U.5 FORMULACIÓ I NOMENCLATURA QUÍMICA … · Formulación y nomenclatura química ... Barcelona. 1981 PETERSON. Formulación y nomenclatura química orgánica ... U.5 FORMULACIÓ

5.1

U.5 FORMULACIÓ I NOMENCLATURA

QUÍMICA INORGÀNICA

1. Introducció 2. Substàncies simples 3. Òxids bàsics. Peròxids. Òxids àcids 4. Hidrurs. Hidràcids. Noves normes 5. Combinacions entre un metall i un no-metall 6. Combinacions binàries entre no-metalls 7. Cations i anions 8. Hidròxids 9. Oxoàcids 10. Sals neutres. Oxosals. Sals hidratades 11. Sals àcides - Taula dels principals oxoanions i els àcids corresponents - Cations, anions i oxoàcids més importants 12. Solucions a les activitats sobre formulació inorgànica

BIBLIOGRAFIA BÀSICA

PETERSON. Formulación y nomenclatura química inorgánica EUNIBAR. Barcelona. 1981

PETERSON. Formulación y nomenclatura química orgánica EUNIBAR. Barcelona. 1980

SOLÀ et al. El llenguatge químic Editorial Jonc. Barcelona. 1986

Alonso formula: WEB multilingüe amb exercicis interactius de formulació:

http://www.alonsoformula.com/

Noves regles IUPAC de l'any 2005:

http://estudis.uib.es/digitalAssets/257/257448_5nomenclatura_iupac.pdf

U.5 FORMULACIÓ I NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÀNICA

5.2

1. INTRODUCCIÓ

En tot compost químic neutre el nombre d'oxidació o valència que aporta la part electropositiva (de menor EN) coincidirà en valor absolut amb el que aporta la part electro-negativa (de major EN), és a dir, la càrrega total serà nul·la (principi d'electroneutralitat). Si fem servir xifres romanes per a indicar els nombres d'oxidació tindrem:

NaI Cl-I = NaCl

CaII 2 Br-I = CaBr2

3 MgII 2 N-III = Mg3N2

El grup electropositiu l'escriurem al principi de la fórmula però l'anomenarem al final.

Els àtoms en un compost tendeixen a adquirir la configuració electrònica del gas noble més proper en la Taula Periòdica i el seu nombre d'oxidació dependrà del nombre d'electrons que guanya o perd aquest àtom.

2. SUBSTÀNCIES SIMPLES

Encara que són substàncies constituïdes per àtoms d'un mateix element, les seues fórmules poden aportar informació sobre la seua estructura en condicions habituals. Heus ací els casos possibles:

a) Elements formats per molècules diatòmiques: H2, F2, Cl2, Br2, I2, N2, O2 ; o bé poliatòmiques: O3, P4, S8, etc. Se solen anomenar amb un PREFIX que indica el nombre d'àtoms:

dihidrogen, dioxigen, trioxigen (= ozó), tetrafòsfor, octasofre...

P4 S8

b) Elements formats per xarxes de nombre indefinit d'àtoms: com els metalls, el grafit, el diamant, etc. Aquestes substàncies es representen simplement amb el símbol de l'element, és a dir, el símbol Zn representa l'element en general, però també la substància simple: el metall zinc.

c) Els gasos inerts, únics gasos monoatòmics per causa de llur escassa reactivitat química, es representen mitjançant el símbol de l'element: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

3. ÒXIDS BÀSICS. PERÒXIDS. ÒXIDS ÀCIDS

Aquest ampli grup de substàncies, en general anomenades ÒXIDS, són totes compostos de l'oxigen amb qualsevol altre element. Tot i això hi ha algunes diferències entre elles, per això les descriurem per parts.


5.3

Òxids bàsics iònics

Són combinacions binàries d'un METALL amb l'OXIGEN.

L'oxigen utilitza el nombre d'oxidació (-II) .

Per a la seua nomenclatura utilitzarem aquest sistema anomenat notació de STOCK :

ÒXID de NOM DEL METALL (n.ox.)

Quan el metall té més d'un nombre d'oxidació s'indica darrere del nom amb xifres romanes entre parèntesis, però si només té un nombre d'oxidació no l'indicarem. Aquest mètode ideat per Stock és el que ha proposat com a normatiu la I.U.P.A.C. (International Union of Pure and Applied Chemistry ), organisme internacional encarregat de normalitzar la nomenclatura química.

Exemples de formulac ió d 'òxids bàs i c s :

òxid de liti LiI O-II = Li2O òxid de cesi CsI O-II = Cs2O òxid de bari BaII O-II = BaO

òxid de coure (II) CuII O-II = CuO òxid de ferro (III) FeIII O-II = Fe2O3

òxid de plom (IV) PbIV O-II = Pb2O4 = PbO2

Fixeu-vos que els subíndexs de la fórmula són els nombres d'oxidació intercanviats. Els subíndexs que s'obtenen es simplifiquen si és possible, ja que es tracta de fórmules empíriques de compostos iònics.

Exemples de nomenc latura : Per a determinar el nom de qualsevol compost cal conèixer abans els nombres d'oxidació

de tots els àtoms que el formen:

FeO = FeII O-II òxid de ferro (II) Cu2O = CuI O-II òxid de coure (I) PtO2 = PtIV O-II òxid de platí (IV) Na2O = NaI O-II òxid de sodi

Tal com hem indicat, en el sistema de Stock si el metall només té un nombre d'oxidació, com el sodi, no s'expressa al costat del nom.

Exerc i c i s :

A.1 Anomeneu els compostos següents: Na2O, CdO, Co2O3, K2O, MgO, HgO, Cu2O, SnO, RaO, FeO, Ni2O3, CaO.

MgO HgO Cu2O


5.4

A.2 Formuleu: òxid de coure (II), òxid d'estany (IV), òxid de ferro (III), òxid de bari, òxid d'argent, òxid de plom (IV), òxid de zinc, òxid d'or (III), òxid de níquel (II), òxid d'iridi (IV), òxid d'urani (IV).

Els òxids bàsics també es poden anomenar pel sistema estequiomètric, que després descriurem per als òxids àcids, tot i que no és tan utilitzat com el de Stock.

Peròxids

Són combinacions binàries d'un metall amb el grup PEROXO : O22- .

En aquests compostos l'oxigen actua amb el nombre d'oxidació (-I) .

Nomenclatura:

PERÒXID de NOM DEL METALL (n.ox.)

Ja que el grup PEROXO és necessàriament diatòmic, ací no podem simplificar la fórmula.

Exerc i c i s :

A.3 Formuleu: peròxid de sodi, peròxid d'argent, peròxid d'hidrogen (= aigua oxigenada), peròxid de bari, peròxid de magnesi, peròxid d'estronci, peròxid de cesi.

Òxids àcids

Són combinacions binàries d'un NO-METALL amb l'oxigen.

L'oxigen utilitza el nombre d'oxidació (-II) .

El no-metall utilitza el nombre d'oxidació positiu, ja que actua com a element menys electronegatiu.

Per anomenar-los farem servir la nomenclatura estequiomètrica o de proporcions:

PREFIX NUMERAL GREC

(mono, di, tri, tetra,...)

ÒXID

de

PREFIX NUMERAL GREC (*)

NOM DEL NO-METAL

L

TETRAÒXID DE DINITROGEN = N2O4

(*) El prefix MONO s'omet en la segona part del nom.

Exerc i c i s :

A.4 Anomeneu: Cl2O3, CO2, SO3, I2O7, N2O3, SO2, CO, Cl2O5.


5.5

A.5 Formuleu: diòxid de silici, heptaòxid de dibrom, pentaòxid de diiode, triòxid de

tel·luri, monòxid de sofre, monòxid de dinitrogen, triòxid de sofre, monòxid de diiode, pentaòxid de dibrom.

quars gas hilarant

Òxids dels metalls amfòters

Entre els metalls de transició trobem alguns elements amb caràcter amfòter, és a dir, elements que unes voltes actuen com a metalls i unes altres com a no-metalls, segons el nombre d'oxidació que presenten. Per això podem anomenar els seus òxids amb qualsevol de les dues nomenclatures proposades: l'estequiomètrica o bé la de Stock. No obstant la de Stock és preferible usar-la en el cas dels òxids bàsics i l'estequiomètrica en els òxids àcids. Vegem els òxids dels elements de transició més representatius:

Ti V Cr Mn Fe-Co-Ni Cu Ag Au Zn Cd Hg ÒXIDS IV V VI VII ÀCIDS IV VI

IV ÒXIDS III III III III III II I III II II II BÀSICS II II II II I I I

Els distints òxids reben el nom d'àcids o bàsics per les propietats que posseeixen les seues dissolucions aquoses, que són diferents en cada cas i es poden neutralitzar mútuament tot formant sals.

A.6 Formuleu: pentaòxid de divanadi, òxid de crom (III), òxid de manganès (III), heptaòxid de dimanganès, diòxid de manganès, òxid de titani (III), òxid de titani (IV).

V2O5 MnO2 TiO2


5.6

4. HIDRURS. HIDRÀCIDS. NOVES NORMES

Són combinacions binàries de qualsevol element amb HIDROGEN.

Nombre d'oxidació de l'hidrogen amb els METALLS : (-I)

Nombre d'oxidació de l'hidrogen amb els NO-METALLS : (+I)

Per a la seua nomenclatura:

a) Amb metalls (que tenen nombres d'oxidació POSITIUS) :

HIDRUR de NOM DEL METALL

CaH2 = CaII H-I hidrur de calci KH = KI H-I hidrur de potassi

b) Amb no-metalls (que utilitzen només els nombres d'oxidació NEGATIUS) :

NO-METALL UR d'HIDROGEN

HCl = HI Cl-I clorur d'hidrogen H2S = HI S-II sulfur d'hidrogen

Les recomanacions de la IUPAC del 2005 proposen anomenar TOTS els hidrurs progenitors així:

BH3 B2H6

Borà Diborà

CH4 Metà NH3 Azà o amoníac

H2O Oxidà o aigua

HF Fluorà

AlH3 Alumà SiH4 Silà PH3 Fosfà H2S Sulfà HCl Clorà GaH3 Gal·là GeH4 Germà AsH3 Arsà H2Se Selà HBr Bromà InH3 Indà SnH4 Estannà SbH3 Estibà H2Te Tel·là HI Iodà TlH3 Tal·là PbH4 Plumbà BiH3 Bismutà H2Po Polà HAt Astatà

Exerc i c i s :

A.7 Formuleu: bromur d'hidrogen, hidrur de cesi, seleniür d'hidrogen, amoníac, metà, sulfur d'hidrogen, hidrur d'estany (IV), fosfà, silà.

A.8 Anomeneu: H2Te, CuH, GeH4, AsH3, HI, CaH2, SbH3, NH3, SrH2, LiH, UH3, HBr.

Hidràcids

Els hidrurs de caràcter polar que són solubles en aigua tenen propietats especials i per això les seues dissolucions reben uns noms particulars que tot seguit descriurem. Són els casos dels hidrurs de no-metalls dels grups 16 i 17 de la Taula Periòdica.

Els HALURS D'HIDROGEN (grup 17) són compostos gasosos covalents i com són polars són molt solubles en aigua, de manera que en dissolució aquosa presenten un comportament àcid, ja que hi apareix l'espècie H3O+ :

HCl (g) + H2O (l) è Cl- (aq) + H3O+ (aq)

Aquests hidrurs s'anomenen HIDRÀCIDS.


5.7

Totes les substàncies que en dissolució aquosa presenten l'espècie iònica H3O+ s'anomenen ÀCIDS.

Els halurs d'hidrogen dissolts en aigua s'anomenen així:

ÀCID NOM DE L'HALOGEN HÍDRIC

Com a exemples tenim: àcid fluorhídric, HF(aq) ; àcid clorhídric, HCl(aq) ; àcid bromhídric, HBr(aq) ; àcid iodhídric, HI(aq). Al costat de la fórmula és habitual indicar que es tracta d'una dissolució aquosa, amb el símbol aq entre parèntesis.

HF (aq) HCl (aq) H2S

Excepte l'aigua, els altres hidrurs del grup de l'oxigen (16) : H2S, H2Se, H2Te, són gasos covalents a pressió i temperatura ambientals que, per tenir menor polaritat, es dissolen moderadament en aigua, i també donen dissolucions àcides:

H2S (g) + 2 H2O (l) ⇔ S2- (aq) + 2 H3O+ (aq)

La doble fletxa indica que aquesta reacció no ocorre completament en un sentit únic, sinó que al final de la reacció queden molècules de H2S que no s'han trencat. Aquestes dissolucions les anomenarem igual que les dels halurs d'hidrogen. Així H2S(aq) s'anomenarà àcid sulfhídric.

5. COMBINACIONS ENTRE UN METALL I UN NO-METALL

Són combinacions binàries de caràcter salí. De fet hi trobarem les sals més habituals, entre elles la sal de cuina.

El metall té el nombre d'oxidació positiu i el no-metall utilitza només el negatiu.

Ja que es tracta de substàncies iòniques, per a la seua nomenclatura farem servir el sistema de Stock, tal com accepta la I.U.P.A.C. :

NO-METALL UR de NOM DEL METALL (n.ox.)

Exemples :

CuBr2 = CuII Br-I bromur de coure (II) ZnCl2 = ZnII Cl-I clorur de zinc MnS = MnII S-II sulfur de manganès (II) Mn2S3 = MnIII S-II sulfur de manganès (III)

A.9 Anomeneu: NiCl2, FeBr3, CuCl2, PbS, Al2S3, HgI2, CoF3, PtCl4, PbI2, Na2S, K2Se, Ag3N.


5.8

A.10 Formuleu: clorur d'argent, iodur de níquel (II), bromur de potassi, clorur

d'or (III), sulfur de cesi, fluorur de calci, sulfur d'amoni, tel·lurur de ferro (II), fluorur de vanadi (II), sulfur de cadmi.

AgCl PbI2 CdS

6. COMBINACIONS BINÀRIES ENTRE NO-METALLS

La formulació d'aquests compostos es basa en el criteri ja conegut d'escriure primerament l'element menys electronegatiu. Emperò, per causa de la dificultat de recordar ordenadament tots els valors de les electronegativitats dels no-metalls, la I.U.P.A.C. ha optat per proposar un ordre sistemàtic fàcil de recordar perquè es basa en la Taula Periòdica, encara que quan l'apliquem no sempre escriguem primer l'element menys electronegatiu.

Convé recordar que l'element que escrivim primer en la fórmula pot actuar amb tots els nombres d'oxidació positius, mentre que l'element que escrivim en segon lloc únicament posseeix el nombre d'oxidació negatiu.

Per a conèixer l'ordre correcte seguirem l'esquema següent basat, com hem dit, en la Taula Periòdica dels elements:

A tall d'exemple, un compost de bor i fòsfor s'ha de formular BP i no pas PB, ja que el B

està abans que el P en la seqüència proposada.

En canvi, a l'hora d'escriure el nom recordem que l'ordre és el contrari.

S'utilitza la nomenclatura estequiomètrica o de proporcions:

PREFIX NUMERAL

GREC

element segon

UR

de

PREFIX NUMERAL

GREC (*)

element primer

(*) S'hi omet el prefix MONO. Com a exemples:

* Anomena NCl3 : NIII Cl-I = TRICLORUR DE NITROGEN

* Formula el DISULFUR DE CARBONI: CS2


5.9

Exerc i c i s :

A.11 Formuleu: trifluorur de brom, tribromur de iode, tetrafluorur de sofre, carbur de silici, trisulfur de dibor, nitrur de bor, diclorur de sofre, trisulfur de dinitrogen.

A.12 Anomeneu: BrF, BrCl, IF7, SF6, PF5, BP, CCl4, N2S5.

SiC SF4

7. CATIONS I ANIONS

Per a facilitar l'aprenentatge de la formulació dels compostos iònics més complexos com les sals ternàries o quaternàries, descriurem primer com s'anomenen i formulen les espècies iòniques que les formen. Distingirem entre els cations (+) i els anions (-).

Cations

Quan un àtom perd els electrons de valència adquireix una càrrega neta positiva i es transforma en un catió. Aquests exemples poden ser il·lustratius:

H0 - 1 e- = H+ L'hidrogen ha perdut el seu únic electró i del nombre d'oxidació 0 ha passat a I .

Ca0 - 2 e- = Ca2+

El calci ha passat del nombre d'oxidació 0 al II .

Tal com veiem, la càrrega de l'ió positiu que resulta coincideix amb el nombre d'oxidació de l'element.

Per anomenar aquestes espècies químiques posem la paraula CATIÓ o bé simplement IÓ davant del nom de l'element sense modificar-lo. En els casos on l'element pot actuar amb diversos nombres d'oxidació utilitzarem la nomenclatura de Stock:

H+ ió hidrogen

Li+ ió liti Cu+ ió coure (I) Cu2+ ió coure (II) Fe2+ ió ferro (II) Fe3+ ió ferro (III) Sn2+ ió estany (II)

Hi ha molts compostos, com ara l'amoníac, que tenen parells d'electrons solitaris. Aquests compostos es poden unir al catió hidrogen mitjançant un enllaç covalent datiu i formen una nova espècie carregada que anomenem CATIÓ POLIATÒMIC. La nomenclatura d'aquestes espècies carregades es fa tot afegint la terminació -ONI a un prefix indicatiu de l'espècie de procedència:


5.10

NH4

+ ió amoni o azani PH4

+ ió fosfoni o fosfani H3O+ ió oxoni o oxidani

Els ions H3O+ existeixen en les dissolucions aquoses i resulten estar units a vàries molècules d'aigua i s'indiquen així: H3O+ (aq) .

Anions

Anomenem anions les espècies químiques amb càrrega negativa. En distingirem tres tipus: monoatòmics, poliatòmics amb oxigen (oxoanions) i poliatòmics amb hidrogen.

1) Anions monoatòmics: S'originen quan un element molt electronegatiu guanya un o més electrons. Els

anomenarem tot afegint la terminació -UR al nom de l'element o bé a l'arrel del nom llatí:

F + e- = F- ió fluorur S + 2e- = S2- ió sulfur (del llatí sulphur )

Els noms d'alguns elements s'acurten, com ara els anions d'hidrogen i nitrogen s'anomenen hidrur i nitrur respectivament.

També ací la càrrega neta de l'anió monoatòmic coincideix amb el nombre d'oxidació. Per assenyalar la càrrega de l'ió cal utilitzar sempre XIFRES ARÀBIGUES amb el signe després:

H- ió hidrur Cl- ió clorur N3- ió nitrur Se2- ió selenur P3- ió fosfur

2) Anions poliatòmics amb oxigen (oxoanions):

Consten d'un element no-metàl·lic i el MÍNIM NOMBRE DE GRUPS OXO (O-II) per a que el conjunt resulte amb una càrrega negativa. Aquests ions s'anomenen en general OXOANIONS.

Vegem com a exemple de formulació i nomenclatura els anions poliatòmics d'un element no-metàl·lic amb quatre nombres d'oxidació com el Cl (I, III, V, VII) :

a) Nombre d'oxidació menor (amb un grup OXO en té prou) :

ClI O-II = ClO- anió hipoclorit HIPO----IT

b) Segon nombre d'oxidació (necessita dos grups OXO) :

ClIII 2 O-II = ClO2- anió clorit ----IT

c) Tercer nombre d'oxidació (necessita tres grups OXO) :

ClV 3 O-II = ClO3- anió clorat ----AT

d) Nombre d'oxidació major (necessita quatre grups OXO) :

ClVII 4 O-II = ClO4- anió perclorat PER----AT


5.11

Quan els nombres d'oxidació són parells la càrrega dels ions resultants és diferent, però

també és fàcil deduir-la.

Si l'element no-metàl·lic presenta només tres nombres d'oxidació ometrem la quarta nomenclatura: Se (II, IV, VI). Només hi ha una excepció que és l'element manganès on s'omet la primera, ja que el prefix PER- sempre correspon al nombre d'oxidació més alt possible, que habitualment és VII.

Si l'element no-metàl·lic presenta només dos nombres d'oxidació, llavors utilitzarem les nomenclatures "b" i "c" : P (III, V).

Quan l'element no-metàl·lic presente només un nombre d'oxidació, llavors utilitzarem la nomenclatura "c" : C (IV).

Com a excepcions importants a aquestes regles esmentarem els casos dels oxoanions procedents dels diàcids, com el DICROMAT (Cr2O7

2-) i els oxoanions del fòsfor i l'arsènic que procedeixen d'àcids més complexos i explicarem després.

3) Anions poliatòmics amb hidrogen : Presenten en la molècula algun àtom d'HIDROGEN, que intervé amb el seu nombre

d'oxidació positiu (+I), però encara tenen com a mínim una càrrega negativa, per això pro-cedeixen d'aquells anions que tinguen com a mínim dues càrregues negatives.

Els anomenarem igual que els anions abans explicats, només afegirem davant la paraula HIDROGEN- i si hi ha més d'un àtom d'hidrogen ho especificarem amb un prefix numeral:

HS- ió hidrogensulfur HSO4

- ió hidrogensulfat HPO4

2- ió hidrogenfosfat H2PO4

- ió dihidrogenfosfat

Exerc i c i s :

A.13 Anomeneu: ClO-, ClO3-, SO3

2-, MnO4-, MnO4

2-, Cr2O72-, CO3

2-, NO3-, SeO4

2-,

IO4-, HSO3

-, BrO-.

A.14 Formuleu: ió clorit, ió cromat, ió iodat, ió sulfit, ió hidrogencarbonat, ió nitrit, ió bromit, ió sulfat, ió perbromat, ió hidrogentel·lurit.

8. HIDRÒXIDS

Són compostos químics que contenen un CATIÓ METÀL·LIC i tants ANIONS OH- (anomenats HIDRÒXID) com indique la càrrega de l'ió metàl·lic. Els ions hidròxid proce-deixen del trencament d'un enllaç O-H de l'aigua d'aquesta manera:

H－O－H è H+ + O－H- Per anomenar-los usarem el sistema de Stock :

HIDRÒXID de NOM DEL METALL (n.ox.)

Vegem-ne alguns exemples:

Fe(OH)3 hidròxid de ferro (III) Cr(OH)2 hidròxid de crom (II)


5.12

L'obtenció de la fórmula, si ja coneixem el nom del compost, és immediata, només hem

d'aplicar el principi d'electroneutralitat:

hidròxid de potassi KOH hidròxid de coure (II) Cu(OH)2 hidròxid d'alumini Al(OH)3

Exerc i c i s :

A.15 Formuleu: hidròxid de bismut (III), hidròxid d'estronci, hidròxid de manganès (II), hidròxid d'indi, hidròxid de cesi, hidròxid de plom (II).

A.16 Anomeneu: NaOH, Pt(OH)2, Zn(OH)2, Tl(OH)3, Ce(OH)3, RbOH, Ga(OH)3.

NaOH Cu(OH)2

9. OXOÀCIDS

Són compostos químics que contenen un element NO-METÀL·LIC o que actua com a no-metall (com alguns metalls de transició) amb un nombre d'oxidació positiu, OXIGEN i HIDROGEN.

Obtenció general de la fórmula

Tot oxoàcid està format per un anió poliatòmic amb oxigen (oxoanió) i el nombre d'ions hidrogen necessaris per a neutralitzar la seua càrrega elèctrica:

SO42- + 2 H+ = H2SO4

En la fórmula, l'hidrogen es col·loca davant de l'anió.

Nomenclatura dels oxoàcids

A partir del nom de l'anió farem el següent canvi:

on diu direm ANIÓ ÀCID

-IT -ÓS -AT -IC

Per això cal conèixer el nombre d'oxidació de l'element no-metàl·lic, ja que els de l'oxigen i l'hidrogen els coneixem. Una equació matemàtica senzilla, basada en l'electroneutralitat, ens permet esbrinar-ho.

Exemple :

H2SO4 2 · (+1) + 1 · (x) + 4 · (-2) = 0 x = 6


5.13

Una vegada conegut el nombre d'oxidació del SOFRE (VI), sabem que l'anió s'anomena SULFAT i per tant l'àcid s'anomenarà: ÀCID SULFÚRIC. Com veiem, el nom de l'àcid manté l'arrel completa (sulfur- ), mentre que l'anió l'acurtava en sulf- .

Excepcions en els oxoàcids: meta i ortoàcids

Alguns elements no-metàl·lics (P, As, Sb, Si, B) formen distints oxoàcids amb el mateix nombre d'oxidació i apareixen les formes anomenades META i ORTO. L'existència d'unes formes o altres depèn del nombre de molècules d'aigua que poden reaccionar amb l'òxid a partir del qual es pot obtenir l'àcid. Si normalment els òxids reaccionen amb una proporció fixa d'aigua, en aquests casos excepcionals ho fan en vàries proporcions possibles.

La forma META s'obté tot seguint la regla general ja vista, és a dir, a partir de l'oxoanió més senzill que podíem pensar. Vegem el cas de l'ÀCID METASILÍCIC :

Forma META : SiIV 3 O-II = SiO32- è H2SiO3

La forma META conté originalment una molècula d'aigua i la podríem formular a partir de l'òxid de silici si li afegim una molècula d'aigua, així: SiO2 + H2O = H2SiO3

La forma ORTO s'obté de fer: META + H2O = ORTO

Vegem ara com a exemple l'ÀCID ORTOSILÍCIC :

Forma ORTO : H2SiO3 + H2O = H4SiO4

Les formes ORTO les reconeixerem fàcilment perquè solen tenir 3 o 4 àtoms d'hidrogen per molècula d'àcid.

Posat que, en general, la forma ORTO és la més estable s'anomena sense posar el prefix ORTO. Com a exemples:

àcid arseniós (ortoarseniós) H3AsO3 àcid arsènic (ortoarsènic) H3AsO4 àcid fosfòric (ortofosfòric) H3PO4 àcid bòric (ortobòric) H3BO3

Per això, quan vulguem formular els oxoanions corresponents cal que recordem que són elements que no seguiran la regla general explicada a l'apartat 7. El cas més freqüent que trobarem és l'anió FOSFAT, que procedeix de l'àcid fosfòric, per això serà: PO4

3-, si li llevem tot l'hidrogen a l'àcid H3PO4.

Diàcids

Una altra excepció important que trobarem en els oxoàcids són els DIÀCIDS. Quan trobem un oxoàcid amb dos àtoms de l'element no-metàl·lic per molècula, deduirem que es tracta d'un DIÀCID.

Per a la seua obtenció seguirem aquestes regles:

2 X ÀCID − H2O = DIÀCID


5.14

Vegem com a exemples l'obtenció de l'àcid dicròmic i de l'àcid diarseniós:

CrVI 4 O-II = CrO42- è H2CrO4 Àcid cròmic

2 H2CrO4 − H2O = H2Cr2O7 Àcid DICRÒMIC

Cr2O72- Anió DICROMAT

AsIII 2 O-II = AsO2- è HAsO2 Àcid METAarseniós

HAsO2 + H2O = H3AsO3 Àcid arseniós (o ortoarseniós)

2 H3AsO3 − H2O = H4As2O5 Àcid DIARSENIÓS

As2O54- Anió DIARSENIT

Exerc i c i s :

A.17 Anomeneu: HClO, H2SO3, HClO3, H2MnO4, H2CO3, HClO4, H2S2O7.

A.18 Formuleu: àcid cròmic, àcid difosfòric, àcid bòric, àcid silícic, àcid hiposulfurós, àcid nitrós, àcid perbròmic, àcid permangànic.

Vegeu una taula resum dels principals oxoanions i oxoàcids a la pàgina 5.18.

H2SO4 HNO3+Cu H3PO4

10. SALS NEUTRES. OXOSALS. SALS HIDRATADES

Podem considerar com a sals els compostos amb caràcter iònic que resulten de la unió d'una espècie catiònica qualsevol amb un anió monoatòmic o poliatòmic, si exceptuem explícitament, entre d'altres, els anions H- , OH- , O2- i O2

2- , que formen els compostos ja descrits com a hidrurs, hidròxids, òxids i peròxids.

Algunes sals ja les hem vistes a l'apartat 5 entre les combinacions binàries d'un metall amb un no-metall. Com ara, compostos com el clorur de potassi (KCl) i el sulfur de sodi (Na2S) són autèntiques SALS :

KCl conté el catió K+ i l'anió Cl-

Na2S conté dos cations Na+ per cada anió S2-

Ja hem vist que els anions poliatòmics porten el sufix -IT o -AT, segons que l'element base de l'anió actue amb el nombre d'oxidació inferior o superior. Si hi ha més oxoanions d'aquest mateix element amb d'altres nombres d'oxidació s'utilitzen els prefixos HIPO- i PER-, tal com hem explicat a l'apartat 7.


5.15

Per anomenar les sals només hem d'agafar el nom de l'anió i afegir-li darrere la preposició DE i el nom del catió, tal com podem veure als exemples següents. Recordem que quan el catió té més d'una valència, cal indicar-la amb la notació de Stock.

anió sal nom usual (Stock) ClO- NaClO hipoclorit de sodi ClO2

- NaClO2 clorit de sodi

ClO3- NaClO3 clorat de sodi

ClO4- NaClO4 perclorat de sodi

És convenient saber determinar el nombre d'oxidació de tots els elements que formen el compost. Com a exemple:

NaClO4 1 · (x) + 1 · (y) + 4 · (-2) = 0 x = 1 ; y = 7

Coneixem el nombre d'oxidació de l'oxigen (-II) i el del metall (Na, x = 1). Per al no-metall resolem l'equació. Així, doncs: x = 1 ; y = 7 . Si no coneixem el del metall ni el del no-metall podem provar els possibles valors dels seus nombres d'oxidació fins que trobem el resultat correcte.

Formulació

En la fórmula el catió s'escriu davant de l'anió. Cal recordar que les sals són compostos SENSE CÀRREGA, per la qual cosa el nombre total de càrregues aniòniques ha de ser igual al nombre total de càrregues catiòniques. Si tenim això en compte resulta molt senzill formular qualsevol sal. Habitualment tindrem sals amb cations metàl·lics, però també s'usen molt les sals del catió amoni (NH4

+).

A tall d'exemple, per a formular el bromat de ferro (III), com que l'ió bromat és BrO3- i

l'ió ferro (III) és el Fe3+, és evident que cada catió s'unirà amb TRES anions i així la càrrega de la sal que resulta serà nul·la:

Fe3+ + 3 BrO3- = Fe(BrO3)3

Per posar un altre exemple, si es tracta de formular el sulfit de níquel (II), com que ambdós ions Ni2+ i SO3

2- tenen igual càrrega, és evident que s'uniran un a un i la fórmula del sulfit de níquel (II) serà: NiSO3.

Per a formular el sulfat d'alumini, on els ions que cal tenir en compte són l' Al3+ i el SO4

2- , caldrà que es compensen les càrregues positives amb les negatives. Això només és possible si hi ha DOS ions alumini i TRES ions sulfat:

2 Al3+ + 3 SO42- = Al2(SO4)3

Tot seguit exposem alguns altres exemples aclaridors:

bromat de liti LiBrO3 bromat de beril·li Be(BrO3)2 bromat de níquel (III) Ni(BrO3)3 sulfit de cesi Cs2SO3 sulfit de plom (II) PbSO3

sulfit de plom (IV) Pb(SO3)2 sulfit d'alumini Al2(SO3)3 fosfat de sodi Na3PO4 fosfat de calci Ca3(PO4)2 fosfat de cobalt (III) CoPO4


5.16

Sals hidratades

Ja que les sals són substàncies iòniques poden cristal·litzar en medis aquosos i sovint assimilen algunes molècules d'aigua en la seua estructura de forma estequiomètrica, és a dir, sempre en la mateixa proporció. Això ho solem indicar en la fórmula i en el nom com veiem als següents exemples:

sulfat de calci dihidratat CaSO4· 2 H2O sulfat de coure (II) pentahidratat CuSO4· 5 H2O clorur de bari dihidratat BaCl2· 2 H2O clorur d'alumini hexahidratat AlCl3· 6 H2O

11. SALS ÀCIDES (AMB HIDROGEN)

Resulten de la unió d'una espècie catiònica i una espècie aniònica amb hidrogen ionitzable i es forma un compost elèctricament neutre. Les anomenem SALS ÀCIDES perquè l'hidrogen que tenen es pot alliberar i dóna un caràcter àcid a les seues dissolucions.

S'anomenen amb el nom de l'anió poliatòmic àcid i tot seguit el nom del metall en notació de Stock. Aquests exemples són il·lustratius:

NaHSO4 hidrogensulfat de sodi Fe(HSO4)2 hidrogensulfat de ferro (II) KH2PO4 dihidrogenfosfat de potassi K2HPO4 hidrogenfosfat de potassi Al(H2PO4)3 dihidrogenfosfat d'alumini Al2(HPO4)3 hidrogenfosfat d'alumini

Exerc i c i s :

A.19 Anomeneu aquestes sals: NaIO3, KClO2, NiS, Li2SO3, AlPO4, Fe2(SO4)3, AgNO3, Na3AsO3, ZnI2, FeSO3, Ca(ClO)2, Ba(NO3)2, FeCl3·6H2O, Ca(NO3)2·4H2O, NH4NO2.

A.20 Formuleu aquestes sals: sulfat de crom (III), nitrit de bari, fosfat de cadmi, carbonat de ferro (III), nitrat de liti, dicromat de plom (II), cromat de coure (II), arseniat de coure (II), sulfat de magnesi heptahidratat, perman-ganat d'amoni, sulfat d'antimoni (III), clorat d'alumini, clorat de mercuri (II), nitrat de coure (II) trihidratat, sulfat d'amoni.

A.21 En aquest exercici resolt hi ha uns quants errors, indiqueu-los:

seleniat d'amoni (NH4)2SeO3 nitrat d'alumini Al(NO3)2 manganat de liti LiMnO4 cromat d'amoni (NH3)2CrO4 arseniat de zinc Zn2(AsO4)3

A.22 Indiqueu el nom correcte d'aquestes sals àcides: Ba(H2PO4)2, Ca(HSO3)2, BaHPO4, CuHAsO4, Ba(HS)2, Cu2HAsO4, Sr(HSO4)2, Hg2HAsO3, Pb(H2AsO4)2, NaHSe, NaHCO3, LiHCO3, Ag2HPO4, Ca(HCO3)2.


5.17

Exerc i c i s de repàs :

A.23 Formuleu aquestes substàncies químiques: àcid sulfurós, hidròxid d'alumini, dicromat d'argent, monòxid de carboni, hidrur de rubidi, òxid de coure (I), catió ferro (III), amoníac, permanganat de zinc, àcid nítric, pentaclorur de fòsfor, ió cromat, àcid clorhídric, hidròxid de zinc, heptaòxid de diiode, carbonat de calci, ortosilicat de potassi, fosfur de sodi, bromur de potassi, clorur de ferro (III).

A.24 Anomeneu aquestes substàncies químiques: Li2O, CO32-, Ni(OH)2, H2SO4,

NaH, HBr(aq), SeO3, HIO, SrO, NH4+, H3PO4, PH3, NH4Cl, Cs2O2, S2-, WC,

CaSO4, AgNO3, UO2, CoCl2·6H2O.

NaClO MgSO4 K2Cr2O7

(NH4)2SO4 NaHCO3 KMnO4 (aq)


5.18

TAULA DELS PRINCIPALS OXOANIONS

I ELS ÀCIDS CORRESPONENTS

Nombre d'oxidació

ANIONS NOMS ÀCIDS NOMS

I model XO-

ClO- BrO- IO-

hipoclorit hipobromit hipoiodit

HClO HBrO HIO

àcid hipoclorós àcid hipobromós àcid hipoiodós

III

model XO2

-

ClO2-

NO2-

PHO32- (1)

BO33-

clorit nitrit

fosfonat borat

HClO2 HNO2

H2PHO3 (1)

H3BO3

àcid clorós àcid nitrós

àcid fosfònic (1)

àcid bòric

IV

model XO3

2-

SO32-

CO32-

SiO44-

sulfit carbonat ortosilicat

H2SO3 (2)

H2CO3 (2) H4SiO4

àcid sulfurós (2) àcid carbònic (2) àcid ortosilícic

V

model XO3

-

ClO3-

NO3-

PO43-

clorat nitrat fosfat

HClO3 HNO3 H3PO4

àcid clòric àcid nítric

àcid fosfòric

VI

model XO4

2-

SO42-

S2O72-

CrO42-

Cr2O72-

MnO42-

sulfat disulfat cromat

dicromat manganat

H2SO4 H2S2O7 H2CrO4 H2Cr2O7 H2MnO4

àcid sulfúric àcid disulfúric àcid cròmic

àcid dicròmic àcid mangànic

VII

model XO4

-

ClO4-

BrO4-

IO4-

MnO4-

perclorat perbromat periodat

permanganat

HClO4 HBrO4 HIO4

HMnO4

àcid perclòric àcid perbròmic àcid periòdic

àcid permangànic

Altres

C2O42-

S2O32-

oxalat tiosulfat

H2C2O4

H2S2O3

àcid oxàlic àcid tiosulfúric

(1) Aquest àcid s'anomenava tradicionalment àcid ortofosforós (H3PO3) però només té dos hidrògens ionitzables, per això l'oxoanió més

senzill possible ha de ser necessàriament PHO32- .

(2) Existència dubtosa com a espècie molecular estable.


5.19

CATIONS, ANIONS I OXOÀCIDS MÉS IMPORTANTS

Grup 1

Hidrogen: ió hidrogen o protó (H+), ió oxoni (H3O+), ió hidrur (H-)

Alcalins: ió liti (Li+), ió sodi (Na+), ió potassi (K+)...

Grup 2

Alcalinoterris: ió beril·li (Be2+), ió magnesi (Mg2+), ió calci (Ca2+), ió bari (Ba2+)...

Grups 3-12

Metalls de transició:

ió crom(II) (Cr2+), ió crom(III), (Cr3+), ió cromat (CrO4

2-), ió dicromat (Cr2O72-)

ió manganés(II) (Mn2+), ió manganés(III) (Mn3+), ió manganat (MnO4

2-), ió permanganat (MnO4-)

ió ferro(II) (Fe2+), ió ferro(III) (Fe3+) ió cobalt(II) (Co2+), ió cobalt(III) (Co3+) ió níquel(II) (Ni2+), ió níquel(III) (Ni3+)

ió coure(I) (Cu+), ió coure(II) (Cu2+) ió mercuri(I) (Hg2

2+), ió mercuri(II) (Hg2+)

ió or(I) (Au+), ió or(III) (Au3+) ió platí(II) (Pt2+), ió platí(IV) (Pt4+) ió plata (Ag+), ió zinc (Zn2+), ió cadmi (Cd2+)

Grup 13

No metall: ió borur (B3-), ió borat (BO33-), àcid bòric (H3BO3)

Metall: ió alumini (Al3+)

Grup 14

No metalls: ió carbur (C4-), ió carbonat (CO32-), ió hidrogencarbonat (HCO3

-), “àcid carbònic” (H2CO3), ió oxalat (C2O4

2-), ió silicat (SiO44-)

Metalls: ió estany(II) (Sn2+), ió estany(IV) (Sn4+) ió plom(II) (Pb2+), ió plom(IV) (Pb4+)

Grup 15

No metalls: ió nitrur (N3-), ió nitrit (NO2

-), àcid nitrós (HNO2), ió nitrat (NO3-), àcid nítric (HNO3)

ió fosfur (P3-), ió fosfat (PO43-), ió hidrogenfosfat (HPO4

2-), ió dihidrogenfosfat (H2PO4-), àcid

fosfòric (H3PO4) (As semblants a P)

Grup 16

No metalls amfígens: ió òxid (O2-), ió peròxid (O2

2-), ió hidròxid (OH-) ió sulfur (S2-), ió hidrogensulfur (HS-), ió sulfit (SO3

2-), ió hidrogensulfit (HSO3-), àcid sulfurós

(H2SO3), ió sulfat (SO42-), ió hidrogensulfat (HSO4

-), àcid sulfúric (H2SO4), ió tiosulfat (S2O32-)

(Se i Te, semblants...)


5.20

Grup 17

No metalls halògens: ió fluorur (F-) ió clorur (Cl-), ió hipoclorit (ClO-), àcid hipoclorós (HClO), ió clorit (ClO2

-), àcid clorós (HClO2), ió clorat (ClO3

-), àcid clòric (HClO3), ió perclorat (ClO4-), àcid perclòric (HClO4)

(Br i I, semblants...)

Molècules i ions de nom no sistemàtic

amoníac o azà (NH3), ió amoni o azani (NH4+), fosfina (PH3), metà (CH4), silà (SiH4), diborà

(B2H6), ió cianur (CN-)

Òxids covalents i altres

monòxid de diclor (Cl2O), triòxid de diclor (Cl2O3), pentaòxid de diclor (Cl2O5), heptaòxid de diclor (Cl2O7) (Br i I semblants) diòxid de sofre (SO2), triòxid de sofre (SO3) (Se i Te semblants) monòxid de dinitrogen (N2O), monòxid de nitrogen (NO), triòxid de dinitrogen (N2O3), diòxid de nitrogen (NO2), tetraòxid de dinitrogen (N2O4), pentaòxid de dinitrogen (N2O5) hexaòxid de tetrafòsfor (P4O6), decaòxid de tetrafòsfor (P4O10) monòxid de carboni (CO), diòxid de carboni (CO2) diòxid de silici (SiO2) triòxid de dibor (B2O3)

tetraclorur de carboni (CCl4), triclorur de fòsfor (PCl3), pentaclorur de fòsfor (PCl5)...


5.21

12. SOLUCIONS A LES ACTIVITATS SOBRE FORMULACIÓ INORGÀNICA

COMBINACIONS BINÀRIES (ÒXIDS, HIDRURS, METALLS I NO-METALLS)

A.1 Òxid de sodi, òxid de cadmi, òxid de cobalt (III), òxid de potassi, òxid de magnesi, òxid de mercuri (II), òxid de coure (I), òxid d'estany (II), òxid de radi, òxid de ferro (II), òxid de níquel (III), òxid de calci.

A.2 CuO, SnO2, Fe2O3, BaO, Ag2O, PbO2, ZnO, Au2O3, NiO, IrO2, UO2.

A.3 Na2O2, Ag2O2, H2O2, BaO2, MgO2, SrO2, Cs2O2.

A.4 Triòxid de diclor, diòxid de carboni, triòxid de sofre, heptaòxid de diiode, triòxid de dinitrogen, diòxid de sofre, monòxid de carboni, pentaòxid de diclor.

A.5 SiO2, Br2O7, I2O5, TeO3, SO, N2O, SO3, I2O, Br2O5.

A.6 V2O5, Cr2O3, Mn2O3, Mn2O7, MnO2, Ti2O3, TiO2.

A.7 HBr, CsH, H2Se, NH3, CH4, H2S, SnH4, PH3, SiH4.

A.8 Tel·lurur d'hidrogen o tel·là, hidrur de coure (I), germà, arsà, iodur d'hidrogen o iodà, hidrur de calci, estibà, azà o amoníac, hidrur d'estronci, hidrur de liti, hidrur d'urani (III), bromur d'hidrogen o bromà.

A.9 Clorur de níquel (II), bromur de ferro (III), clorur de coure (II), sulfur de plom (II), sulfur d'alumini, iodur de mercuri (II), fluorur de cobalt (III), clorur de platí (IV), iodur de plom (II), sulfur de sodi, seleniür de potassi, nitrur d'argent.

A.10 AgCl, NiI2, KBr, AuCl3 Cs2S, CaF2, (NH4)2S, FeTe, VF2, CdS.

A.11 BrF3 IBr3 SF4 SiC, B2S3 BN, SCl2, N2S3.

A.12 Monofluorur de brom, monoclorur de brom, heptafluorur de iode, hexafluorur de sofre, pentafluorur de fòsfor, fosfur de bor, tetraclorur de carboni, pentasulfur de dinitrogen.

ANIONS

A.13 Ió hipoclorit, ió clorat, ió sulfit, ió permanganat, ió manganat, ió dicromat, ió carbonat, ió nitrat, ió seleniat, ió periodat, ió hidrogensulfit, ió hipobromit.

A.14 ClO2-, CrO4

2-, IO3-, SO3

2-, HCO3-, NO2

-, BrO2-, SO4

2-, BrO4-, HTeO3

-.

HIDRÒXIDS I OXOÀCIDS

A.15 Bi(OH)3, Sr(OH)2, Mn(OH)2, In(OH)3, CsOH, Pb(OH)2.

A.16 Hidròxid de sodi, hidròxid de platí (II), hidròxid de zinc, hidròxid de tal·li (III), hidròxid de ceri (III), hidròxid de rubidi, hidròxid de gal·li.

A.17 Àcid hipoclorós, àcid sulfurós, àcid clòric, àcid mangànic, àcid carbònic, àcid perclòric, àcid disulfúric.

A.18 H2CrO4, H4P2O7, H3BO3, H4SiO4, H2SO2, HNO2, HBrO4, HMnO4.


5.22

SALS

A.19 Iodat de sodi, clorit de potassi, sulfur de níquel (II), sulfit de liti, fosfat d'alumini, sulfat de ferro (III), nitrat d'argent, arsenit de sodi, iodur de zinc, sulfit de ferro (II), hipoclorit de calci, nitrat de bari, clorur de ferro (III) hexahidratat, nitrat de calci tetrahidratat, nitrit d'amoni.

A.20 Cr2(SO4)3, Ba(NO2)2, Cd3(PO4)2, Fe2(CO3)3, LiNO3, PbCr2O7, CuCrO4, Cu3(AsO4)2, MgSO4·7H2O, NH4MnO4, Sb2(SO4)3, Al(ClO3)3, Hg(ClO3)2, Cu(NO3)2·3H2O, (NH4)2SO4.

A.21 Formes correctes: (NH4)2SeO4, l'ió seleniat té 4 àtoms d'oxigen; Al(NO3)3 l'ió alumini és Al3+ ; Li2MnO4 l'ió manganat és MnO4

2- ; (NH4)2CrO4 l'ió amoni és NH4

+ ; Zn3(AsO4)2 les càrregues dels ions implicats són: Zn2+ i AsO43- .

A.22 Dihidrogenfosfat de bari, hidrogensulfit de calci, hidrogenfosfat de bari, hidrogenarseniat de coure (II), hidrogensulfur de bari, hidrogenarseniat de coure (I), hidrogensulfat d'estronci, hidrogenarsenit de mercuri (I), dihidrogenarseniat de plom (II), hidrogenselenur de sodi, hidrogencarbonat de sodi, hidrogencarbonat de liti, hidrogenfosfat d'argent, hidrogencarbonat de calci.

EXERCICIS DE REPÀS

A.23 H2SO3, Al(OH)3, Ag2Cr2O7, CO, RbH, Cu2O, Fe3+, NH3, Zn(MnO4)2, HNO3, PCl5, CrO4

2-, HCl(aq), Zn(OH)2, I2O7, CaCO3, K4SiO4, Na3P, KBr, FeCl3.

A.24 Òxid de liti, ió carbonat, hidròxid de níquel (II), àcid sulfúric, hidrur de sodi, àcid bromhídric, triòxid de seleni, àcid hipoiodós, òxid d'estronci, catió amoni, àcid fosfòric, fosfina, clorur d'amoni, peròxid de cesi, ió sulfur, carbur de tungstè, sulfat de calci, nitrat d'argent, òxid d'urani (IV), clorur de cobalt (II) hexahidratat.

B

Documents

U.5 FORMULACIÓ I NOMENCLATURA QUÍMICA … · Formulación y nomenclatura química ... Barcelona. 1981 PETERSON. Formulación y nomenclatura química orgánica ... U.5 FORMULACIÓ