Download pdf - formulació i nomenclatura inorgànica

1

La valència d’un element en un compost

Representa la capacitat que té aquest element per combinar-se amb l’hidrogen;

Ve donada pel nombre d’electrons captats, cedits o compartits per un àtom d’aquest

element quan forma un compost

El nombre d’oxidació, en general, coincideix amb el nombre d’electrons que falten o sobren a

l’àtom de l’element per adquirir l’estructura externa dels gasos nobles; és a dir, vuit electrons

en el darrer nivell.

Per exemple:

L’àtom de clor, de nombre atòmic 17, té set electrons en el darrer nivell; li falta un

electró per estructura de gas noble; per tant, la seua valència és -1 (valència negativa,

perquè li falta un electró);

L’àtom de calci té dos electrons en el seu darrer nivell; li sobren aquests dos electrons

perquè el nivell anterior (que ara és el més extern) tinga estructura de gas noble; té

valència II (valència positiva, perquè li sobren dos electrons).

Observem que, en general, als metalls els sobren electrons, mentre que als no metalls els

falten, perquè el seu últim nivell adquirisca estructura de gas noble.

Segons això, els metalls tenen tendència a perdre electrons i els no metalls a adquirir-los.

Els elements s’han dividit en metalls i no metalls, i es classifiquen en monovalents, divalents,

trivalents, etc., segons si actuen amb valència I, II, III, etc., respectivament

2

NO METALLS

ELEMENTS SÍMBOLS VALÈNCIES METALLS

ELEMENTS SÍMBOLS VALÈNCIES

Hidrogen Fluor

H F

-1, 1 -1

Nitrogen Fòsfor

N P

-3,1,2,3,4,5 -3,1,3,5

Clor Brom iode

Cl Br I

-1,1,3,5,7 Arsènic Antimoni

As Sb

-3,3,5

Oxigen O -2 Bor Bismut

B Bi

-3,3 -3,3,5

Sofre Seleni Tel·luri

S Se Te

-2,2,4,6 Carboni Silici

C Si

-4,2,4 -4,4

ELEMENTS SÍMBOLS VALÈNCIES ELEMENTS SÍMBOLS VALÈNCIES

Liti Sodi Potassi Rubidi Cesi Franci Plata Amoni

Li Na K

Rb Cs Fr Ag

NH4+

1

Coure Mercuri

Cu Hg

1,2

Alumini Al 3

Or Au 1,3

Ferro Cobalt Niquel

Fe Co Ni

2,3

Estany Plom Platí Iridi

Sn Pb Pt Ir

2,4 Beril·li Magnesi Calci Estronci Bari Radi Zinc Cadmi

Be Mg Ca Sr Ba Ra Zn Cd

2 Crom Cr 2,3,6

Manganés Mn 2,3,4,6,7

Les substàncies simples estan constituïdes per una classe única d’àtoms. Així doncs, quan

s’agrupen per formar molècules, els àtoms que les constitueixen són idèntics.

En general, els elements gasosos se solen trobar en forma de molècules diatòmiques

(N2, O2, H2, etc.). Vegem a continuació alguns exemples d’aquestes substàncies simples

i com es representen:

3

H2 hidrogen

F2 Fluor

Cl2 Clor

Br2 Brom

I2 Iode

N2 Nitrogen

O2 Oxigen

Hi ha molts elements que a temperatura ambient es presenten en estat sòlid i

s’agrupen formant xarxes constituïdes per un gran nombre d’àtoms. Son els metalls i

altres substàncies, com el grafit, el diamant, etc.

Es representen mitjançant el símbol de l’element.

Exemple:

El símbol Au representa l’element or; tot i que, en realitat, l’or es presenta en forma de

malla cristal·lina constituïda per un gran nombre d’àtoms. La seua fórmula correcta seria Aux.

Els gasos inerts (gasos nobles) són monoatòmics; es representen mitjançant el símbol

de l’element:

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

La IUPAC és l’organisme internacional encarregat de sancionar els noms de les diferents

substàncies químiques i definir les normes generals de nomenclatura química.

Tot i que ací estem acostumats al sistema de nomenclatura que anomenem tradicional, hem

d’evolucionar cap al sistema adoptat internacionalment i seguir les normes proposades (de

manera provisional) per la Comissió de la IUPAC a París l’any 1957, modificades l’any 1965 i

elevades a regles definitives l’any 1970.

Com que actualment es continua utilitzant la nomenclatura tradicional i molts dels diversos

compostos es continuen designant d’aquesta manera en les bibliografies, cal conèixer també

aquesta nomenclatura. En els exercicis que segueixen presentarem en primer lloc la

nomenclatura sistemàtica proposada per la IUPAC i, després la tradicional.

Primer s’escriu sempre el símbol de l’element o radical menys electronegatiu (metall o

grup que actue com a tal), i després el de l’element o radical més electronegatiu, però

s’anomenen en ordre invers.

4

Exemple: NaCl clorur de sodi

CaCO3 carbonat de calci

Es pensa en les respectives valències amb què actuen els elements o grups d’elements

(radicals). Per això és fonamental saber les valències dels diferents elements.

Na1+ Cl1- Al3+ CO32-

S’intercanvien les respectives valències, i es col·loquen en forma de subíndex en els

àtoms o radicals:

NaCl Al2(CO3)3

Si es pot, se simplifiquen els subíndex, tenint en compte que han de ser nombres

enters i que el subíndex 1 no s’escriu:

N4+ O2-N2O4NO2

COMPOSTOS BINARIS

Oxigen Metall

Òxids bàsics Peròxids

No metall Òxids àcids (anhídrids)

Hidrogen

Metall Hidrurs metàl·lics

No metall Halurs d’hidrogen

Semimetall Hidrurs volàtils

Sals Metall + no metall Sals neutres

No metall + no metall Sals volàtils

COMPOSTOS TERNARIS

Àcids oxoàcids Òxids àcids + aigua

Hidròxids (bases) Òxids bàsics + aigua

Sals neutres Oxisals

COMPOSTOS QUATERNARIS

Sals àcides

Sals bàsiques

Sals dobles Amb diversos cations

Amb diversos anions

COMPOSTOS DE COORDINACIÓ O COMPLEXOS

5

COMBINACIONS BINÀRIES DE L’OXIGEN

L’oxigen es combina amb tots els elements químics, excepte amb els gasos nobles.

OXIGEN + METALLS ÒXIDS BÀSICS (ÒXIDS) OXIGEN + NO METALLS ÒXIDS ÀCIDS (ANHÍDRIDS)

En tots aquests compostos l’oxigen actua amb valència -2; O22-.

Només en els compostos que reben el nom de peròxids l’oxigen actua amb valència -1; O22-.

En la nomenclatura sistemàtica de la IUPAC, la paraula genèrica és òxid, amb els

prefixos grecs mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, etc., segons el nombre

d’àtoms d’oxigen que hi haja i indicant de la mateixa manera a continuació la

proporció del segon element.

o S’utilitza preferentment per als òxids àcids

Exemple:

N2O5 pentaòxid de dinitrogen

En el sistema de nomenclatura de Stock, la valència del metall s’indica amb xifres

romanes entre parèntesis immediatament després del nom.

o S’utilitza preferentment per als òxids bàsics.

Exemple:

Fe2O3 òxid de ferro (III)

o Si l’element que es combina amb l’oxigen té valència única, no cal indicar-la.

Exemple:

Li2O òxid de liti.

En la nomenclatura tradicional es fa servir la terminació –ós; i –ic per indicar si es

refereix a la valència més alta o més baixa del metall respectivament.

Exemple:

FeO òxid ferr-ós.

Fe2O3 òxid fèrr-ic.

o Si un element presenta quatre valències possibles:

La més baixa s’indica amb el prefix hipo- i la terminació –ós.

La segona més baixa s’indica amb el sufix –ós

La següent amb el sufix –ic.

I la més alta de les quatre amb el prefix per- i la terminació –ic.

o Si la combinació es realitza amb un no metall s’anomenarà anhídrid en compte

d’òxid.

6

València I Cl2O Anhídrid hipo-clor-ós

València II Cl2O3 Anhídrid clor-ós

València III Cl2O5 Anhídrid clòr-ic

València IV Cl2O7 Anhídrid per-clòr-ic

1. Nomenclatura dels òxids bàsics:

Recomanem al lector que per formular aquests òxids bàsics utilitze la nomenclatura de Stock

perquè és més senzilla: s’han de saber les valències dels elements metàl·lics i recordar que

l’oxigen actua amb valència -2.

Símbol València Símbol València fórmula

Òxid de sodi Na +I O -II Na2O

Òxid de magnesi Mg +II O -II MgO

Òxid d’alumini Al +III O -II Al2O3

Òxid de silici Si +IV O -II SiO2

Òxid de plom (IV) Pb +IV O -II PbO2

Òxid de ferro (III) Fe +III O -II Fe2O3

Òxid de coure (II) Cu +I O -II Cu2O

Observem que els subíndex apareixen intercanviant les valències del metall i de l’oxigen; si es

pot, se simplifiquen.

Exemples:

Nomenclatura sistemàtica Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional

BaO Monòxid de bari Òxid de bari Òxid de bari

Na2O Monòxid de disodi Òxid de sodi Òxid de sodi

Al2O3 Triòxid de dialumini Òxid d’alumini Òxid d’alumini

CoO Monòxid de cobalt Òxid de cobalt (II) Òxid cobaltós

CuO Monòxid de coure Òxid de coure (II) Òxid cúpric

Cu2O Monòxid de dicoure Òxid de coure (I) Òxid cuprós

FeO Monòxid de ferro Òxid de ferro (II) Òxid ferrós

Fe2O3 Triòxid de diferro Òxid de ferro (III) Òxid fèrric

Rb2O Monòxid de dirrubidi Òxid de rubidi Òxid de rubidi

MgO Monòxid de magnesi Òxid de magnesi Òxid de magnesi

7

PbO Monòxid de plom Òxid de plom (II) Òxid plumbós

K2O Monòxid de dipotassi Òxid de potassi Òxid de potassi

SnO Monòxid d’estany Òxid d’estany (II) Òxid estannós

SnO2 Diòxid d’estany Òxid d’estany (IV) Òxid estànnic

MnO2 Diòxid de manganés Òxid de manganès (IV) Biòxid de manganés

Exercisis:

1. Anomeneu els compostos següents:


BeO

Au2O3

CaO

ZnO

CrO

Cr2O3

HgO

Hg2O

2. Formuleu els compostos següents

Òxid cròmic

Triòxid de crom

Òxid de crom (III)

Òxid de plata

Òxid de ferro (II)

Òxid de coure (II)

Òxid ce cadmi

Òxid estannós

PERÒXIDS

L’oxigen pot actuar amb valència -1 i forma els peròxids, el grup característic dels quals és el

O22-. Per anomenar aquets compostos, es col·loca davant del nom de l’òxid el prefix per-.

Exemples:

Li2O2 peròxid de liti.

Na2O2 peròxid de sodi

BaO2 peròxid de bari

Utilitzant la nomenclatura sistemàtica, els anomenaríem així.

Li2O2 diòxid de diliti

Na2O2 diòxid de disodi

En aquests casos els subíndexs no es poden simplificar.

Exercisis:


8

Nomenclatura sistemàtica Nomenclatura tradicional

Li2O2

Cs2O2

Ag2O2

H2O2

MgO2

SrO2

ZnO2

CdO2

Cu2O2

CuO2

NiO2

2. Nomenclatura dels òxids àcids:

Ja hem indicat que recomanem al lector que utilitze la nomenclatura sistemàtica i la de Stock

per formular els òxids, tant els bàsics com els àcids, però, com que aquests darrers poden

ajudar a l’aprenentatge correcte dels àcids oxoàcids, insistirem en la nomenclatura tradicional

dels òxids àcids (anhídrids). Per distingir la valència amb que actua el no metall, es fan servir

els prefixos i sufixos de la pàgina següent.

Valències València Prefix Sufix

Cl Br I

1,3,5,7

1 Hipo- -os

3 - -os

5 - -ic

7 Per- -ic

N P

1,3,5

1 Hipo- -os

3 - -os

5 - -ic

As Sb

3,5 3 - -os

5 - ic

Exemples

1 3 5 7

Cl2O Cl2O3 Cl2O5 Cl2O7

Anhídrid hipoclorós Anhídrid clorós Anhídrid clòric

Anhídrid perclòric

En el cas dels elements sofre, seleni i tel·luri:


S Se Te

2,4,6

2 Hipo- -os

4 - -os

6 - -ic

Exemples

2 4 6

SO SO2 SO3

Anhídrid hiposulfurós Anhídrid sulfurós Anhídrid sulfúric

9

Si es tracta del carboni i del silici:


C Si

4 4 - -ic

4 - -ic

Exemples

4 CO2 SiO2

Anhídrid carbònic Anhídrid silícic

EXEMPLES

Fórmula Nomenclatura sistemàtica Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional

Cl2O Monòxid de diclor Òxid de clor (I) Anhídrid hipoclorós

Cl2O3 Triòxid de diclor Òxid de clor (III) Anhídrid clorós

Cl2O5 Pentaòxid de diclor Òxid de clor (V) Anhídrid clòric

Cl2O7 Heptaòxid de diclor Òxid de clor (VII) Anhídrid perclòric

SO Monòxid de sofre Òxid de sofre (II) Anhídrid hiposulfurós

SO2 Diòxid de sofre Òxid de sofre (IV) Anhídrid sulfurós

SO3 Triòxid de sofre Òxid de sofre (VI) Anhídrid sulfúric

Br2O Monòxid de dibrom Òxid de brom (I) Anhídrid hipobromós

Br2O3 Triòxid de dibrom Òxid de brom (III) Anhídrid bromós

Br2O5 Pentaòxid de dibrom Òxid de brom (V) Anhídrid bròmic

Br2O7 Heptaòxid de dibrom Òxid de brom (VII) Anhídrid perbròmic

SeO Monòxid de seleni Òxid de seleni (II) Anhídrid hiposeleniós

CO2 Diòxid de carboni Òxid de carboni (IV) Anhídrid carbònic

SiO2 Diòxid de silici Òxid de silici (IV) Anhídrid silícic

TeO2 Diòxid de Tel·luri Òxid de Tel·luri (IV) Anhídrid tel·lurós

SeO3 Triòxid de seleni Òxid de seleni (VI) Anhídrid selènic

I2O Monòxid de diiode Òxid de iode (I) Anhídrid hipoiodós

TeO Monòxid de tel·luri Òxid de tel·luri (II) Anhídrid hipotel·lurós

I2O5 Pentaòxid de diiode Òxid de iode (V) Anhídrid iòdic

N2O Monòxid de dinitrogen Òxid de nitrogen (I) Anhídrid hiponitrós

EXERCISIS

4. Anomeneu els compostos següents amb les tres nomenclatures:


10

N2O

P2O

SeO3

As2O3

SO2

SO

Br2O

Cl2O7

Br2O3

I2O

CO

N2O5

N2O3

I2O5

P2O3

P2O5


Anhídrid carbònic Òxid de nitrogen (V)

Pentaòxid de dinitrogen Òxid de clor (I)

Triòxid de difòsfor Anhídrid bròmic

Heptaòxid de dibrom Pentaòxid de diclor

Monòxid de nitrogen Òxid de seleni (VI)

Anhídrid sulfurós Anhídrid hiponitrós

Òxid de sofre (IV) Anhídrid sulfúric

Òxid de fòsfor (V) Òxid de iode (III)

COMBINACIONS BINÀRIES DE L’HIDROGEN

HIDROGEN + METALLS HIDRURS METÀL·LICS HIDROGEN + NO METALLS HALURS D’HIDROGEN HIDROGEN + SEMIMETALLS HIDRURS VOLÀTILS

Com que l’hidrogen només té un electró, sempre actua amb valència I; pot ser positiva o

negativa segons si es combina amb un element més o menys electronegatiu que ell.

La fórmula dels hidrurs s’escriu amb els símbols de l’hidrogen i de l’element característic. Si

aquest element actua com a metall, s’escriu primer el seu símbol. Si actua com a no metall,

s’escriu en primer lloc el símbol de l’element que aparega primer en la llista següent (i es

llegeix en segon lloc):

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

És una ordenació arbitrària, perquè no es basa només en un ordre d’electronegativitat.

HIDRURS METÀL·LICS HIDROGEN + METALLS

11

En aquests compostos l’hidrogen actua amb valència –I. S’anomenen amb la paraula genèrica

hidrur seguida del nom del metall corresponent en genitiu o adjectivat. Com que l’hidrogen és

més electronegatiu que els metalls, es col·loca a la dreta.

Per indicar el nombre d’àtoms de l’hidrogen es fan servir els prefixos numerals grecs.

EXEMPLES


NaH (Mono)hidrur de sodi Hidrur de sodi

KH (Mono)hidrur de potassi Hidrur de potassi

CaH2 Dihidrur de calci Hidrur de calci

AlH3 Trihidrur d’alumini Hidrur d’alumini

BeH2 Dihidrur de beril·li Hidrur de beril·li

BaH2 Dihidrur de bari Hidrur de bari

CuH (Mono)hidrur de coure Hidrur de coure (I)

EXERCISIS



LiH

CuH

CuH2

AuH3

NaH

CrH3

CrH2

ZnH2

AlH3

MgH2

CoH3

CoH2

BeH2

CdH2

EXERCISIS


Hidrur de potassi Hidrur d’estany (IV)

Hidrur de ferro (II) Hidrur de sodi

Hidrur d’alumini Hidrur de bari

Hidrur de plata Hidrur de platí (IV)

Hidrur de calci Hidrur de plom (II)

Hidrur de magnesi Hidrur de mercuri (I)

12

HALURS D’HIDROGEN HIDROGEN + NO METALLS

L’hidrogen actua en aquests compostos amb valència +I i els no metalls amb la seua respectiva

valència negativa. Els halurs d’hidrogen en dissolucions aquoses donen dissolucions àcides i

reben el nom d’àcids hidràcids.

S’anomenen afegint el sufix –ur a l’element més electronegatiu (el no metall). Per tant, ara

l’hidrogen s’escriu a l’esquerra.

EXEMPLES


H2F2 Fluorur d’hidrogen Àcid fluorhídric

HCl Clorur d’hidrogen Àcid clorhídric

HBr Bromur d’hidrogen Àcid bromhídric

HI Iodur d’hidrogen Àcid iodhídric

H2S Sulfur d’hidrogen Àcid sulfhídric

H2Se Seleniur d’hidrogen Àcid selenhídric

H2Te Tel·lurur d’hidrogen Àcid tel·lurhídric

EXERCISIS


Sulfur d’hidrogen Iodur d’hidrogen

Bromur d’hidrogen Fluorur d’hidrogen

Tel·lurur d’hidrogen Clorur d’hidrogen

HIDRURS VOLÀTILS HIDROGEN + SEMIMETALLS

Aquests compostos estan units per enllaços covalents poc polars i es diferencien dels àcids

hidràcids perquè les seues dissolucions aquoses no tenen propietats àcides.

Els elements que formen aquests compostos són: nitrogen, fòsfor, arsènic, antimoni, carboni,

silici i bor.

S’anomenen amb la paraula genèric hidrur seguida del nom del semimetall corresponent en

genitiu. Es fan servir prefixos numerals per indicar el nombre d’àtoms de l’hidrogen i del

semimetall presents en el compost. S’omet el prefix mono-.

Tots aquests compostos tenen noms especials admesos per la IUPAC, que són els més utilitzats

pels químics i que apareixen preferentment en la bibliografia.

En les fórmules d’aquests compostos, el símbol es col·loca a la dreta.

EXEMPLES:

Nomenclatura sistemàtica Nom comú

NH3 Trihidrur de nitrogen Amoníac

N2H4 Tetrahidrur de dinitrogen Hidrazina

PH3 Trihidrur de fòsfor Fosfina

13

P2H4 Tetrahidrur de fòsfor Difosfina

AsH3 Trihidrur d’arsènic Arsina

AsH4 Tetrahidrur d’arsènic Diarsina

SbH3 Trihidrur d’antimoni Estibina

CH4 Metà Metà

SiH4 Tetrahidrur de silici Silà

SiH6 Hexahidrur de disilici Disilà

BH3 Trihidrur de bor Borà

B2H6 Hexahidrur de dibor Diborà

ALTRES COMBINACIONS BINÀRIES Es tracta de combinacions binàries que no són òxids ni compostos hidrogenats.

NO METALLS + METALLS SALS NEUTRES NO METALLS + METALLS SALS VOLÀTILS

SALS NEUTRES NO METALLS + METALLS El no metall és l’element més electronegatiu i es col·loca a la dreta. S’anomena primer amb el sufix –ur tal com indiquem a continuació. Recomanem l’ús de la nomenclatura de Stock. EXEMPLES


LiF Fluorur de liti Fluorur de liti Fluorur de liti

CaF2 Difluorur de calci Fluorur de calci Fluorur de calci

AlCl3 Triclorur d’alumini Clorur d’alumini Clorur d’alumini

CuBr2 Dibromur de coure Bromur de coure (II) Bromur cúpric

CuBr Bromur de coure Bromur de coure (I) Bromur cuprós

MnS Sulfur de manganés Sulfur de manganés (II) Sulfur manganós

CaTe Tel·lurur de calci Tel·lurur de calci Tel·lurur de calci

KI Iodur de potassi Iodur de potassi Iodur de potassi

FeCl2 Diclorur de ferro Clorur de ferro (II) Clorur ferrós

NiS Sulfur de níquel Sulfur de níquel (II) Sulfur niquelós

K2S Sulfur de potassi Sulfur de potassi Sulfur de potassi

PtF2 Difluorur de platí Fluorur de platí (II) Fluorur platinós

EXERCISIS



FeCl2

MnS

Cu2Te

AlF3

CuI


Fluorur de coure (II) Tetrafluorur de silici

Sulfur de plom (IV) Clorur de ferro (II)

14

Sulfur de crom (III) Bromur sòdic

Triclorur de ferro Fluorur càlcic

Dibromur de coure Clorur d’alumini

SALS VOLÀTILS METALLS + NO METALLS Recordem que la IUPAC estableix que en les combinacions binàries entre no metalls s’ha de col·locar a l’esquerra de la fórmula el símbol de l’element que figure primer en la relació següent:

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

Aquests compostos s’anomenen afegint la terminació –ur a l’element el símbol del qual estiga col·locat a la dreta de la fórmula. EXEMPLES

BrF fluorur de brom IBr3 bromur de iode (III)

Nomenclatura sistemàtica Nomenclatura de Stock

BrF3

BrCl

SeI2

CCl4

CS2

BrF5

IF7

B2S3

AsSe3

BP