada de estos últimos permite observar algunas de sus características estructurales.

Ejemplo 5.13


BrF

PCl3

PCl5

Ejercicios


a) Bromuro de hierro(III) b) Monosulfuro de estaño c) Cloruro de mercurio(II) d) Seleniuro de cobalto(II)

e) Fluoruro de bario f) Nitruro de potasio g) Siliciuro de diníquel h) Boruro de cromo(III)

a) b) c) d)


e) f) g) h)


a) CaBr2 b) CuI c) NiAs d) Mg3P2

e) SbF3 f) MnCl2 g) Hg2Cl2 h) Ag2S

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)


a) 1) NaCl 2) ClNa

b) 1) AgBr 2) Ag2Br

c) 1) P2Zn3 2) Zn3P2

d) 1) HgS 2) HgS2

e) 1) CuS 2) SCu2

f) 1) Au2S3 2) AuS

a) b) c) d) e) f)



a) 1) Yoduro de cobre(III) 2) Yoduro de cobre(I)

b) 1) Calciuro de selenio 2) Seleniuro de calcio

c) 1) Mononiqueluro de antimonio 2) Antimoniuro de níquel(III)

d) 1) Boruro de hierro(III) 2) Boruro de hierro(I)

e) 1) Bromuro de europio(II) 2) Dibromuro de europio

f) 1) Cloruro de plata 2) Argenturo de cloro

a) b) c) d) e) f)


a) BrCl b) NCl3 c) BF3 d) SiCl4

a) b)

c) d)

Soluciones

5.1.a) b) c) d)

PCl 5 SF 6 BrF NCl3


e) f) g) h)

SI2 BCl 3 Si N3 4 As Se2 5

5.2.

a) b)

Sulfuro de boroPentafluoruro de bromoFluoruro de bromo(V)

c) d)

Fosfuro de boroDisulfuro de carbono

Sulfuro de carbono(IV)

e) f)

Tribromuro de arsénicoBromuro de arsénico(III)

Fluoruro de boroTrifluoroborano

g) h)

Tribromuro de yodoBromuro de yodo(III)

Tetrafluoruro ed azufreFluoruro de azufre(IV)

5.3.a) 2) b) 1) c) 2) d) 1) e) 1) f) 1)

5.4.

a) 2) b) 1) y 2) c) 2) d) 1) e) 1) y 2) f) 2)

5.5.

a) b) c) d)

FeBr 3 SnS HgCl 2 CoSe

e) f) g) h)

BaF 2 K N3 Ni Si 2 CrB


5.6.a) b)

Bromuro de calcioMonoyoduro de cobre

Yoduro de cobre(I)

c) d)

Monoarseniuro de níquelArseniuro de níquel(III)

Fosfuro de magnesio

e) f)

Fluoruro de antimonioCloruro de manganeso(II)Dicloruro de manganeso

g) h)

Dicloruro de dimercurioCloruro de dimercurio(I)

Sulfuro de plata

5.7.a) 1) b) 1) c) 2) d) 1) e) 1) f) 1)

5.8.

a) 2) b) 2) c) 2) d) 1) e) 1) y 2) f) 1)

5.9.a) b)

c) d)

59

HIDRÓXIDOS 6Los compuestos ternarios son aquellos que están formados por la combinación de tres elementos. Entre ellos, los hidróxidos son los que resultan de la combinación de un metal (en forma de catión) con el anión hidróxido (OH2). Los hidróxidos son bases porque sus disoluciones acuosas tienen carácter básico.

FormulaciónPara formular los hidróxidos, sigue las siguientes normas:

1) Escriba primero el símbolo del metal, seguido de OH. Utilice paréntesis (OH) si el compuesto presenta más de un grupo hidróxido.

2) Escriba, a la derecha del símbolo del metal y de (OH), el subíndice correspondiente utilizando los números de oxidación del metal y del grupo OH. A efectos de formulación, este grupo presenta un número de oxidación de 2I.

Recuerde que los subíndices son los números de oxidación intercambiados y que el subíndice 1 no se utiliza.

Ejemplo 6.1

Nº de oxidación Fórmula

K = 1I OH = 2I KOHCa= 1II OH = 2I Ca(OH)2

Al= 1III OH = 2I Al(OH)3

NomenclaturaPara nombrar los hidróxidos, se puede utilizar cualquiera de las dos nomenclaturas sistemáticas que ya conoce.

a) Nomenclatura sistemática– El nombre se forma con las palabras hidróxido de seguidas del nombre del metal. Se utilizan los prefijos

numéricos del modo visto en los capítulos anteriores.b) Nomenclatura de Stock

– Forme el nombre con las palabras hidróxido de seguidas del nombre del metal. A este último le sigue su número de oxidación entre paréntesis.

Ejemplo 6.2


Cr(OH)2 Dihidróxido de cromo Hidróxido de cromo(II)Cr(OH)3 Trihidróxido de cromo Hidróxido de cromo(III)


Como ya sabe, los prefijos numéricos y los números de oxidación se suprimen si no son estrictamente necesarios.

Ejemplo 6.3


KOH Monohidróxido de potasio Hidróxido de potasio(I) Hidróxido de potasioCa(OH)2 Dihidróxido de calcio Hidróxido de calcio(II) Hidróxido de calcioAl(OH)3 Trihidróxido de aluminio Hidróxido de aluminio(III) Hidróxido de aluminio

6.1 CÓMO FORMULAR UN HIDRÓXIDO A PARTIR DE SU NOMBRE SISTEMÁTICOSiga los siguientes pasos:

1) Escriba el símbolo del metal y a continuación el grupo OH. Si hay más de uno, escríbalo entre paréntesis (OH).2) Escriba los subíndices basándose en los prefijos numéricos o los números de oxidación. Tenga en cuenta que

los subíndices son los números de oxidación intercambiados.

Ejemplo 6.4

Nombre Símbolo Fórmula

1) 2)Hidróxido de sodio Na OH NaOH

1) 2)Dihidróxido de hierro Fe (OH) Fe(OH)2

1) 2)Hidróxido de platino(IV) Pt OH Pt(OH)4

Ejercicios


a) Hidróxido de cromo(II) b) Monohidróxido de cobre c) Hidróxido de estaño(IV) d) Hidróxido de bario

e) Tetrahidróxido de titanio f) Hidróxido de cesio g) Dihidróxido de plomo h) Hidróxido de hierro(II)

a) b) c) d)

HIDRÓXIDOS 61

e) f) g) h)


a) LiOH b) AgOH c) Cr(OH)3 d) Pt(OH)4

e) Be(OH)2 f) Hg(OH)2 g) Zn(OH)2 h) Al(OH)3

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)


a) 1) (OH)2Co 2) Co(OH)2

b) 1) Ga(OH)3 2) GaOH

c) 1) OHRb 2) RbOH

d) 1) MgOH 2) Mg(OH)2

e) 1) Cr(OH)3 2) (OH)3Cr

f) 1) Sm(OH)2 2) Sm(OH)4

a) b) c) d) e) f)



a) 1) Hidróxido de mercurio(II) 2) Trihidróxido de mercurio

b) 1) Monohidróxido de talio 2) Hidróxido de talio(I)

c) 1) Hidróxido de sodio 2) Trihidróxido de sodio

d) 1) Dihidróxido de plata 2) Hidróxido de plata

e) 1) Hidróxido de calcio 2) Hidróxido de calcio(I)

f) 1) Monohidróxido de dibario 2) Hidróxido de bario

a) b) c) d) e) f)

Soluciones

6.1.a) b) c) d)

Cr(OH) 2 CuOH Sn(OH) 4 Ba(OH) 2

e) f) g) h)

Ti(OH)4 Pb(OH)2 Pb(OH)2 Fe(OH) 2

6.2.a) b)

Hidróxido de litio Hidróxido de plata

c) d)

Trihidróxido de cromoHidróxido de cromo(III)

Tetrahidróxido de platinoHidróxido de platino(IV)

e) f)

Hidróxido de berilioDihidróxido de mercurioHidróxido de mercurio(II)

HIDRÓXIDOS 63

g) h)

Hidróxido de cinc Hidróxido de aluminio

6.3.

a) 2) b) 1) c) 2) d) 2) e) 1) f) 1)

6.4.

a) 2) b) 1) y 2) c) 1) d) 2) e) 1) f) 2)

65

OXOÁCIDOS 7En el Capítulo 3 se ha descrito la nomenclatura y formulación de los hidrácidos, compuestos binarios de hidrógeno que en disolución acuosa generan medio ácido (HCl, HBr, H2S, etc.).

En este capítulo vamos a presentar las normas para nombrar y formular los oxoácidos, que, como los anteriores, se disocian en disolución perdiendo iones hidrógeno(11).

Desde un punto de vista estructural, estos compuestos suelen presentar un átomo central, que es un metal de transición o un no metal, rodeado de otros átomos, generalmente oxígenos, de los que uno o más están unidos a hidrógenos ácidos. Ejemplo de oxoácidos son los ácidos sulfúrico, nítrico, fosfórico, bórico, etc.

Muchos oxoácidos han recibido a lo largo del tiempo una variada gama de nombres “comunes”. En la actualidad se mantienen los nombres tradicionales de algunos de ellos. A modo de ejemplo, mostramos algunos de los nombres del oxoácido de fórmula H2SO4, que antiguamente fue conocido como aceite de vitriolo.

Ejemplo 7.1

Fórmula Nombre antiguo Nombre tradicional Nombres sistemáticos Nombres funcionales

H2SO4 Aceite de vitriolo Ácido sulfúrico

Tetraoxosulfato de dihidrógeno

Ácido tetraoxosulfúrico

Tetraoxosulfato(22)de hidrogeno

Ácido tetraoxosulfúrico(22)

Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno

Ácido tetraoxosulfúrico(VI)

FormulaciónPara formular los oxoácidos, primero se escriben los hidrógenos “ácidos” —aquellos que están unidos a oxígeno a través de un enlace que se rompe generando H1—, después debe figurar el símbolo del átomo central, y finalmente los de los átomos o grupos de átomos que lo rodean. De ser varios y distintos, se escriben primero los oxígenos.

Las fórmulas generales de los oxoácidos son, pues, del tipo HaXbOc o HaXbOcYd, donde X es el átomo central e Y representa otro u otros elementos unidos a X.

Ejemplo 7.2

Fórmulas tipo HaXbOc Fórmulas tipo HaXbOcYd

H2SO4 H4P2O6 H4P2O7 HSO3Cl HSO3Br


Fórmulas semidesarrolladasTal como vimos en los capítulos anteriores, frecuentemente se prefieren utilizar fórmulas semidesarrolladas que muestran mejor la conectividad entre los átomos. En este tipo de formulas la presencia de agrupaciones de átomos iguales se indica entre paréntesis.

Ejemplo 7.3

(OH)2OPPO(OH)2 (OH)2OPOPO(OH)2 HPH2O2

Observe en los dos primeros ejemplos cómo se indican los grupos OH, es decir, los hidrógenos “acidos” de esos compuestos. En el tercer ejemplo, la fórmula del oxoácido (HPH2O2) indica claramente que posee un hidrógeno “ácido” unido al oxígeno (el primero en la fórmula) y dos “no ácidos” unidos directamente al átomo central (P).

Al final de este capítulo volveremos a tratar estos aspectos con más detalle.

7.1 NÚMEROS DE OXIDACIÓNEn los oxoácidos, el oxígeno presenta un número de oxidación de 2II, el hidrógeno de 1I y los demás elementos un valor siempre positivo.

Observe en los siguientes ejemplos cómo los distintos estados de oxidación del átomo central (S), dan lugar a distintos oxoácidos de azufre.

Ejemplo 7.4

Nº de oxidación Fórmula

S = 1II H2SO2

S = 1IV H2SO3

S = 1VI H2SO4

Dado que la suma de todos los números de oxidación de un compuesto neutro es cero, es muy fácil deducir el número de oxidación del átomo central de un oxoácido a partir de su fórmula y viceversa, aplicando la siguiente ecuación a todos los elementos de la fórmula.

A) 3 (Nº de oxidación de A) = 0

Ejemplo 7.5

Fórmula Ecuación

H2SO2

2 3 (Nº oxid. del H) 1 2 3 (Nº oxid. del O) 1 1 3 (Nº oxid. del S) = 0 Sustituyendo los números de oxidación conocidos (H = 1I; O = 2II): 2 3 (1I) 1 2 3 (2II) 1 1 3 (Nº oxid. del S) = 0Por tanto: (Nº oxid. del S) = 1II

H4P2O7

4 3 (Nº oxid. del H) 1 7 3 (Nº oxid. del O) 1 2 3 (Nº oxid. del S) = 0 Sustituyendo: 4 3 (1I) 1 7 3 (2II) 1 2 3 (Nº oxid. del P) = 0Por tanto: (Nº oxid. del P) = 1V

OXOÁCIDOS 67

Con un poco de práctica, se pueden realizar estos cálculos mentalmente. Tenga en cuenta que en la mayoría de los casos, se verifica que si el número de oxidación del elemento central es par, el número de hidrógenos de la fórmula es también par, y si el primero es impar, el segundo también.

7.2 OXOÁCIDOS MÁS CONOCIDOSPara recordar con facilidad los oxoácidos más conocidos, será muy útil clasificarlos teniendo en cuenta el grupo del Sistema Periódico al que pertenece el elemento central, y su número de oxidación.

Por ejemplo, los elementos del Grupo 17 forman oxoácidos en los que los halógenos están en los estados de oxidación 1I, 1III, 1V o 1VII. Sus fórmulas son del tipo HXOn, donde n = 1, 2, 3 ó 4. Generalizaciones similares permiten formular con rapidez los oxoácidos de los demás grupos.

Mostramos a continuación una selección de fórmulas de los oxoácidos más corrientes empezando por los de los metales de transición, en los que éstos presentan sus estados de oxidación más altos.

TABLA 7.1

GRUPO 5 GRUPO 6 GRUPO 7

Vanadio 1V Cromo 1VI Manganeso 1VII 1VIHVO H2CrO4 HMnO H2MnO4

H3VO4 H2Cr2O7

Molibdeno 1VI Tecnecio 1VII 1VIH2MoO4 HTcO4 H2TcO4

Wolframio 1VI Renio 1VII 1VIH2WO HReO H2ReO4

A continuación figuran los oxoácidos de no metales más conocidos.TABLA 7.2

GRUPO 13 GRUPO 14

Boro 1III Carbono 1IVH3BO3 H2CO3

(HBO2)n Silicio 1IVH4SiO4

(H2SiO3)n

GRUPO 15

Nitrógeno 1V 1III 1II 1IHNO3 HNO2 H2NO2 H2N2O2

Fósforo 1V 1IV 1III 1IH3PO4 H4P2O6 HPO2 HPH2O2

(inestable)H4P2O7 H2PHO3



GRUPO 15Fósforo 1V 1IV 1III 1I

H5P3O10 H2P2H2O5

(HPO3)n

(polímero de HPO3)

GRUPO 161

Azufre 1VI 1V 1IV 1III 1IIH2SO4 H2S2O6 H2SO3 H2SO4 H2SO2

H2S2O7 H2S2O5

Selenio 1VI 1IVH2SeO4 H2SeO3

H2Se2O7

Teluro 1VI 1IVH6TeO6 H2TeO3

GRUPO 172

Flúor 1IHFO

Cloro 1VII 1V 1III 1IHClO4 HClO3 HClO2 HClO

Bromo 1VII 1V 1III 1IHBrO4 HBrO3 HBrO2 HBrO

Yodo 1VII 1V 1IHIO4 HIO3 HIOH5IO6

H4I2O9

NomenclaturaPara nombrar los oxoácidos se pueden utilizar varios tipos de nomenclatura sistemática. Además, en el caso de los oxoácidos más corrientes, se siguen empleando nombres “tradicionales” que no son puramente sistemáticos pero que tienen el valor de la costumbre. Le mostramos algunos de estos sistemas de nomenclatura empezando por la “tradicional”, que debido a sus limitaciones se reserva sólo para los oxoácidos más conocidos.

1 Todos los oxoácidos de este grupo, salvo el H6TeO6, presentan dos hidrógenos ácidos.2 Salvo el H5IO6 y el H4I2O9, los demás tienen un único hidrógeno ácido.

OXOÁCIDOS 69

Nomenclatura tradicionalPor este sistema, los nombres se forman utilizando prefijos y sufijos que se relacionan con el estado de oxidación del elemento central o el grado de asociación del compuesto.

prefijos per-, hipo- y sufijos -ico, -oso

Para nombrar uno de estos compuestos se usa la palabra ácido seguida del nombre (o raíz) del elemento central al que se le añaden los prefijos (per-, hipo-) y los sufijos (-ico, -oso) que se relacionan con su grado de oxidación.

La limitacion de esta nomenclatura está en que cada uno de estos prefijos y sufijos no se corresponden con un número de oxidación fijo y determinado —ni con un mismo número de átomos de oxígeno—, de modo que aunque sirve para distinguir los oxoácidos derivados de un mismo elemento central, no hay una exacta correspondencia entre la combinación prefijo/sufijo y la fórmula cuando comparamos oxoácidos de distintos elementos centrales. Los siguientes ejemplos son ilustrativos.Ejemplo 7.6

Nº de oxidación Fórmula Nombre

S = 1IV H2SO3 Ácido sulfurosoS = 1VI H2SO4 Ácido sulfúricoCl = 1III HClO2 Ácido clorosoCl = 1V HClO3 Ácido clórico

En realidad, lo que determina la combinación de prefijo/sufijo que corresponde a cada caso es el número de estados de oxidación del átomo central y no su valor concreto. La siguiente tabla te servirá para analizarlo:

TABLA 7.3

Prefijo Sufijo 2 estados de oxidación 3 estados de oxidación 4 estados de oxidación

per- -ico Mayor-ico Mayor Mayor Intermedio-oso Menor Intermedio Intermedio

hipo- -oso Menor Menor

Como es fácil imaginar, una nomenclatura basada en la costumbre y no en un desarrollo sistemático no puede ser consistente, dando lugar a numerosas “excepciones”.

Observe que en el primero de los ejemplos que siguen, el nombre se forma con una combinación prefijo/sufijo (hipo- ... -ico) distinta a la que le debería corresponder, y en los dos ejemplos siguientes, se usan diferentes raíces (sulfur- y tio-) para describir un mismo átomo central (azufre).

Ejemplo 7.7

Fórmula Nombre tradicional

(OH)2OPPO(OH)2 Ácido hipofosfóricoH2SO4 Ácido sulfúricoH2S2O6 Ácido ditiónico


prefijos orto-, meta- y otros

A veces un elemento da origen a distintos oxoácidos aunque el átomo central tenga el mismo número de oxidación. Las diferencias entre unos y otros están generalmente en:

1) La composición, que se refleja en fórmulas distintas.2) El distinto grado de “asociación” de las moléculas (dímeros, trímeros, etc.).

Para distinguir los del primer caso, se aplica el prefijo orto- a aquel oxoácido cuya fórmula presenta el mayor número de oxígenos, y el prefijo meta- para aquél cuya fórmula presenta el menor número de los mismos.

Se lo mostramos en dos oxoácidos de yodo(VII).Ejemplo 7.8

Nº de oxidación Fórmula Nombre

I = 1VII HIO4Ácido peryódico Ácido metaperyódico

I = 1VII H5IO6 Ácido ortoperyódico

Para indicar el grado de polimerización de un oxoácido —que coincide con el número de átomos del elemento central en la molécula— se usan tradicionalmente los prefijos di- (o piro-), tri-, tetra-, etc.

Ejemplo 7.9

Fórmula Fórmula semidesarrollada Nombre

H3PO4 PO(OH)3Ácido fosfórico Ácido ortofosfórico

H4P2O7 (OH)2P(O)OP(O)(OH)2 Ácido difosfóricoH5P3O10 (OH)2P(O)OP(O)(OH)OP(O)(OH)2 Ácido trifosfórico

En la tabla de oxoácidos, que incluimos al final del capítulo, mostramos los nombres tradicionales más utilizados junto con los nombres sistemáticos correspondientes.

Nomenclatura sistemáticaPara eliminar las ambigüedades y falta de coherencia de la nomenclatura tradicional, se ha desarrollado una nomen-clatura sistemática —no se aplica a los oxoácidos de metales de transición—, que se basa en nombrar los oxoácidos como si fueran sales en las que los cationes han sido reemplazados por hidrógenos.

El nombre se construye, pues, escribiendo el del “anión” seguido de las palabras de hidrógeno. Si el oxoácido tiene varios átomos de hidrógeno “ácidos”, la palabra hidrógeno va precedida de los prefijos numéricos di-, tri-, etc. (mono- no se utiliza).

El nombre del “anión” está formado por las siguientes cuatro partes:1) Los nombres de los ligandos citados en orden alfabético. Son ligandos los hidrógenos no ácidos y los otros

elementos unidos directamente al átomo central. Los hidrógenos se citan como hidrido- y los oxígenos como oxo-. Como antes, dichos términos van precedidos de los prefijos numéricos di-, tri-, etc.

2) La raíz del nombre del elemento central. 3) La terminación -ato unida a la raíz.En la tabla siguiente mostramos la raíz y el nombre del anión para una serie de elementos.

OXOÁCIDOS 71

Ejemplo 7.10

Elemento Raíz Anión Elemento Raíz Anión

As arsen- arseniato P fosf- fosfatoB bor- borato Re ren- reniatoBr brom- bromato S sulf- sulfatoC carbon- carbonato Sb antimon- antimoniatoCl clor- clorato Se selen- seleniatoCr crom- cromato Si silic- silicatoI yod- yodato Ta tantal- tantalato

Mn mangan- manganato Te telur- teluratoMo molibd- molibdato Tc tecnec- tecneciatoN nitr- nitrato V vanad- vanadato

Nb niob- niobato W wolfram- wolframato

4) La parte final del nombre, siempre entre paréntesis, admite dos variantes:a) Sistema de Ewens-Bassett: el número de carga iónica formal del “anión” expresado en caracteres arábigos

seguidos del signo menos (12, 22, 32, 42, etc.).b) Sistema de Stock: el número de oxidación del átomo central en números romanos sin signo (I, II, III,

IV, etc.).Observa que los números de oxidación y los números de carga representan conceptos distintos y habitualmente

no coinciden. Su utilización hace innecesario escribir los prefijos numéricos delante de hidrógeno cuando se nombran oxoácidos sencillos. A la inversa, si se utilizan los prefijos, los números de oxidación o de carga se hacen innecesarios. Ejemplo 7.11

Fórmula Nombre sistemático (estequiométrico)

Nombre sistemático (Ewens-Bassett)

Nombre sistemático (Stock)

HClO Monooxoclorato de hidrógeno

Monooxoclorato(12)de hidrógeno

Monooxoclorato(I) de hidrógeno

HClO2Dioxoclorato de hidrógeno

Dioxoclorato(12)de hidrógeno

Dioxoclorato(III) de hidrógeno

HClO3Trioxoclorato de hidrógeno

Trioxoclorato(12)de hidrógeno

Trioxoclorato(V) de hidrógeno

HClO4Tetraoxoclorato de hidrógeno

Tetraoxoclorato(12)de hidrógeno

Tetraoxoclorato(VII) de hidrógeno

H2SO2Dioxosulfato de hidrógeno

Dioxosulfato(22)de hidrógeno

Dioxosulfato(II) de hidrógeno

H2SO3Trioxosulfato de hidrógeno

Trioxosulfato(22)de hidrógeno

Trioxosulfato(IV) de hidrógeno

H2SO4Tetraoxosulfato de hidrógeno

Tetraoxosulfato(22)de hidrógeno

Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno


Nomenclatura funcionalLos oxoácidos que se muestran en la tabla de oxoácidos, incluidos los de los metales de transición cromo y manga-neso, pueden tambien nombrarse de forma semisistemática sin citar el número de hidrógenos.

En esta variante de los sistemas anteriores, el nombre del oxoácido se forma con la palabra ácido seguida de un término formado por cuatro componentes, que son:

1) Los prefijos numéricos (mono-, di-, etc.) y los términos que definen a los átomos (ligandos) que rodean al elemento central: oxo- para oxígeno; tio- para azufre; hidrido- para hidrógeno; etc.

2) La raíz del átomo central.3) La terminación -ico.4) El número de oxidación (o el número de carga), que cuando no es necesario se suprime dando lugar a un

nombre simplificado.

Ejemplo 7.12

Fórmula Nombre funcional (simplificado)

Nombre funcional (Ewens-Bassett)

Nombre funcional (Stock)

H2SO4 Ác. tetraoxosulfúrico Ác. tetraoxosulfúrico(22) Ác. tetraoxosulfúrico(VI)HClO3 Ácido trioxoclórico Ác. trioxoclórico(12) Ác. trioxoclórico(V)HClO4 Ácido tetraoxoclórico Ác. tetraoxoclórico(12) Ác. tetraoxoclórico(VII)HMnO4 Ác. tetraoxomangánico(12) Ác. tetraoxomangánico(VII)H2MnO4 Ác. tetraoxomangánico(22) Ác. tetraoxomangánico(VI)

Nomenclatura de oxoácidos de metales de transiciónLos oxoácidos de cromo y manganeso se pueden nombrar haciendo uso de las nomenclaturas tradicional y funcional (véase la tabla de oxoácidos).

Los oxoácidos de los demás elementos de transición se nombran con una sola palabra formada por los términos hidroxo- (que identifica los grupos OH2), oxo- (referida a O22), seguido del nombre del metal con su número de oxidación entre paréntesis. También se incluyen los prefijos numéricos que sean necesarios.

Por este procedimiento, los nombres de los oxoácidos responden al término genérico hidroxooxometal. Como se puede ver, en este nombre se citan por separado los hidrógenos ácidos unidos a oxígeno (OH) y los demás oxígenos.

Observe en el primer ejemplo, que al haber un grupo OH, se añade el prefijo tri- para indicar el número de los restantes oxígenos unidos al renio [ReO3(OH)]. En el segundo ejemplo, se indica que existen dos OH y dos oxígenos unidos al átomo central [TcO2(OH)2].

Ejemplo 7.13

Fórmula Nombre sistemático Fórmula semidesarrollada

[HReO4] Hidroxotrioxorenio(VII) [ReO3(OH)][H2TcO4] Dihidroxodioxotecnecio(VI) [TcO2(OH)2]

OXOÁCIDOS 73

Ejercicios

7.1. Indique el estado de oxidación del átomo central en los siguientes oxoácidos.

a) H4P2O7 b) H2SeO3 c) H2N2O2 d) H2MoO4

e) HReO4 f) (H2SiO3)n g) H6TeO6 h) H5IO6

a) b) c) d)

e) f) g) h)

7.2. Formule los siguientes oxoácidos nombrados mediante nomenclatura tradicional.

a) Ácido fosfínico b) Ácido nítrico c) Ácido bórico d) Ácido hipoyodoso

e) Ácido arsenioso f) Ácido carbónico g) Ácido dicrómico h) Ácido mangánico

a) b) c) d)

e) f) g) h)

7.3. Nombre los siguientes compuestos mediante nomenclatura tradicional.

a) HMnO4 b) H4SiO4 c) H2SO3 d) H2S2O6

e) HNO2 f) HBrO4 g) (HPO3)n h) HClO2

a) b)

c) d)


e) f)

g) h)

7.4. Formule los siguientes oxoácidos nombrados mediante nomenclatura sistemática.

a) Tetraoxoseleniato de dihidrógeno

b) Trioxocarbonato de dihidrógeno

c) Tetraoxofosfato(V) de dihidrógeno

d) Dioxonitrato(1-) de dihidrógeno

e) Hexaoxoyodato(5-) de pentahidrógeno

f) Poli(trioxosilicato de dihidrógeno)

g) Dioxobromato(III) de dihidrógeno h) Hidroxodioxovanadio(V)

a) b) c) d)

e) f) g) h)

7.5. Nombre los siguientes compuestos mediante nomenclatura sistemática.

a) HFO b) H2SeO3 c) H4SiO4 d) H2PHO3

e) HIO4 f) H2MoO4 g) H2SO2 h) (HBO2)n

a) b)

OXOÁCIDOS 75

c) d)

a) b)

c) d)

7.6. Formule los siguientes oxoácidos nombrados mediante nomenclatura funcional.

a) Ácido trioxobórico b) Ácido hexaoxodisulfúrico c) Ácido trioxoyódico d) Ácido tetraoxomangánico(1-)

a) b) c) d)

7.7. Nombre los siguientes compuestos mediante nomenclatura funcional.

a) H3AsO3 b) H2CrO4 c) HNO2 d) (H2SiO3)n

a) b)


c) d)

7.8. De entre los siguientes pares de nombres, señala los correctos (pueden serlo los dos).

a) 1) Ácido arsenioso 2) Trioxoarseniato(3-) de trihidrógeno

b) 1) Ácido percloroso 2) Ácido perclórico

c) 1) Ácido hipofosfórico 2) Ácido hexaoxodifosfórico

d) 1) Ácido carbónico 2) Ácido hipocarbonoso

e) 1) Ácido hipobrómico 2) Ácido hipobromoso

f) 1) Ácido ortometabórico 2) Ácido metabórico

a) b) c) d) e) f)


a) 1) P2H4O7 2) H4P2O7

b) 1) (HBOn)2 2) (HBO2)n

c) 1) H2CrO4 2) H4CrO4

d) 1) HClO4 2) H4ClO

e) 1) O2H2S 2) H2SO2

f) 1) HNO3 2) H3NO3

a) b) c) d) e) f)

7.3 DERIVADOS DE LOS OXOÁCIDOSEn este apartado nos vamos a referir a compuestos que formalmente proceden de los oxoácidos por sustitución de algunos de sus átomos por otros elementos.

Para estudiar su nomenclatura y formulación, lo más sencillo es clasificarlos según si el nuevo elemento sustituye a oxígenos unidos al átomo central o sustituye a grupos OH.

7.4 DERIVADOS POR SUSTITUCIÓN DE ÁTOMOS DE OXÍGENO

a) PEROXÁCIDOS

Son derivados de los oxoácidos en los que un átomo de oxígeno ha sido reemplazado por un grupo -O-O-, denomi-nado peroxo.

OXOÁCIDOS 77

FormulaciónLa fórmula de un peroxoácido se puede derivar de la del oxoácido correspondiente por sustitución de un O del oxoácido por O2. Puesto que el grupo -OO- (O2) es característico de estos compuestos, debe figurar como tal en la fórmula y no se simplifica. Fíjese que en el último ejemplo la fórmula no se reduce a HSO4.Ejemplo 7.14

Oxoácido Peroxoácido Fórmula semidesarrollada

HNO3 HNO4 HNO2(O2)H2SO4 H2SO5 H2SO3(O2)H3PO4 H3PO5 H3PO3(O2)H2S2O7 H2S2O8 H2S2O6(O2)

NomenclaturaUn peroxoácido se puede nombrar por cualquiera de los sistemas anteriores, utilizando el nombre del oxoácido correspondiente y añadiendole el prefijo peroxo.

Ejemplo 7.15

Fórmula Nombre tradicional Nombre sistemático Nombres funcionales

HNO4 Ác. peroxonítricoDioxoperoxonitrato(12)de hidrógeno Dioxoperoxonitrato(V) de hidrógeno

Ác. dioxoperoxonítrico(12)

Ác. dioxoperoxonítrico(V)

H2SO5 Ác. peroxosulfúrico Trioxoperoxosulfato(22)de hidrógeno Trioxoperoxosulfato(VI) de hidrógeno

Ác. trioxoperoxosulfúrico(22)

Ác. trioxoperoxosulfúrico(VI)

H3PO5 Ác. peroxofosfóricoTrioxoperoxofosfato(32)de hidrógeno Trioxoperoxofosfato(V) de hidrógeno

Ác. trioxoperoxofosfórico(32)

Ác. trioxoperoxofosfórico(V)

Desde el punto de vista de la estructura, el grupo peroxo puede actuar de “puente” entre otras partes de la molécula o ser “terminal”. Para distinguir esas dos características estructurales, se utiliza el descriptor µ delante de peroxo que indica que dicho grupo actúa de “puente”.

Ejemplo 7.16

Fórmula Nombre tradicional Nombre sistemático Nombres funcionales

H2S2O8 Ác. peroxodisulfúrico

µ-peroxo-hexaoxodisulfato(22)de dihidrógeno µ-peroxo-hexaoxodisulfato(VI) de dihidrógeno µ-peroxo-bis(trioxosulfato)(22)de dihidrógeno µ-peroxo-bis(trioxosulfato)(VI) de dihidrógeno

Ác. µ-peroxo- hexaoxodisulfúrico(22)Ác. µ-peroxo- hexaoxodisulfúrico(VI)


b) TIOÁCIDOSSe derivan de los oxoácidos por sustitución de uno o más átomos de oxígeno unidos al elemento central, por átomos de azufre.

FormulaciónLas fórmulas se escriben del modo habitual. Si además de un átomo de azufre central existen otros azufres en la molécula, se pueden escribir por separado —fórmula semidesarrollada—, para indicar su distinta naturaleza.

Ejemplo 7.17

Fórmula Tioxoácido Fórmula semidesarrollada

H2SO4 H2S2O3 H2SO3SH3PO4 H3PO2S2

H2CO3 H2CS3

Los oxígenos también pueden sustituirse por selenio o teluro.

Ejemplo 7.18

Oxoácido Derivado

H2SO4 H2SO2Se2

H2SO4 H2SO3Te

NomenclaturaEn estos compuestos el azufre se indica con el prefijo tio-, el selenio por seleno- y el teluro por teluro-. Le mostramos unos ejemplos.

Ejemplo 7.19

Fórmula Nombre tradicional Nombre sistemático

H2SO3S Ác. tiosulfúrico Trioxotiosulfato(22) de hidrógeno Trioxotiosulfato(VI) de hidrógeno

H3PO2S2 Ác. ditiofosfórico Dioxoditiofosfato(32) de hidrógeno Dioxoditiofosfato(V) de hidrógeno

H2CS3 Ác. tritiocarbónico Tritiocarbonato de dihidrógeno

7.5 DERIVADOS POR SUSTITUCION DE GRUPOS OHSon derivados que se obtienen sustituyendo grupos OH de los oxoácidos por otros átomos (por ejemplo, halógenos), o grupos de átomos (por ejemplo, NH2).

OXOÁCIDOS 79

a) HALOGENUROS O HALUROS DE ÁCIDO

Formulación y nomenclaturaLa formulación es la habitual, que ha sido explicada al principio del capítulo. En cuanto a la nomenclatura, se pueden dar dos circunstancias:

1) Si el compuesto posee hidrógenos ácidos, se usa el formato empleado para nombrar ácidos: los oxígenos se nombran con el prefijo oxo- y los halógenos con fluoro-, cloro-, bromo- y yodo-.

Ejemplo 7.20


HSO3Cl Clorotrioxosulfato de hidrógeno

2) Si no existen hidrógenos ácidos por haber sido sustituidos todos los grupos OH, el compuesto ya no es un ácido y no puede nombrarse como tal. En estos casos se emplea la llamada nomenclatura de coordinación que no será tratada en este manual. Sólo a título de ejemplo mostramos dos de estos compuestos y sus nombres.

Ejemplo 7.21


SO2Cl2Diclorodioxoazufre (nombre preferido) Dicloruro de sulfurilo

POCl3Triclorooxofósforo (nombre preferido) Tricloruro de fosforilo

b) AMIDASSon los derivados de oxoácidos en los que grupos OH han sido sustituidos por grupos NH2.

Formulación y nomenclaturaEn formulación se suelen utilizar fórmulas semidesarrolladas, y al grupo NH2 se le denomina amido-. La construcción es la habitual.

Ejemplo 7.22


HOSO2NH2 Amidotrioxosulfato de hidrógeno

Si todos los OH están sustituidos, ya no se trata de un ácido y se usa la nomenclatura de coordinación o la funcional.

Ejemplo 7.23


SO2(NH2)2

Diamidodioxoazufre (nombre preferido) Diamida sulfúrica Diamida de sulfurilo


7.6 CÓMO FORMULAR UN OXOÁCIDO A PARTIR DE SU NOMBRE

El procedimiento para formular un oxoácido a partir de su nombre depende mucho del tipo de nomenclatura utili-zado. Si el nombre de partida es de tipo sistemático es especialmente sencillo, resultando algo más complejo si está nombrado de modo tradicional o funcional. Trate de seguir los siguientes pasos:

1) Escriba los símbolos de los elementos del oxoácido. 2) Añada los subíndices.

a) Si el nombre es sistemático, coloque los subíndices basándose en los prefijos numéricos mono-, di-, tri-,etc. y en los números de carga o de oxidación, teniendo en cuenta que:– Si se trata del sistema de Ewens-Bassett, el número de hidrógenos ácidos debe ser igual al número

de carga.– Si el nombre responde al sistema de Stock, debe poner el número de hidrógenos que haga que la suma de los

números de oxidación de todos los átomos del oxoácido sea igual a cero. Recuerde que O = 2II y H = 1I.b) Si el nombre es el tradicional, utilice las combinaciones prefijo/sufijo para determinar el número de oxida-

ción del átomo central y sus conocimientos sobre los oxoácidos de cada Grupo del Sistema Periódico: por ejemplo, los oxoácidos de los halógenos (Grupo 17) tienen un sólo hidrógeno; los del Grupo 16 (S, Se, Te) dos, etc. No olvide que la nomenclatura tradicional no es sistemática y por tanto deberá, en general, hacer uso de sus conocimientos o acudir a la tabla de oxoácidos que figura al final del capítulo.

Ejemplo 7.24

Nombre Símbolos Fórmula

1) 2)Tetraoxoseleniato de dihidrógeno HSeO H2SeO4

1) 2)Trioxobromato(12) de hidrógeno HBrO HBrO3

1) 2)Dioxonitrato(III) de hidrógeno HNO HNO2

1) 2)Ácido hipoyodoso HIO HIO

1) 2)Ácido tetraoxoarsénico HAsO H3AsO4

7.7 FÓRMULAS DESARROLLADASPara representar los compuestos químicos se deberían usar siempre representaciones (fórmulas) que describan lo más acertadamente posible —aunque sea de modo resumido— la estructura de los compuestos. En este sentido, muchos químicos proponen, y así lo encontrará en algunos libros, la utilización generalizada de fórmulas desarrolladas o semidesarrolladas y que el orden de escritura de los símbolos responda a la conectividad real entre átomos.

Así por ejemplo, los oxoácidos de los halógenos deberían representarse como HOX, HOXO, HOXO2 y HOXO3,en vez de HXO, HXO2, HXO3 y HXO4 como es costumbre, para reflejar el hecho de que el hidrógeno ácido está en-lazado a un oxígeno que es estructuralmente distinto a los otros, y que está formando parte del grupo funcional OH.O también, que los ácidos fosforoso (H2PHO3) y fosfórico (H3PO4) deberían escribirse PH(O)(OH)2 y PO(OH)3.

OXOÁCIDOS 81

Nosotros coincidimos con esas observaciones y recomendamos el uso de representaciones que respondan lo más fielmente posible a la realidad estructural del compuesto.

La representación de oxoácidos mediante fórmulas completamente desarrolladas es todavía más informativa que la semidesarrollada que se acaba de ver. En general, en un oxoácido encontrará al elemento central rodeado de oxígenos con los hidrógenos ácidos unidos a algunos de estos últimos formando grupos OH. Fíjese en que aunque se dibujan en el plano, la distribución de los átomos en el espacio es tridimensional. Por ejemplo, los oxígenos y grupos OH alrededor del azufre central en el ácido sulfúrico adoptan una geometría aproximadamente tetraédrica. Le mostramos unos ejemplos significativos que incluyen algunos de los ya mostrados al principio de este capítulo.

Ejemplo 7.25

HClO

HNO3

(OH)2OPOPO(OH)2

(OH)2OPPO(OH)2

82 NOM

ENCLATURA Y FO

RMU

LACIÓN D

E LOS CO

MPU

ESTOS INO

RGÁNICO

STABLA 7.1 TABLA DE OXOÁCIDOS

Grupo, elemento y fórmula

Nombre tradicional

Nombre tradicional del anión (uno de varios: véase apartado correspondiente)

Nombre sistemático (uno de varios: véase apartado correspondiente)

Nombre funcional (uno de varios: véase apartado

correspondiente)

GRUPO 6CromoH2CrO4H2CrO7

Ác. crómicoÁc. dicrómico

CromatoDicromato

Ác. TetraoxocrómicoÁc. µ-oxo-hexaoxodicrómico

GRUPO 7ManganesoHMnO4H2MnO4

Ác. permangánicoÁc. mangánico

PermanganatoManganato

Ác. tetraoxomangánico(12)Ác. tetraoxomangánico(22)

GRUPO 13BoroH3BO3(HBO2)nH2B2(O2)2(OH)4

Ác. metabóricoÁc. bóricoÁc. perbórico

MetaboratoBoratoPerborato

Polodioxoborato(12) de hidrógenoTrioxoborato de trihidrógenoTetrahidroxodi-µ-peroxo-diborato(22)de dihidrógeno

Ác. polidioxobóricoÁc. trioxobóricoÁc. tetrahidroxodi-(µ-peroxo) dibórico

GRUPO 14Carbono

Ác. carbónico Carbonato Trioxocarbonato de dihidrógeno Ác. trioxocarbónicoSilicioH4SiO4(H2SiO3)n

Ác. ortosilícicoÁc. metasilícico

OrtosilicatoMetasilicato

Tetraoxosilicato de tetrahidrógenoPoli(trioxosilicato de dihidrógeno)

Ác. tetraoxosilícicoÁc. politrioxosilícico

GRUPO 15NitrógenoHNO3HNO2

Ác. níticoÁc. nitroso

NitratoNitrito

Trioxonitrato(12) de hidrógenoDioxonitrato(12) de hidrógeno

Ác. trioxonítricoÁc. dioxonítrico

FósforoHPH2O2H3PO3H2PHO3

Ác. fosfínicoÁc. fosforosoÁc. fosfónico

FosfinatoFosfitoFosfonato

Dihidridodioxofosfato(12) de hidrógenoTrioxofosfato(32) de trihidrógenoHidridotrioxofosfato(22) de dihidrógeno

Ác. dihidridodioxofosfóricoÁc. trihidridotrioxofosfórico(22)Ac. hidridotrioxofosfórico(22)

OXO

ÁCIDO

S83

TABLA 7.1 TABLA DE OXOÁCIDOS (continuación)

Grupo, elemento y fórmula

Nombre tradicional

Nombre tradicional del anión (uno de varios: véase apartado correspondiente)

Nombre sistemático (uno de varios: véase apartado correspondiente)

Nombre funcional (uno de varios: véase apartado

correspondiente)

GRUPO 15H3PO4H4P2O7(HPO3)n(HO)2OPP(OH)2

Ác. fosfóricoÁc. difosfóricoÁc. metafosfóricoÁc. hipofosfórico

FosfatoDifosfatoMetafosfatoHipofosfato

Tetraoxofosfato(32) de trihidrógenoµ-Oxo-hexaoxodifosfato de tetrahidrógenoPoli trioxofosfato(12) de hidrógenoHexaoxodifosfato(P—P)(42) de tetrahidrógeno

Ác. tetraoxofosfóricoÁc. µ-oxo-hexaoxodifosfóricoÁc. politroxofosfóricoÁc. hexaoxodifosfórico

ArsénicoH3AsO4H3AsO3

Ác. arsénicoÁc. arsenioso

ArseniatoArsenito

Tetraoxoarseniato de trihidrógenoTrioxoarseniato(32) de trihidrógeno

Ác. tetraoxoarsénicoÁc. trioxoarsénico

GRUPO 16AzufreH2SO4H2S2O7H2S2O3H2S2O6H2S2O4H2SO3

Ác. sulfúricoÁc. disulfúricoÁc. tiosulfúricoÁc. ditiónicoÁc. ditionosoÁc. sulfuroso

SulfatoDisulfatoTiosulfatoDitionatoDitionitoSulfito

Tetraoxosulfato de dihidrógenoµ-Oxo-hexaoxodisulfato de dihidrógenoTrioxotiosulfato de dihidrógenoHexaoxodisulfato(S—S) de dihidrógenoTetraoxodisulfato(S—S) de dihidrógenoTrioxosulfato de dihidrógeno

Ác. tetraoxosulfúricoÁc. µ-oxo-hexaoxodisulfúricoÁc. trioxotiosulfúricoÁc. hexaoxodisulfúricoÁc. tetraoxodisulfúricoÁc. triosulfúrico

GRUPO 17CloroHClO4HClO3HClO2HClO

Ác. perclóricoÁc.clóricoÁc. clorosoÁc. hipocloroso

PercloratoCloratoCloritoHipoclorito

Tetraoxoclorato de hidrógenoTrioxoclorato de hidrógenoDioxoclorato de hidrógenoMonooxoclorato de hidrógeno

Ác. tetraoxoclóricoÁc. trioxoclóricoÁc. dioxoclóricoÁc. monooxoclórico

YodoHIO4HIO3H5IO6

Ác. peryódicoÁc. yódicoÁc. ortoperyódico

PeryodatoYodatoOrtopoeryodato

Tetraoxoyodato de hidrógenoTrioxoyodato de hidrógenoHexaoxoyodato(52) de pentahidrógeno

Ác. tetraoxoyódicoÁc. trioxoyódicoÁc. hexaoxoyódico(52)

OTROS OXOÁCIDOSHOCNHONC

Ác. ciánicoÁc. fulmínico

CianatoFulminato

Nitridooxocarbonato de hidrógenoCarbidooxonitrato de hidrógeno

Ác. nitridooxocarbónicoÁc. carbidooxonítrico


Ejercicios

7.10. Formule los siguientes derivados de oxoácidos.

a) Ácido peroxodifosfórico b) Dioxoperoxonitrato(1-) de hidrógeno

c) Ácido peroxonítrico d) Trioxoperoxofosfato(V) de hidrógeno

e) Oxotritiofosfato(3-) de hidrógeno

f) Trioxotiosulfato de dihidrógeno

g) Ácido tiosulfuroso h) Amidodioxosulfato de hidrógeno

a) b) c) d)

e) f) g) h)

7.11. Nombre los siguientes derivados de oxoácidos.

a) H2S2O6(O2) b) HNO(O2) c) H3PO3(O2) d) H2SO3(O2)

e) H3PO3S f) H3AsS3 g) H2SO2Se2 h) HSO3Br

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

OXOÁCIDOS 85


a) H2SO4 b) HPH2O2 c) H2S2O7 d) H2SO5

a) b)

c)

d)

Soluciones

7.1.a) b) c) d)

1V 1IV 1I 1VI


e) f) g) h)

1VII 1IV 1VI 1VII

7.2.a) b) c) d)

HPH O2 2 HNO 3 H BO3 3 HIO

e) f) g) h)

H AsO3 3 H CO3 3H Cr O2 2 7 H MnO2 4

7.3.

a) b)

Ácido permangánico Ácido ortosilícico

c) d)

Ácido sulfuroso Ácido ditiónico

e) f)

Ácido nitroso Ácido perbrómico

g) h)

Ácido metafosfórico Ácido cloroso

7.4.

a) b) c) d)

H SeO2 4 H CO2 3 H PO3 4 HNO 2

OXOÁCIDOS 87

e) f) g) h)

H IO5 6 (H SiO )2 3 n HBrO 2 HVO 3

7.5.a) b)

Monooxofluorato de hidrógeno

Monooxofluorato(1 2) de hidrógeno

Monooxofluorato(I) de hidrógeno

Trioxoseleniato de dihidrógeno

Trioxoseleniato(2 2) de hidrógeno

Trioxoseleniato(IV) de hidrógeno

c) d)

Tetraoxosilicato de tetrahidrógeno

Tetraoxosilicato(4 2) de hidrógeno

Tetraoxosilicato(IV) de hidrógeno

Hidridotrioxofosfato de dihidrógeno

Hidridotrioxofosfato(2 2) de hidrógeno

Hidridotrioxofosfato(III) de hidrógeno

e) f)

Tetraoxoyodato de hidrógeno

Tetraoxoyodato(1 2) de hidrógeno

Tetraoxoyodato(VII) de hidrógeno

Dihidroxodioxomolibdeno(VI)

g) h)

Dioxosulfato de hidrógeno

Dioxosulfato(2 2) de hidrógeno

Dioxosulfato(II) de hidrógeno

Poli[dioxoborato de hidrógeno]

Poli[dioxoborato(12) de hidrógeno]

Poli[dioxoborato(III) de hidrógeno]


7.6.a) b) c) d)

H BO3 3 H S O2 2 6 HIO 3 HMnO 4

7.7.a) b)

Ácido trioxoarsénico Ácido tetraoxocrómico

c) d)

Ácido dioxonítrico Ácido politrioxosilícico

7.8.

a) 1) y 2) b) 2) c) 1) y 2) d) 1) e) 2) f) 2)

7.9.

a) 2) b) 2) c) 1) d) 1) e) 2) f) 1)

7.10.a) b) c) d)

H P O (O )4 2 6 2 HNO (O )2 2 HNO (O )2 2 H PO (O )2 3 2

e) f) g) h)

H POS 3 3 H SO S 2 3 H SO S 2 2 HOSONH 2

7.11.a) b)

Ácido peroxodisulfúricoÁcido peroxonitroso

Oxoperoxonitrato(1 2) de hidrógeno

c) d)

Ácido peroxofosfóricoTrioxoperoxosulfato(22) de hidrógeno

Ácido peroxosulfúricoTrioxoperoxosulfato(22) de hidrógeno

OXOÁCIDOS 89

e) f)

Ácido monotiofosfóricoTrioxotiofosfato(3 2) de hidrógeno

Ácido tritioarseniosoTritioarseniato(32) de hidrógeno

g) h)

Ácido diselenosulfúricoDioxoditiosulfato(2 2) de hidrógeno

Bromotrioxosulfato de hidrógeno

7.12.

a) b)

c)

d)

91

IONES 8En este capítulo vamos a describir cómo formular y nombrar los iones, es decir, las especies químicas con carga. Según ésta sea positiva o negativa, se clasifican en cationes y aniones, y según el número de átomos que los consti-tuyan, en monoatómicos o poliatómicos.

Ejemplo 8.1

IonesCationes

Monoatómicos Na1 Cu21

Poliatómicos NH41 SO21

AnionesMonoatómicos Cl2 O2

Poliatómicos OH2 SO422

8.1 CATIONESTal y como acabamos de indicar, un catión es un átomo o un grupo de átomos que tiene una o más cargas positivas. En el caso de los cationes poliatómicos, las cargas pueden estar localizadas en uno de los átomos o bien estar deslocalizadas entre varios de ellos. A continuación describiremos la formulación y nomenclatura de los cationes, siguiendo la clasificación anterior.

8.2 CATIONES MONOATÓMICOS

FormulaciónSe representan por el símbolo del elemento (A), y su carga iónica se indica como un superíndice en la parte superior derecha mediante un número n, seguido del signo 1, tomando la forma general An1.

En el caso del superíndice 11, se escribe sólo el signo 1.

Ejemplo 8.2

H1 K1 Ca21 Fe21 Fe31

NomenclaturaSe pueden nombrar por cualquiera de los dos métodos sistemáticos siguientes:

a) Sistema Ewans-Bassett: con la palabra ion seguida del nombre del elemento y el número de carga y el signo 1 entre paréntesis.

b) Sistema Stock: se utiliza la palabra catión (o ion) seguida del nombre del elemento y el número de oxida-ción entre paréntesis y sin signo.


Observe que en el caso de un catión monoatómico, los números de carga y los de oxidación son coincidentes, aunque los primeros se representan mediante numeración árabe y los segundos con numeración romana.

Ejemplo 8.3

Catión Nombre Ewens-Bassett Nombre Stock

Cu1 Ion cobre(11) Catión cobre(I)Cr31 Ion cromo(31) Catión cromo(II)H1 Ion hidrógeno(11) Catión hidrógeno(I)

En el último ejemplo también se utilizan los términos protón y deuterón para nombrar los cationes específicos de hidrógeno y deuterio.

Cuando no existe ninguna ambigüedad sobre la carga de un catión, el número de carga (o el de oxidación) se puede omitir. Esto ocurre cuando ese elemento forma un único catión.

Ejemplo 8.4

Catión Nombre Ewens-Bassett Nombre Stock Nombre preferido

Na1 Ion sodio(11) Catión sodio(I) Ion sodioCa21 Ion calcio(21) Catión calcio(II) Ion calcioAl31 Ion aluminio(31) Catión aluminio(III) Ion aluminio

8.3 CATIONES POLIATÓMICOS

FormulaciónSe representan con los símbolos y subíndices tal como se ha visto en capítulos anteriores. La carga se indica con un superíndice como en los cationes monoatómicos.

Ejemplo 8.5

O21 H3O1 NH4

1 H2Cl1 SO221

Si se considera necesario, puede resultar útil el empleo de paréntesis. Observe, en los siguientes ejemplos, cómo se usan.

Ejemplo 8.6

(O2)1 (S4)21 (Hg2)21 (H3)1

Para formular un ion poliatómico (tanto cationes o aniones), se debe tener en cuenta que la suma de los números de oxidación de todos los elementos debe ser igual al número de carga del ion, tal como se indica en la siguiente ecuación.

(Nº de átomos del elemento A) 3 (Nº de oxidación de A) = Nº de carga

IONES 93

Ejemplo 8.7

Fórmula Ecuación

SO221

1 3 (Nº oxid. del S) 1 2 3 (Nº oxid. del O) = Nº de carga Sustituyendo los números de oxidación (S = 1VI; O = 2II): 1 3 (1VI) 1 2 3 (2II) = (21)

Nomenclatura

Cationes homopoliatómicosEl procedimiento más fácil e inmediato consiste en utilizar la palabra ion seguida del nombre de la especie neutra al que se añade el número de carga.

Ejemplo 8.8

Catión Nombre Catión Nombre

O21 Ion dioxígeno(11) Bi5

41 Ion pentabismuto(41)S4

21 Ion tetraazufre(21) H31 Ion trihidrógeno(11)

En caso necesario, también se puede utilizar el número de oxidación.

Ejemplo 8.9

Catión Nombre Ewens-Bassett Nombre Stock

Hg221 Ion dimercurio(21) Catión dimercurio(I)

Cationes derivados de hidruros binariosSe trata de cationes que generalmente se obtienen por adición de un ion hidrógeno(11) a un hidruro no metálico (véase el Capítulo 3), en el que el no metal posee pares de electrones libres que pueden cederse al H1 (por ejemplo, O, S, N, P, X). El nombre se forma añadiéndole el sufijo -onio a la raíz del nombre del elemento. Mostramos algunos ejemplos, en los que hemos omitido por simplicidad las palabras ion o catión.

Ejemplo 8.10

Hidruro Nombre Hidruro Nombre

NH3Amoníaco Azano NH4

1 Amonio

PH3Fosfina Fosfano PH4

1 Fosfonio

H2OAgua Oxidano H3O1 Oxonio

H2SSulfuro de hidrógeno Sulfano H3S1 Sulfonio

HCl Cloruro de hidrógeno H2Cl1 Cloronio


El nombre oxonio se utiliza exclusivamente para la especie H3O1. Cuando no se conoce el grado de hidratación del ion H1, se utiliza ion hidrógeno.

Cationes de compuestos binarios de oxígenoSe utiliza la nomenclatura de coordinación: el nombre se forma con los términos ion o catión, seguido de un prefijo numérico (mono-, di-, tri-, etc.) que indica el número de oxígenos, indicado por -oxo-, al que sigue el nombre del otro elemento con los números de carga o de oxidación entre paréntesis del modo habitual.

Ejemplo 8.11

Nº de oxidación Catión Nombre Ewens-Bassett Nombre Stock

O = 2II P = 1V PO31 Ion monooxofósforo(31) Catión monooxofósforo(V)O = 2II S = 1VI SO2

21 Ion dioxoazufre(21) Catión dioxoazufre(VI)O = 2II U = 1V UO2

1 Ion dioxouranio(11) Catión dioxouranio(V)

En algunos casos se utilizan aún nombres tradicionales o semisistemáticos. Le mostramos algunos.

Ejemplo 8.12

Catión Nombre tradicional Catión Nombre tradicional

CO21 Catión carbonilo PO31 Catión fosforiloClO1 Catión clorosilo OH1 Catión hidroxilo

ClO21 Catión clorilo SO21 Catión sulfinilo

Catión tionilo

ClO31 Catión perclorilo SO2

21 Catión sulfonilo Catión sulfurilo

NO1 Catión nitrosilo UO21 Ion uranilo(11)

Ion uranilo(V)

NO21 Catión nitroilo UO2

21 Ion uranilo(21)Ion uranilo(VI)

Los cationes de bromo y yodo se nombran de modo análogo a los de cloro (bromosilo, yodosilo, etc.).

IONES 95

Ejercicios

8.1. Indique el estado de oxidación de los elementos (exceptuando el oxígeno) en los siguientes iones.

a) Fe31 b) Sn21 c) VO31 d) SO21

e) F2 f) ClO42 g) MnO4

22 h) Cr2O722

a) b) c) d)

e) f) g) h)

8.2. Formule los siguientes cationes.

a) Ion potasio b) Ion plata c) Catión níquel(III) d) Ion dioxígeno(1+)

e) Ion arsonio f) Ion selenonio g) Ion dioxouranio(2+) h) Ion nitrosilo

a) b) c) d)

e) f) g) h)

8.3. Nombre los siguientes cationes.

a) Sn21 b) Mg21 c) Cl21 d) CO21

e) SbH41 f) H2Br1 g) VO31 h) OH1

a) b)

c) d)


e) f)

g) h)

8.4 ANIONES

En este apartado describiremos la formulación y nomenclatura de los aniones, es decir, de las especies mono o polia-tómicas que tienen una o más cargas negativas. En los aniones poliatómicos, la carga negativa puede estar localizada en uno de los átomos, o bien, deslocalizada entre varios de ellos.

8.5 ANIONES MONOATÓMICOS

FormulaciónSe representan por el símbolo del elemento (A), y un superíndice n, seguido del signo 2 en la parte superior derecha que corresponde a la carga negativa de ese anión. Las fórmulas tiene por lo tanto la forma general An2. Cuando la carga es 12, sólo se escribe el signo 2.

Ejemplo 8.13

H2 Cl2 O22 P32 C42

NomenclaturaPara nombrarlos se emplean los términos ion o anión seguido del nombre (o contracción) del elemento seguido de la terminación -uro. El nombre óxido que se le da al anión O22 es una excepción.

Ejemplo 8.14

Anión Nombre Anión Nombre

H2 Hidruro O22 Óxido2H2 (o D2 ) Deuteruro S22 Sulfuro

B32 Boruro Se22 SeleniuroC42 Carburo F2 FluoruroSi42 Siliciuro Cl2 CloruroN32 Nitruro Br2 BromuroP32 Fosfuro I2 Yoduro

IONES 97

8.6 ANIONES POLIATÓMICOS

FormulaciónLas fórmulas se escriben del mismo modo que en los aniones monoatómicos, indicando la carga como superíndice.

Ejemplo 8.15

OH2 HS2 O22 S2

22 CO322

Recuerde que la suma de los números de oxidación de todos los elementos debe ser igual al número de carga del anión.

Ejemplo 8.16

Fórmula Ecuación

CO322

1 3 (Nº oxid. del C) 1 3 3 (Nº oxid. del O) = Nº de carga Sustituyendo los números de oxidación (C = 1IV; O = 2II): 1 3 (1IV) 1 3 3 (2II) = (22)

NomenclaturaPara nombrarlos, vamos a clasificar los aniones poliatómicos en los grupos siguientes:Aniones homopoliatómicosAl nombre del anión monoatómico correspondiente se le añaden los prefijos numéricos (di-, tri-, tetra-, etc.) y el número de carga. Se utilizan también muy ampliamente una serie de nombres comunes de los que mostramos los más conocidos.

Ejemplo 8.17

Anión Nombre sistemático Nombre común

C222 Dicarburo(22) Acetiluro

N32 Trinitruro(12) Azida

O22 Dióxido(12) Hiperóxido

SuperóxidoO2

22 Dióxido(22) PeróxidoO3

2 Trióxido(12) OzónidoS2

22 Disulfuro(22)I32 Triyoduro(12)

Casos especiales: aniones con nombres comunesEn el caso de algunos otros aniones, el uso de los nombres comunes está tan extendido que prácticamente es el único que se utiliza. Le mostramos una selección de los principales.


Ejemplo 8.18

Anión Nombre Anión Nombre

CN2 Cianuro OH22 Hidrogenodióxido(12)

Hidroperóxido (en Química Orgánica)

NH22 Imiduro HS2 Hidrógenosulfuro(12)Hidrosulfuro (en Química Orgánica)

NH22 Amiduro NCS2 Tiocianato

OH2 Hidróxido NCO2 Cianato

Ejercicios

8.4. Formule los siguientes aniones.

a) Ion yoduro b) Ion arseniuro c) Ion óxido d) Ion ozónido

e) Ion pentaestannuro(2-) f) Ion hidrógenosulfuro(1-) g) Ion cianato h) Ion tricloruro(1-)

a) b) c) d)

e) f) g) h)

8.5. Nombre los siguientes aniones.

a) H2 b) P32 c) C222 d) CN2

e) OH2 f) OH22 g) NCS2 h) S22

a) b) c) d)

e) f) g) h)

IONES 99

Aniones de oxoácidosSon los aniones que provienen de la pérdida de los hidrógenos ácidos —iones hidrógeno (11)— de un oxoácido.

Se nombran fácilmente a partir del nombre del correspondiente oxoácido expresado en la forma tradicional o en la sistemática. Veremos a continuación algunos ejemplos en los que hemos omitido la palabra ion por simplicidad.

Nomenclatura tradicionalSi el nombre del correspondiente oxoácido está en la forma tradicional, las terminaciones -oso e -ico se sustituyen por -ito y -ato respectivamente. La palabra ácido se suprime.

TABLA 8.1

Sufijo del oxoácido Nombre

-oso -ito-ico -ato

Ejemplo 8.19

Ácido Nombre Anión Nombre

H2SO4 Ác. sulfúrico SO422 Sulfato

H2SO3 Ác. sulfuroso SO322 Sulfito

H2S2O6 Ác. ditiónico S2O622 Ditionato

HIO3 Ác. yódico IO32 Yodato

En la tabla de oxoácidos del capítulo anterior se pueden ver los nombres tradicionales de un gran número de estos aniones.

Nomenclatura sistemáticaEn este caso, se suprimen del nombre sistemático del oxoácido las palabras de hidrógeno. Es decir, el nombre del anión está constituido exactamente por el primer término del nombre del ácido.

Ejemplo 8.20


H2SO4Tetraoxosulfato(22) de hidrógeno Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno SO4

22 Tetraoxosulfato(22)Tetraoxosulfato(VI)

H2SO3Trioxosulfato(22) de hidrógeno Trioxosulfato(IV) de hidrógeno SO3

22 Trioxosulfato(22)Trioxosulfato(IV)

Si el anión contiene algún hidrógeno ácido, su nombre se forma a partir del nombre del oxoácido, anteponiéndole el término hidrógeno, precedido por el prefijo numérico que le corresponda —el uso del prefijo mono- es optati-vo— y ajustando convenientemente el número de carga. Fíjese en que si se utiliza el número de oxidación, éste no se cambia.


Ejemplo 8.21


H2SO4Tetraoxosulfato(22) de hidrógeno Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno HSO4

2

Hidrógenotetraoxosulfato(12)Monohidrógenotetraoxosulfato(12)Hidrógenotetraoxosulfato(VI) Monohidrógenotetraoxosulfato(VI)

H3PO4Tetraoxofosfato(32) de hidrógeno Tetraoxofosfato(V) de hidrógeno H2PO4

2 Dihidrógenotetraoxofosfato(12)Dihidrógenotetraoxofosfato(V)

8.7 CÓMO FORMULAR UN ION A PARTIR DE SU NOMBRESiga los siguientes pasos:

1) Escriba los símbolos de los elementos. 2) Añada los subíndices. El procedimiento varía según el tipo de nomenclatura utilizado:

a) Si la nomenclatura es sistemática, coloque los subíndices basándose en los prefijos numéricos mono-, di-,tri-, etc. que figuran en el nombre o en sus terminaciones.

b) Si el nombre está en nomenclatura tradicional, utilice las combinaciones prefijo/sufijo para determinarlos.3) Escriba el número de carga como superíndice. Utilice directamente dicho número si ya se lo proporciona

el nombre (sistema de Ewens-Bassett) o dedúzcalo del número de oxidación (sistema de Stock) o de las combinaciones prefijo/sufijo (sistema tradicional).

Observe cómo se formulan los siguientes cationes.

Ejemplo 8.22

Nombre Símbolo Subíndices Fórmula

1) 2) 3)Ion uranio(61) U U U61

1) 2) 3)Catión dimercurio(I) Hg Hg2 Hg4

1

1) 2) 3)Ion arsonio AsH AsH4 Hg2

21

1) 2) 3)Ion dioxocromo(21) CrO CrO2 CrO2

21

A continuación le mostramos la formulación de algunos aniones.

IONES 101

Ejemplo 8.23

Nombre Símbolo Subíndices Fórmula

1) 2) 3)Ion arseniuro As As As32

1) 2) 3)Ion dióxido(22) O O2 O2

22

1) 2) 3)Ion trioxoclorato(V) ClO ClO3 ClO3

2

1) 2) 3)Hidrógeno trioxosulfato(12) HSO HSO3 HSO3

2

1) 2) 3)Ion nitrato NO NO3 NO3

2

8.8 FÓRMULAS DESARROLLADASLos cationes y aniones poliatómicos se pueden representar mediante fórmulas desarrolladas que proporcionan infor-mación no sólo sobre las conexiones y disposición espacial de sus átomos, sinó tambien sobre aquellos en los que se localizan las cargas positivas o negativas. Dibujar los pares electrónicos no compartidos será útil para comprender la estructura y racionalizar sus propiedades físicas y químicas.

Recuerde que las formas resonantes no son más que “artificios de representación” y que la estructura del ion es única: cada estructura resonante es solamente una visión “parcial” de la estructura real. Así, por ejemplo, en el caso del ion sulfato no existen dos tipos distintos de enlaces azufre-oxígeno sino uno sólo de características intermedias entre los dos representados.

Ejemplo 8.24

Fórmula Fórmula desarrollada

NH41

NO1


Fórmula Fórmula desarrollada

OH2

C222

NO22

SO421

Ejercicios

8.6. Formule los siguientes aniones nombrados mediante nomenclatura tradicional.

a) Borato b) Hipoclorito c) Sulfito d) Bromato

e) Disulfato f) Ditionato g) Permanganato h) Arseniato

a) b) c) d)

e) f) g) h)

8.7. Nombre los siguientes aniones mediante nomenclatura tradicional.

a) ClO42 b) SO4

22 c) NO32 d) PO4

32

e) S2O422 f) CrO4

22 g) Cr2O722 h) SiO4

42

IONES 103

a) b) c) d)

e) f) g) h)

8.8. Formule los siguientes aniones nombrados mediante nomenclatura sistemática.

a) Trioxonitrato(1-) b) Tetraoxofosfato(V) c) Dioxoyodato(1-) d) Monohidrógenotetraoxosulfato(VI)

a) b) c) d)

8.9. Nombre los siguientes aniones mediante nomenclatura sistemática.

a) HCO32 b) ReO4

2 c) BO332 d) FO2

a) b)

c) d)


a) H3O1 b) CO322 c) PO4

32 d) ClO42

a)


b)

c)

d)

Soluciones8.1.

a) b) c) d)

1III 1II 1V 1IV

e) f) g) h)

2I 1VII 1VI 1IV

IONES 105

8.2.a) b) c) d)

K1 Ag1 Ni 31 O12

e) f) g) h)

AsH 14 H Se 1

3 UO 212 NO 1

8.3.a) b)

Ion estaño(21)Catión estaño(II)

Ion magnesio

c) d)

Ion dicloro(1 1) Catión carbonilo

e) f)

Ion estibonio Ion bromonio

g) h)

Ion monooxovanadio(3 1)Catión monooxovanadio(V)

Catión hidroxilo

8.4.a) b) c) d)

I1 As32 O22 O32

e) f) g) h)

Sn225 HS 2 NCO2 Cl 2

3


8.5.a) b) c) d)

Ion hidruro Ion fosfuroIon dicarburo(2 2)

AcetiluroIon cianuro

e) f) g) h)

Ion hidróxidoIon hidrógeno-

dióxido(1 2)Ión hidroperóxido

Ion tiocianato Ion sulfuro

8.6.a) b) c) d)

BO 323 ClO 2 SO22

3 BrO 23

e) f) g) h)

S O 22

2 7 S O22

2 6 MnO 2

4 AsO 32

4

8.7.a) b) c) d)

Perclorato Sulfato Nitrato Fosfato

e) f) g) h)

Ditionito Cromato Dicromato Ortosilicato

8.8.a) b) c) d)

NO 2

3 PO 32

4 IO 2

2 HSO 2

4

8.9.a) b)

Hidrógenotrioxocarbonato(1 2) Tetraoxoreniato(VII)

IONES 107

c) d)

Trioxoborato(3 2)Trioxoborato(III)

Monooxofluorato(1 2)Monooxofluorato(I)

8.10.a)

b)

c)

d)

109

SALES (I) 9Una sal es un compuesto químico formado por la combinación de uno o varios cationes con uno o varios aniones. Ten presente que los compuestos que contienen el catión H3O1, no se consideran sales sino ácidos.

A efectos de nomenclatura, vamos a clasificar las sales en los tipos que se indican en el esquema siguiente, de manera que en este capítulo veremos cómo formular y nombrar las sales binarias, de oxoácidos y con hidrógenos ácidos, y dejaremos para el capítulo siguiente las sales dobles y triples, las de los óxidos e hidróxidos y los óxidos e hidróxidos dobles.

Ejemplo 9.1

Sales

Sales binarias NaCl CaI2

Sales de oxoácidos NaNO3 K2SO4

Sales con hidrógenos ácidos NaHCO3 K2HPO4

Sales dobles y triples KNaCO3 CaBrClSales de óxidos e hidróxidos BiCl(O) MgBr(OH)Óxidos e hidróxidos dobles MgTiO3 AlCa2(OH)7

9.1 SALES BINARIASSon aquellas sales formadas por sólo dos elementos: el del catión y el del anión.

Formulación y nomenclaturaAl tratarse de compuestos binarios, la formulación y nomenclatura de estas sales es la que ya se ha mostrado en el Capítulo 5.

Ejemplo 9.2

Catión Anión Sal Nombre

Na1 Cl2 NaCl Cloruro de sodioCa21 I2 CaI2 Yoduro de calcio

Ni31 S22 Ni2S3Trisulfuro de diníquel Sulfuro de níquel(III)


Aunque no se trata de sales binarias estrictamente hablando, algunas otras como las siguientes, se escriben y nombran como si lo fuesen.

Ejemplo 9.3

Catión Anión Sal Nombre

NH41 Cl2 NH4Cl Cloruro de amonio

K1 CN2 KCN Cianuro de potasio

9.2 SALES DE OXOÁCIDOS

Son aquellas en las que el anión procede de un oxoácido por pérdida de todos sus hidrógenos ácidos.

Ejemplo 9.4

NaNO3 K2SO4

FormulaciónSe escribe primero el catión y después el anión, añadiéndoles los subíndices, que corresponden a los números de carga intercambiados. No se utilizan superíndices para describir las cargas.

Recuerde que el número de carga de un catión o de un anión se puede hallar fácilmente sumando los números de oxidación de sus elementos; que el subíndice 1 se omite; y que siempre que sea posible, los subíndices del catión y del anión se simplifican.

Se utilizan paréntesis siempre que sean necesarios.

Ejemplo 9.5

Catión Nº de carga Anión Nº de carga Fórmula Fórmula simplificada

Na1 11 NO32 12 NaNO3

K1 11 SO422 22 K2SO4

NH41 11 SO3

22 22 (NH4)2SO3

Ca21 21 PO432 32 Ca3(PO4)2

Pb41 41 CO322 22 Pb2(CO3)4 Pb(CO3)2

Como siempre que se formulan compuestos neutros, la suma de todos los números de oxidación es cero, y lo mismo ocurre con la suma de todos los números de carga de los iones.

A) 3 (Nº de oxidación de A) = Cero

(Nº cationes) 3 (Nº de carga del catión) 1 (Nº de aniones) 3 (Nº de carga del anión) = Cero

SALES (I) 111

Ejemplo 9.6

Fórmula No de oxidación

Ca3(PO4)2

3 3 (Nº oxid. del Ca) 1 2 3 (Nº oxid. del P) 1 8 3 (Nº oxid. del O) = 0 Sustituyendo los números de oxidación (Ca = 1II; P =1V; O= 2II): 3 3 (1II) 1 2 3 (1V)1 8 3 (2II) = 0

No de carga3 3 (Nº carga del catión) 1 2 3 (Nº carga del anión) = 0Sustituyendo los números de carga (Ca = 22; PO4 = 32): 3 3 (22) 1 2 3 (32) = 0

NomenclaturaSe nombran del mismo modo que todos los compuestos binarios, citando primero el nombre del anión seguido de la preposición de y del nombre del catión. Se utilizan los métodos de nomenclatura sistemática y tradicional vistos en los Capítulos 7 y 8. Los prefijos numéricos y los números de carga (o de oxidación), se suprimen si no son imprescindibles.

En el caso de que la sal contenga varias unidades de un anión complejo, se utilizan los prefijos numéricos bis- (dos), tris- (tres), tetrakis- (cuatro), pentakis- (cinco), etc. y el nombre del anión se escribe entre paréntesis.

Preste atención a los ejemplos siguientes.

Ejemplo 9.7

Fórmula Nombre sistemático Nombre tradicional

NaNO3

Trioxonitrato(12) de sodioTrioxonitrato(V) de sodioTrioxonitrato de sodio

Nitrato de sodio

K2SO4

Tetraoxosulfato(22) de potasio Tetraoxosulfato(VI) de potasio Tetraoxosulfato de dipotasio

Sulfato de potasio

(NH4)2SO3

Trioxosulfato(22) de amonio Trioxosulfato(IV) de amonio Trioxosulfato de diamonio

Sulfito de amonio

Ca3(PO4)2

Tetraoxofosfato(32) de calcio Tetraoxofosfato(V) de calcio Bis(tetraoxofosfato) de tricalcio

Fosfato de calcio Bis(fosfato) de tricalcio

Pb(CO3)2

Trioxocarbonato de plomo(41)Trioxocarbonato de plomo(IV) Bis(trioxocarbonato) de plomo

Carbonato de plomo(41)Carbonato de plomo(IV) Bis(carbonato) de plomo


9.3 SALES CON HIDRÓGENOS ÁCIDOSSon aquellas, también llamadas “sales ácidas”, en las que el anión —que procede de un oxoácido— contiene algún hidrógeno “ácido” que no ha sido reemplazado por un catión metálico. Por tanto, el oxoácido correspondiente debe tener al menos dos hidrógenos ácidos.

Ejemplo 9.8

NaHCO3 K2HPO4

FormulaciónLas fórmulas se construyen con los mismos criterios que se ha visto en el apartado anterior.

Ejemplo 9.9

Catión Nº de carga Anión Nº de carga Fórmula

Na1 11 HCO32 12 NaHCO3

K1 11 HPO422 22 K2HPO4

Li1 11 H2PO42 12 LiH2PO4

Cs1 11 HSO42 12 CsHSO4

NomenclaturaLos nombres se forman con el término hidrógeno (referido al/los hidrógeno/s ácido/s) y el nombre del anión, seguido de la preposición de y el nombre del catión metálico. Se recurre al uso de prefijos numéricos allí dónde sean necesa-rios utilizando los criterios que ya conoce.

Ejemplo 9.10


NaHCO3

Hidrógenotrioxocarbonato(12) de sodioHidrógenotrioxocarbonato(IV) de sodioHidrógenotrioxocarbonato de sodio

Hidrógenocarbonato de sodio

K2HPO4

Hidrógenotetraoxofosfato(22) de potasio Hidrógenotetraoxofosfato(V) de potasio Hidrógenotetraoxofosfato de dipotasio

Hidrógenofosfato de dipotasio

LiH2PO4

Dihidrógenotetraoxofosfato(12) de litio Dihidrógenotetraoxofosfato(V) de litio Dihidrógenotetraoxofosfato de litio

Dihidrógenofosfato de litio

CsHSO4

Hidrógenotetraoxosulfato(12) de cesio Hidrógenotetraoxosulfato(VI) de cesio Hidrógenotetraoxosulfato de cesio

Hidrógenosulfato de cesio

SALES (I) 113

Aunque su uso es frecuente, no se recomienda utilizar de modo general, nombres construidos con el prefijo bi- ocon la palabra ácido. Sin embargo, algunos son muy comunes, como por ejemplo bicarbonato de sodio (NaHCO3)o sulfato ácido de potasio (KHSO4).

9.4 CÓMO FORMULAR UNA SAL A PARTIR DE SU NOMBRESe siguen los siguientes pasos:

1) Se escribe el catión y luego el anión.2) Se añaden los subíndices de los iones basándose en:

a) Las terminaciones (nomenclatura tradicional).b) Los prefijos numéricos del nombre o los números de carga (o de oxidación) expresados en la fórmula

(nomenclatura sistemática).Se utilizan paréntesis en caso necesario. No olvide que los subíndices son los números de carga intercambiados. Recuerde también que es fácil calcular el

número de carga de un ion si se conocen los números de oxidación de sus elementos.

Ejemplo 9.11

Nombre Iones Fórmula

1) 2)Sulfato de sodio Na SO4 Na2SO4

1) 2)Tris(dicromato) de dihierro Fe Cr2O7 Fe2(Cr2O7)3

1) 2)Trioxoarseniato(32) de magnesio Mg AsO3 Mg3(AsO3)2

1) 2)Dioxonitrato(III) de mercurio(I) Hg NO2 HgNO2

1) 2)Bis(hidrógenocarbonato) de calcio Ca HCO3 Ca(HCO3)2

Ejercicios

9.1. Formule las siguientes sales.

a) Tricarbonato de dialuminio b) Dimetaborato de calcio

c) Sulfato de hierro(III) d) Monooxoclorato(1-) de estaño(2-)

e) Trioxosilicato de sodio f) Heptaoxodicromato(VI) de amonio

g) Hidrógenotetraoxosulfato(VI) decobre(II)

h) Dihidrógenofosfato de estroncio


a) b) c) d)

e) f) g) h)

9.2. Nombre las siguientes sales.

a) Zn(MnO4)2 b) FeSO4 c) CdS2O3 d) Ca(NO3)2

e) NaClO4 f) Al2(SO3)3 g) Co(HSO4)2 h) LiHCO3

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)


a) 1) Sulfito de cesio 2) Tris(trioxosulfato) de tricesio

b) 1) Triclorito de magnesio 2) Diclorito de magnesio

c) 1) Dihidrógenofosfato de calcio 2) Fosfatohidrógeno de calcio

d) 1) Tetraoxobromato(VII) de sodio 2) Perbromato de sodio

SALES (I) 115

e) 1) Borato de cobre(I) 2) Trioxoborato(3-) de cobre(1-)

f) 1) Nitrito de plata 2) Dioxonitrato(III) de plata

a) b) c) d) e) f)


a) 1) KO3I 2) KIO3

b) 1) AlPO4 2) Al2(PO4)4

c) 1) Li2CrO4 2) CrO4Li2d) 1) Al2(HPO4)3 2) Al3(HPO4)2

e) 1) AgNO3 2) NAgO3

f) 1) TeCaO3 2) CaTeO3

a) b) c) d) e) f)

Soluciones

9.1.a) b) c) d)

Al (CO )2 3 3 Ca(BO ) 2 2 Fe (SO )2 4 3 Sn(ClO) 2

e) f) g) h)

Na SiO2 3 (NH ) Cr O4 2 2 7 Cu(HSO ) 4 2 Sr(H PO ) 2 4 2

9.2. Se muestra un nombre de varios posibles.

a) b)

Dipermanganato de cinc Sulfato de hierro(II)

c) d)

Tiosulfato de cadmio Nitrato de calcio


e) f)

Perclorato de sodio Sulfito de aluminio

g) h)

Hidrógenosulfato de cobalto(II) Hidrógenocarbonato de litio

9.3.

a) 1) b) 2) c) 1) d) 1) y 2) e) 1) y 2) f) 1) y 2

9.4.

a) 2) b) 1) c) 1) d) 1) e) 1) f) 2

117

En este capítulo se presentan las normas para la formulación y nomenclatura de otros tipos de sales: las sales dobles y triples, las de los óxidos e hidróxidos y los óxidos e hidróxidos dobles.

10.1 SALES DOBLES Y TRIPLESLas sales dobles, triples, etc., son aquellas que están formadas por varios cationes y aniones.

Ejemplo 10.1

KNaCO3 CaBrCl

FormulaciónLas fórmulas se construyen igual que las de las sales simples, poniendo primero los símbolos de los cationes por orden alfabético, y luego los de los aniones ordenados del mismo modo.

Ejemplo 10.2

Cationes Nº de carga Aniones Nº de carga Fórmula

K1 11 CO322 22 KNaCO3

Na1 11

Ca21 21 Br2 12 CaBrClCl2 12

Fe21 21 S22 22 FeKNaS2

K1 11

Na1 11

Na1 11 Cl2 12 Na6ClF(SO4)2

F2 12

SO422 22

Li1 11 HPO422 22 LiNH4HPO4

NH41 11

10SALES (II)


Estas sales pueden también considerarse como compuestos de adición de varias sales simples. Así, es posible formularlas simplemente citando cada una de las sales constituyentes, en orden de estequiometría creciente —si fuera necesario, se aplicaría el orden alfabético de los primeros símbolos— y separadas por un punto.

Ejemplo 10.3

Fórmula Fórmula de adición

Na6ClF(SO4)2 NaCl • NaF • 2Na2SO4

KNa4Cl(SO4)2 KCl • 2Na2SO4

NomenclaturaLos nombres se forman de modo análogo al de las sales simples, teniendo en cuenta que:

– Los cationes y aniones se citan en orden alfabético, lo que lleva en algunos casos a que el orden en el nombre sea distinto al de la fórmula.

– El catión hidrógeno, se considera en este contexto como una excepción y se cita en último lugar entre los cationes salvo que forme parte del nombre del anión, en cuyo caso se utiliza del modo descrito para sales ácidas.

– Naturalmente, se utilizan los prefijos numéricos cuando son necesarios.

Ejemplo 10.4


KNaCO3Trioxocarbonato(22) de potasio y sodioTrioxocarbonato(IV) de potasio y sodio Carbonato de potasio y sodio

CaBrCl Bromuro y cloruro de calcio

FeKNaS2Sulfuro de hierro(21) potasio y sodio Sulfuro de hierro(II) potasio y sodio

LiNH4HPO4Hidrógenotetraoxofosfato(12) de amonio y litio Hidrógenotetraoxofosfato(V) de amonio y litio Hidrógenofosfato de amonio y litio

Si es preciso, se utilizan los prefijos bis-, tris-, tetrakis-, tal como se indicó anteriormente.

Ejemplo 10.5

Fórmula Nombre

Na6ClF(SO4)2 Cloruro fluoruro y bis(sulfato) de hexasodioKNa4Cl(SO4)2 Cloruro y bis(sulfato) de potasio y tetrasodio

Tambien está admitido el uso de los términos doble, triple, etc., que colocados inmediatamente después del nombre del anión indican el tipo de sal.

SALES (II) 119

Ejemplo 10.6

Fórmula Nombre

KNaCO3 Carbonato doble de potasio y sodioFeKNaS2 Sulfuro triple de hierro(II) potasio y sodioLiNH4HPO4 Hidrógenofosfato doble de amonio y litio

10.2 SALES DE ÓXIDOS E HIDRÓXIDOSEstas sales son conocidas como sales “básicas” y también como oxi- (u oxo-) e hidroxisales.

Ejemplo 10.7

BiCl(O) MgBr(OH)

Formulación y nomenclaturaSe formulan y nombran como sales dobles que contienen los aniones O22 y OH2, utilizando paréntesis en las fórmulas cuando es necesario.

También es posible nombrarlas con los prefijos oxi- e hidroxi- respectivamente, incorporados al nombre del anión. A continuación te presentamos varios ejemplos.

Ejemplo 10.8

Cationes Nº de carga Aniones Nº de carga Fórmula Nombre (dos de los varios posibles)

Bi 31 Cl2 12 BiCl(O) Cloruro y óxido de bismuto O22 22 Oxicloruro de bismuto

V41 41 O22 22 VO(SO4) Óxido y sulfato de vanadio(IV)SO4

22 22 Oxisulfato de vanadio(IV)Mg1 21 Br2 12 MgBr(OH) Bromuro e hidróxido de magnesio

OH2 12 Hidroxibromuro de magnesioCu21 21 OH2 12 Cu2(OH)PO4 Hidróxido y fosfato de cobre(II)

PO432 32 Hidroxifosfato de cobre(II)

10.3 ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DOBLESExiste una gran variedad de compuestos que se engloban bajo esta denominación (y la de triples, etc.) y que se caracterizan por ser óxidos o hidróxidos que contienen dos o más cationes distintos. También han sido llamados “óxidos” o “hidróxidos mixtos”, aunque dichas denominaciones no están recomendadas.

Ejemplo 10.9

MgTiO3 AlCa2(OH)7


FormulaciónPara formularlos, se escriben los símbolos y subíndices de los cationes y aniones del mismo modo que para las sales dobles, es decir, ordenándolos por orden alfabético.

Sólo a efectos de comparación entre óxidos de una misma serie, está permitido alterar dicho orden, por ejemplo, CaTiO3, UAlO3, etc.

A veces es conveniente indicar en la fórmula el estado de oxidación de alguno de los cationes.

Ejemplo 10.9

AlLiMnIV2 O4(OH)4

También puede ocurrir que los cationes presentes correspondan a un mismo elemento en distinto estado de oxidación. En estos casos es preferible evitar ambigüedades indicando los números de oxidación como superíndices sin signo o recurrir a formularlos como compuestos de adición.

Un ejemplo de esta situación es el tetraóxido de trihierro (Fe3O4), que es en realidad un óxido doble de hierro(II) e hierro(III) y no un óxido de hierro 1V, como podría parecer.

Fe3O4 (FeIIFeIII2 )O4 FeO • Fe2O3

NomenclaturaPara nombrar estos compuestos se utilizan las normas vistas anteriormente para sales dobles, triples, etc.

Ejemplo 10.10

Fórmula Nombre

MgTiO3Trióxido de magnesio y titanio(IV)Trióxido doble de magnesio y titanio(IV)

AlCa2(OH)7Heptahidróxido de aluminio y dicalcio Heptahidróxido doble de aluminio y dicalcio

AlLiMnIV2O4(OH)4

Tetrahidróxido y tetraóxido de aluminio litio y dimanganeso(IV) Tetrahidróxido y tetraóxido triple de aluminio litio y dimanganeso(IV)

Fe3O4

Tetraóxido de trihierro Tetraóxido de hierro(II) y dihierro(III) Tetraóxido doble de hierro(II) y dihierro(III)

Tambien se puede utilizar la nomenclatura de coordinación, que veremos al final de este manual, y que consi-dera estos compuestos como sales de complejos (aluminatos, titanatos, plumbatos, etc.).

10.4 CÓMO FORMULAR ESTAS SALES A PARTIR DE SU NOMBRESe siguen los siguientes pasos:

1) Se escriben, por orden alfabético, los cationes y luego los aniones. Observe que el orden en el nombre no siempre coincide con el de la fórmula. Por ejemplo, la fórmula del bromuro de magnesio y potasio es KMgBr3y no MgKBr3.

2) Se añaden los subíndices de los iones basándose en:

SALES (II) 121

a) Las terminaciones (nomenclatura tradicional).b) Los prefijos numéricos del nombre o los números de carga (o de oxidación) expresados en la fórmula

(nomenclatura sistemática).Utilice paréntesis en caso necesario.

Ejemplo 10.11

Nombre Iones Fórmula

1) 2)Nitrato de sodio y talio(11) Na Tl NO3 NaTl(NO3)2

1) 2)Fluoruro y tris(fosfato) de pentacalcio Ca F PO4 Ca5F(PO4)3

1) 2)Hexahidróxido y sulfato de cobalto(II) Co OH SO4 CO4(OH)6SO4

1) 2)Tetraóxido de diplomo(II) y plomo(IV) Pb O

PbII PbIV O Pb O Pb O

Pb3O4(PbII

2PbIV)O4PbO2.2PbO

Ejercicios


a) Hidrógenoarseniato doble de amonio y potasio b) Ortosilicato de cinc y hierro(II)

c) Cloruro fluoruro y yoduro de antimonio d) Difosfato triple de cobre(II) dicalcio y disodio

e) Cloruro y trihidróxido de dicobre f) Dibromuro y óxido de circonio

g) Trióxido de niobio y sodio h) Tetraóxido de diestaño(II) y estaño(IV)

a) b) c) d)

e) f) g) h)



a) K3RbS2 b) AgLi(NO3)2 c) Al2(NO3)4SO4 d) NaCl•NaF•2NaHSO4

e) CoO•NiCl2 f) Be4(CO3)3(OH)2 g) Fe2NiO4 h) AlMg2(OH)7

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

Soluciones

10.1.a) b) c) d)

K(NH )HAsO4 4 FeZnSiO 4 SbClFI CuCa Na (P O )2 2 2 7 2

e) f) g) h)

Cu Cl(OH) CuCl 3Cu(OH)

2 3

2 2ZrBr (O) 2 NaNbO 3

Sn O(Sn Sn )O

SnO 2SnO

3 4

2 4

2

II IV

•

10.2.a) b)

Sulfuro doble de rubidio y tripotasio Nitrato de litio y plata

SALES (II) 123

c) d)

Tetrakis(nitrato) y sulfato de aluminioCloruro fluoruro y

bis(hidrógenosulfato) de tetrasodio

e) f)

Dicloruro y óxido de cobalto(II)y níquel(II)

Dihidroxitris(carbonato) de berilio

g) h)

Tetraóxido de dihierro(III) y níquel(II)Heptahidróxido doble de aluminio

y dimagnesio

125

11COMPUESTOSDECOORDINACIÓN

Los compuestos de coordinación están constituidos por uno o más metales unidos a átomos o conjuntos de átomos conocidos como ligandos, que pueden ser neutros, aniónicos o catiónicos. En los ligandos poliatómicos, se denomina átomo donador al que se une directamente al metal.

A continuación mostraremos las normas para construir la fórmula y el nombre de estos compuestos.

11.1 FÓRMULAS Y NOMBRESFórmulaPara generar la fórmula de un compuesto de coordinación, escribiremos sus componentes en el orden siguiente:

La fórmula completa se escribe entre corchetes y los ligandos se encierran entre paréntesis. Esto último no es imprescindible si los ligandos son monoatómicos. No obstante se recomienda utilizar siempre paréntesis para evitar confusiones. Por ejemplo, si el metal se une a dos ligandos hidruro, en la fórmula debe escribirse (H) 2 en lugar de H2para evitar confundirlo con el ligando dihidrógeno. Algo similar sucede con los ligandos haluro, oxo y disulfuro, que no han de confundirse con moléculas o iones.

– El orden de colocación de los ligandos es el alfabético, sirviendo de guía el átomo donador. Por ejemplo, un ligando con átomo coordinador de N se coloca antes que un ligando con átomo coordinador de O. Los ligandos H2O, NH3, P(C6H5)3, se colocarían en el orden siguiente:

NH3 H2O P(C6H5)3

Sin embargo, el conjunto de ligandos H2O, NH3, P(C6H5)3, y OH se ordenarían con el OH delante por ser un ligando aniónico:

OH NH3 H2O P(C6H5)3

– Si hay distintos ligandos con igual átomo donador se pone en primer lugar el más sencillo y después el derivado del anterior, de fórmula más compleja. Por ejemplo, entre:

NH3 y NH2Me

se coloca primero el NH3. En el caso de ligandos orgánicos con heteroátomos se escriben de acuerdo con la Nomenclatura de Química Orgánica (IUPAC 1993). Hay casos en los que es necesario utilizar más de un corchete y paréntesis, e incluso introducir llaves en la fórmula. El orden en que se escriben es el siguiente:

[()] [{()}] [{[()]}] [{{[()]}}]

El número de oxidación del metal puede reflejarse de dos maneras:a) si el ion complejo no es neutro y no se especifica el contra-ion, se escribe la carga global del complejo como

índice superior derecho:

[Co(NH3)6]31

[Fe(CN)6]


Si se indica el contra-ion o el complejo es neutro, el estado de oxidación del metal queda implícito una vez conocidas las cargas de los ligandos;

b) se puede expresar explícitamente el estado de oxidación del metal mediante un superíndice sobre el propio átomo metálico:

[CoIII(NH3)6]31

K2[PtII(Cl)4]

NombrePara escribir el nombre de un compuesto de coordinación, en primer lugar se citan los ligandos y después el metal, apareciendo el nombre como una sola palabra.

Para especificar el número de ligandos se utilizan prefijos numéricos sencillos derivados de las raíces latinas correspondientes:

TABLA 11.1

mono (no es imprescindible)

ditri

tetrapentahexaheptaoctanonadeca

Cuando el ligando posee un sustituyente se utilizan prefijos multiplicativos derivados del griego y se escribe entre paréntesis:

bis, tris, tetrakis, pentakis, hexakis, etc.

Así, por ejemplo, si hay dos ligandos NHMe2, dimetilamina, no se nombrarían como di-dimetilamina, sino como bis(dimetilamina).

En la formación del nombre, la secuencia para la utilización de los paréntesis, llaves y corchetes es diferente a la usada para escribir la fórmula, utilizándose la siguiente:

{ [ ( ) ] }

El estado de oxidación del átomo metálico en el complejo se puede expresar de dos maneras. En la nomenclatura de Stock, se indica con números romanos (número de oxidación) al final del nombre. En la nomenclatura de Ewens-Bassett, se escribe la carga del ion complejo entre paréntesis, al final del nombre. Si ésta fuese cero normalmente no se indica.

nombre del átomo central.

COMPUESTOS DE COORDINACIÓN 127

Los ligandos se escriben en orden alfabético, sin tener en cuenta el prefijo numérico que indica cuántas veces existe en el complejo. Sin embargo, si el ligando lleva un prefijo intrínseco a su propio nombre, sí se considera para establecer el orden alfabético.

Los ligandos pueden ser neutros, positivos o negativos. No siempre reciben el mismo nombre cuando actúan como ligandos que cuando actúan como especie química. En cualquier caso, el ion negativo que actúa como ligando termina en o.

Algunos ejemplos importantes son:

Ejemplo 11.1

Especie aislada Como ligando

F2 ion fluoruro ion fluoroCl2 ion cloruro ion cloroBr2 ion bromuro ion bromoI2 ion ioduro ion iodoH2 ion hidruro ion hidridoO22 ion óxido ion oxoOH2 ion hidroxilo ion hidroxoO2

22 ion peróxido ion peroxoS22 ion sulfuro ion tioS2

22 ion disulfuro ion ditioCN2 ion cianuro ion cianoN3

2 ion azida ion azido

Los ligandos orgánicos se escriben con el nombre que les corresponde según la nomenclatura correspondiente. Para aquéllos compuestos que hayan perdido un protón, debe tenerse cuidado en no utilizar una terminación que conduzca a error, al aparecer dicho ligando como especie iónica. Por ejemplo, C6H5 es el ligando fenilo, no feniluro.

Fíjese en los siguientes ejemplos.

Ejemplo 11.2

amido ammina ion etóxido


A la izquierda de la figura se muestra la fórmula de un complejo de cobalto. Su estructura, los enlaces, y la distribución espacial de los ligandos alrededor del ion central, se indican a la derecha.

Observe que: a) puesto que el complejo es positivo, el nombre no lleva terminación específica, y que, b) al ser una fórmula completa y conocerse la valencia del ion que satisface la del complejo, no es necesario escribir el número de oxidación (III) del metal ni la carga global del ion complejo (1+). El nombre correcto para este complejo sería:

etóxido de diamidotetraamminacobalto(III)o bien

etóxido de diamidotetraamminacobalto(11)

Ejemplo 11.3

azido ammina ion sulfato

Nombre: sulfato de pentaamminaazidocobalto(III) o bien

sulfato de pentaamminaazidocobalto(21)

Ejemplo 11.4

Nombre: diamminatetrakis(isotiocianato)cromato(III) amónico

o bien

Recuerde que en las fórmulas siempre se debe escribir el ion positivo a la izquierda. En estos ejemplos los hemos puesto a la derecha (NH4 en el Ejemplo 11.4 y K en los Ejemplos 11.5, 11.7 y 11.8) solamente para que el catión no distraiga su atención y se fije en los ligandos que son el objeto de estos ejercicios.

Ejemplo 11.5

Nombre: dicianodioxoperoxocromato(III)potásicoo bien

Observe la diferente notación de los iones dioxo y peroxo.


Ejemplo 11.6

Nombre: tetracarbonilobis(feniletinilo)hierro(II)

En los siguientes casos se pone de manifiesto la importancia de la colocación de los paréntesis.

Ejemplo 11.7

Nombre: tetranitrosilobis(tio)diferrato(I) potásico

Recuerde que los ligandos neutros se deben escribir siempre después de los aniónicos.

Ejemplo 11.8

Nombre : ditiotetranitrosilodiferrato potásicoObserve que en este ejemplo el estado de oxidación del hierro es cero.

11.2 CÁLCULODELESTADODEOXIDACIÓNDELMETALPara conocer el estado de oxidación del metal basta con tener en cuenta la carga global del ion complejo y la de los ligandos unidos al metal. Observe cómo se aplica a alguno de los complejos anteriores:

[Cr(CN)2(O)2(O2)]K5

La carga del ion complejo es 52 y la suma de las cargas de los ligandos es:

2 3 (12) 1 2 3 (22) 1 1 3 (22) = 82


por consiguiente, el estado de oxidación del cromo en este complejo es 31.En otro caso,

[Fe2(S)2(NO)4]K2

La carga el ion complejo 22 y la suma de las cargas de los ligandos es:

2 3 (22) 1 4 3 (0) = 42

por consiguiente, el estado de oxidación del hierro en este complejo es 11 (recuerde que hay dos átomos de hierro).

11.3 COMPLE JOSCONLIGANDOSBIDENTADOSEstos ligandos, y en general los polidentados, pueden coordinarse al metal mediante uno o más átomos donadores, también es posible que se unan a más de un centro metálico simultáneamente. En el caso de ligandos sencillos la distinción se puede llevar a cabo por el nombre:

Ejemplo 11.9

Sin embargo, en el caso siguiente, el nombre no es suficientemente indicativo del modo de coordinación del ligando, y por eso tanto en la fórmula como en el nombre del ligando, se escriben entre paréntesis los átomos coordinadores, en este caso (O, N), que pueden también escribirse en cursiva.

Ejemplo 11.10

Otro ejemplo es el ion glicinato:

Ejemplo 11.11

Observe que el ligando ditiooxalato presenta diversos modos de coordinación,


Ejemplo 11.12

Los átomos coordinadores se escriben en el orden en que aparecen en el Sistema Periódico y no en el alfabético.

Abreviaturas de los ligandosEs muy frecuente que, por simplicidad, se utilicen abreviaturas de los ligandos. Se debe tener en cuenta que, cuando el ligando sea una especie química que tenga átomos de hidrógeno ionizables, podrá actuar como ligando tanto en forma neutra como aniónica y la abreviatura deberá distinguirlas. Para ello, se deben de incluir los hidrógenos ionizables cuando sea esta la especie que participe como ligando. Fíjese, por ejemplo, en los casos de ligandos derivados de acetilacetona y dimetilglioxima.

Ejemplo 11.13acetilacetona: acacH acetilacetonato: acacpara la dimetilglioxima

11.4 COMPLE JOSDINUCLEARESC ONLIGANDOSPUENTECuando un ligando actúe como puente, esta característica se muestra incluyendo, tanto en el nombre como en la fórmula, la letra griega µ como prefijo. Por ejemplo, µ-Cl, µ-OH. Si un mismo ligando está presente en el complejo como ligando normal y como ligando puente, se coloca en primer lugar el ligando puente, y después el que tiene la función normal. Si hay más de un ligando puente se añade un prefijo numérico que indica el número de ligandos puente presentes:


Ejemplo 11.14

En el caso de ligandos puente, también se han de indicar los átomos donadores cuando sea necesario:

Ejemplo 11.15

Observe que en el nombre debe figurar la palabra nitrito porque la función oxígeno es más característica que la función nitrógeno.

Ejemplo 11.16

El siguiente complejo posee ligandos ammina, hidroxo y nitrito.

Ejemplo 11.17

Su nombre sería:bromuro de di-µ-hidroxo-µ-nitrito(O,N)bis(triammina)dicobalto(III)


Ejercicios


a) tetracarbonilohidridocobalto(I)

b) amminadicloro(etileno)platino(II)

c) tricloro(etileno)platinato(II)potásico

d) cloruro de diamminadiaquabis(piridina)cobalto(III)

e) cloruro de pentaaquahidroxoaluminio

f) dicarbonilobis(trifenilfosfina)níquel

g) tetraamminabis(hidrógenosulfito)rutenio(II)

h) tetratioarseniato(VI)potásico

i) tetranitroplatinato(II)potásico

j) sulfato de pentaamminanitritocobalto(III)

k) bis(pentaammina)-µ-tioacetato(O, S)dirutenio

l) cloruro de hexaamminacobalto(III)

m) amminabromocloronitritoplatinato(II)potásico

n) diamminatetrakis(isotiocianto)cromato(II)potásico

o) diclorobis(dimetilamina)cobre(II)

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

i) j)


k) l)

m) n)

o)


a) [Cu(Cl)2(NH3)(MeNH2)] b) [Co(en)3]2(SO4)3

c) [Co(H)(N2){PC6H5)3}3] d) K[Co(CN)3(CO)2(NO)]

e) [Fe(bpy)3]2[Fe(CO)4]2 f) K[Au(S)(O2)]

g) K2[Fe2(µ-S)2(NO)4] h) K2[Os(Cl)5(N2)]

i) [Co(NH3)6]Cl3 j) [Co(Cl)(NH3)5]SO4

k) [Cu(µ-C2H3O2-O,O)2(C5H5N)]2 l) [Co2(µ-OH)2(en)4]Cl4

m) Na3[Ag(S2O3)2] n) Na3[Fe(CN)5(NO)]

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)


i) j)

k) l)

m) n)

Soluciones

11.1.a) b)

[Co(H)(CO) ] 4

[Pt(Cl) (NH )(C H )] 2 3 2 4

c) d)

K[Pt(Cl) (C H )] 3 2 4 [Co(NH ) (C H N) (H O) ]Cl3 2 6 5 2 2 2 3

e) f)

[Al(OH)(H O) ]Cl2 5 2 [Ni(CO) (PPh ) ]2 3 2

g) h)

[Ru(HSO ) (NH ) ]3 2 3 4 K [As(S) ]2 4

i) j)

K [Pt(NO ) ]2 2 4

k) l)

[Ru (µ-C H OS-O,S){(NH ) } ]2 2 3 3 5 2 [Co(NH ) ]Cl3 6 3


m) n)

K [Cr(NCS) (NH ) ]2 4 3 2

o)

[Cu(Cl) {NH(CH ) } ]2 3 2 2

11.2.

a) b)

amminadiclorometilaminacobre(II) sulfato de tris(etilendiamina)cobalto(III)

c) d)

hidrido(dinitrógeno)tris(trifenilfosfina)cobalto(I) dicarbonilotricianonitrosilocobaltato(II)potásico

e) f)

{tetracarboniloferrato( 2II)}{tris(bipiridina)hierro(II)} peroxotioaurato(III)potásico

g) h)

diµ-tiotetranitrosilodiferrato(I)potásico pentaclorodinitrógenoosmiato(III)potásico

i) j)

cloruro de hexaamminacobalto(III) sulfato de pentaaminaclorocobalto(III)

k) l)

tetrakis-µ-acetatobis{piridinacobre(II)}cloruro de tetrakis(etilendiamina)-

di-µ-hidroxodicobalto(III)

m) n)

bis(tiosulfato)argentato(I)sódico pentacianonoitrosiloferrato(II)sódico

137

12COMPUESTOSORGANOMETÁLICOS

Los compuestos organometálicos se definen como aquellas sustancias que contienen uno o más enlaces metal-carbono. La nomenclatura de estos compuestos sigue las pautas de los compuestos de coordinación, con la salvedad de que cada ligando se nombra siguiendo las normas de la nomenclatura de la Química Orgánica.

12.1 COMPUESTOS CON METALES DE LOS GRUPOS PRINCIPALES Y CON METALES DE TRANSICIÓN

En el csustrato orgánico a través de un solo átomo de carbono, no siendo necesario hacer ninguna distinción en cuanto a las características del enlace metal-carbono, ni al número de átomos de carbono enlazados al centro metálico. Algunos ejemplos de este tipo son los siguientes:

Ejemplo 12.1Zn(CH2CH3)2 dietilcincAl(CH3)3 trimetilaluminioHg(C5H5)2 bis(ciclopentadienil)mercurioHg(C6H5)2 difenilmercurioLi(C4H9) n-butil-litio(C6H5)MgBr bromuro de fenilmagnesioLi{C(CH3)3} ter-butil-litio(ICH2)ZnI ioduro de iometilcinc

Sin embargo, si los compuestos contienen metales de transición, es necesario considerar varios supuestos, pues en esos casos los ligandos se pueden unir al metal, bien mediante un solo átomo de carbono o utilizando pares electrónicos deslocalizados entre dos o más átomos del ligando. Para distinguir estas situaciones, se utilizan letras griegas que se añaden como prefijos.

Veamos algunos ejemplos de estas situaciones:1. Si el ligando se une al metal a través de un único átomo de carbono, el prefijo que se añade a la fórmula y al

nombre para identificar esta característica es la letra griega sigma

Ejemplo 12.2

5H5


2. Si el ligando se une al metal a través de dos o más átomos de carbono, esta característica se denota mediante la le-tra griega eta n, para indicar el número de carbonos enlazados.

Ejemplo 12.3

5 -C5H55 -ciclopentadienilo

dos situaciones:a) Cuando solamente se quiere dar información sobre la composición estequiométrica, basta con citar los li-

gandos en el orden que les corresponde sin necesidad de incluir otros prefijos que los numéricos. Obsérvelo en los siguientes ejemplos de compuestos eléctricamente neutros en los que el ligando orgánico se une al

Ejemplo 12.4

amminadicloro(etileno)platino(II) bis(ciclopentadienilo)níquel

Fíjese en que “etileno” debe escribirse entre paréntesis para que no se confunda con “dicloroetileno”.b) Cuando lo que se desea es dar información sobre la estructura del complejo se pueden presentar varias

situaciones dependiendo del número de pares de electrones del ligando y de cuántos de estos se utilicen para unirse al metal; se dan varios casos:b1

del ligando. En este caso, se antepone al nombre y a la fórmula, la letra eta con un superíndice que indica el número total de átomos del carbono del ligando. Observe su aplicación en los complejos anteriores. Su fórmula y el nombre serían:

Ejemplo 12.5

[Pt(Cl)22-C2H4)(NH3)] 2-etileno)platino(II)

5-C5H5)2] 5-ciclopentadienilo)níquel

n

COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS 139

b2carbonos del ligando, tal como en el siguiente ejemplo:

Ejemplo 12.6

b3ligando. Para estos casos se introducen localizadores específicos del ligando que indican dónde están ubicados dichos pares electrónicos:

Ejemplo 12.7

3-aliltricarbonilocobalto

Puede darse el caso de que los pares electrónicos del ligando formen parte de un sistema conjugado como en el ejemplo siguiente:

Ejemplo 12.8

Fíjese en que en los ejemplos de los Apartados b2 y b3por ser redundante.


Ejercicios

12.1. Escriba el nombre de los siguientes compuestos.

FeCO

CO

1

FeH3CCO

P(C6H 5)3

Mo

NO

CrOC

CO

CO

FeOC

OC

Cr Cr

OC

OC

OC CO

OC COOCCO

a) b) c)

d) e) f)

O

O

H

Pt

O

O

CH3

CH3

CH3

CH3

Cl

Fe(CO)3

(OC)3Fe

h) i)

Cr[CH{ Si(CH3)3}2 ]3

g)

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS 141

h)

i)


a) [Mo(CO)6] b) [Fe(CO)4(I)2]

c) [Mo( 3-C3H5)( 5-C5H5)(CO)2] d) [Cr(CO)6

e) [Fe( 2-C2H4)( 4-C4H4)(CO)2]1 f) [Mo(CO)4(Cl)2

g) [Cr(CO)5 h) [Pd(Me)(Cl)(PPh3)2]

i) [Mn(CO)5 j) [Fe(H)( 5-C5H5)(CO)3]

k) K[Pt(Cl)3(C2H4)]

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

i) j)

k)


Soluciones12.1.

a) dicarbonilo( 5-ciclopentadienilo) ( 2-etileno)hierro(II)

b) carbonilo( 5-ciclopentadienilo)metiltrifenilfosfinahierro(II)

c) ( 5-ciclopentadienilo)(1-3- -ciclopentadienilo)( 1-ciclopentadienilo)nitrosilomolibdeno(II)

Aunque la notación correcta sería C1-ciclopentadienilo, en lugar de 1-ciclopentadienilo, el uso de está última notación está más extendido.

d) tricarbonilo(2,4,6- 6)-cicloheptatrienocromo

e) dicarbonilo( 5-ciclopentadienilo)( 1-ciclopentadienilo)hierro(II)

f) di-µ-carbonilobis(tricarbonilocromo)

g) tris{bis(trimetilsilil)metil}cromo(III)

h) cloro[3-4- -(4-hidroxi-3-penteno-2-ona)]-2,4-pentandionatoplatino(II)

i) trans-µ-(1-4- :5-8- )-ciclooctatetraenobis(tricarbonilohierro)

12.2.a) b)

hexacarbonilomolibdeno tetracarbonilodiiodohierro(II)

c) d)

( -alilo)dicarbonilo( -ciclopentadienilo)molibdeno(II)3 5 hexacarbonilocromato(2I)

e) f)

dicarbonilo( -ciclobutadieno)( -etileno)hierro(II)4 2 tetracarbonilodicloromolibdato(I)

g) h)

pentacarboniloiodocromato(0) clorometilbis(trifenilfosfina)paladio(II)

i) j)

bromopentacarbonilomanganato(0) tricarbonilo( -ciclopentadienilo)hidridohierro(II)5

k)

tricloro ( -etileno)platinato(II)potásico2

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Nomenclatura y formulación de los compuestos … · 2 NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN DE LOS COMPUESTOS INORGÁNICOS En la tabla siguiente se muestran los símbolos de los elementos