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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE LA QUÍMICA INORGÁNICA 1. INTRODUCCIÓN Como normas generales para escribir la fórmula de un compuesto, la I.U.P.A.C recomienda: - Los símbolos de los átomos se escriben juntos y el número de átomos se indica a la derecha con un subíndice, sin dejar espacios. Por ejemplo: Fe 2O3 es una sustancia que contiene hierro y oxígeno en proporción 2:3. - Cuando un número afecta a más de un átomo se utiliza paréntesis. Por ejemplo: Ca(OH)2 es una sustancia que contiene calcio, oxígeno e hidrógeno en proporción 1:2:2. - En el caso de que una sustancia no sea neutra y haya que escribir la carga, se debe escribir en primer lugar el número y luego el signo positivo o negativo. El número 1 no se escribe, sólo el signo. Puede utilizarse paréntesis para indicar que la carga es el conjunto del conjunto de átomos que encierra el paréntesis. Ejemplos: Correcto Incorrecto

Na+ Na1+

Ca2+ Ca+2

ClCl1-

S2S-2

(NO3)- , NO3(NO3)1- , NO31-

(SO4)2-, SO42(SO4)-2, SO4-2

Existen tres sistemas de nomenclatura aceptados por la I.U.P.A.C en las recomendaciones de 2005: la nomenclatura de composición, la de sustitución y la de adición. -

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La nomenclatura de composición aporta información sobre los constituyentes que forman las sustancias y la cantidad en que se encuentran. Para indicar esta proporción existen tres maneras: usar prefijos multiplicadores (estequiométrica), utilizar los números de oxidación (Stock) y usar números de carga. En la nomenclatura de sustitución se parte de unos compuestos denominados “hidruros padres o progenitores” y se indica, junto con los prefijos de cantidad correspondiente, el nombre de los elementos o grupos que sustituyen a los hidrógenos. Esta nomenclatura es la usada generalmente para nombrar los compuestos orgánicos. La nomenclatura de adición aporta información sobre la estructura de los compuestos. Se considera que el compuesto consta de un átomo central o átomos centrales con ligandos asociados, cuyo número se indica con lo prefijos multiplicativos correspondientes. Es la más usual para nombrar compuestos de coordinación.

La I.U.P.A.C acepta también la utilización de nombres tradicionales o comunes en algunos compuestos, como oxoácidos, oxosales, amoníaco, agua e hidrácidos. En este curso, siguiendo las instrucciones de la Comisión de la PAU, se estudiará la nomenclatura de composición: estequiométrica (con prefijos multiplicadores) o con números romanos para expresar el número de oxidación (nomenclatura Stock). En los oxoácidos, oxosales y oxoaniones también se utilizarán nombres tradicionales aceptados por la IUPAC en las recomendaciones de 2005. 1 Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

Los prefijos multiplicadores que se utilizan en la nomenclatura estequiométrica son los siguientes: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

mono di (bis) tri (tris) tetra (tetrakis) penta (pentakis) hexa (hexakis) hepta (heptakis) octa (octakis) nona (nonakis) deca (decakis) undeca dodeca

- Cuando las entidades que se repiten son sencillas se utilizan los prefijos di, tri, tetra… y cuando son complejas o para evitar ambigüedades se usa bis, tris, tetrakis, etc. - El prefijo mono resulta superfluo. Solamente se utiliza para enfatizar la estequiometría cuando se comentan sustancias relacionadas. Por ejemplo, cuando se habla de los dos óxidos de carbono, se llama monóxido de carbono al CO. También sería correcto llamarlo óxido de carbono. - Al usar prefijos para escribir nombres de sustancias no se pueden eliminar letras. Por ejemplo, pentaóxido de difósforo no puede escribirse pentóxido de difósforo. Sólo está permitido en el caso del monoóxido, que también puede escribirse monóxido.

Cuando se use el número de oxidación en el nombre de la sustancia, éste deberá darse en número romano encerrado entre paréntesis y escrito inmediatamente al lado del nombre del elemento sin dejar espacio.Para calcular el número de oxidación se siguen las reglas siguientes: - En las sustancias que son elementos químicos, cada átomo tiene número de oxidación cero. - Para los iones formados por un átomo, el número de oxidación coincide con su carga. - El oxígeno tiene número de oxidación -2 para la mayoría de los casos. Cuando se une al flúor el número de oxidación es +2. En compuestos donde el anión es O22- (peróxido) tiene número de oxidación -1 y cuando el anión es O2- (superóxido) tiene número de oxidación fraccionario -1/2. - El hidrógeno tiene número de oxidación +1 cuando está unido a metales y -1 cuando está unido a no metales. - El flúor tiene número de oxidación -1 para todos sus compuestos. - En un compuesto neutro, la suma de todos los números de oxidación debe ser cero. En un ion poliatómico, la suma de los números de oxidación debe ser igual a la carga neta del ion. 2. SUSTANCIAS ELEMENTALES O SIMPLES

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Los elementos químicos pueden encontrarse de diferentes formas: Átomos aislados de gases nobles. Se formulan con el correspondiente símbolo químico y se nombran como el elemento. Ejemplos: He, helio; Ar, argón; Kr, kriptón. Cristales covalentes y metálicos. Aunque poseen un número elevado de átomos, su fórmula coincide con la de un solo átomo y se nombran igual que el átomo. Ejemplos: Fe, hierro; Cu, cobre; Hg, mercurio, C, carbono, etc. En el caso de los cristales covalentes pueden tener nombres aceptados para indicar el tipo de cristalización. Por ejemplo: C, diamante y C, grafito. Sustancias moleculares. Están formadas por la unión de varios átomos no metálicos iguales. Su nombre se basa en el número de átomos que contiene la molécula. En algunos casos existen nombres aceptados. 2

Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

El prefijo “mono” se reserva sólo para cuando el elemento no se presenta en la naturaleza en estado monoatómico. Fórmula O O2 O3 H H2 P4 S8 S6 N N2

Nombre sistemático monooxígeno dioxígeno trioxígeno monohidrógeno dihidrógeno tetrafósforo octaazufre hexaazufre mononitrógeno dinitrógeno

Nombre aceptado oxígeno ozono

fósforo blanco

Tradicionalmente se han utilizado los nombres flúor, cloro, bromo, yodo, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, para indicar los compuestos diatómicos que forman estos elementos en la naturaleza y cuyas fórmulas son: F2, Cl2, Br2, I2, H2, N2 y O2. No son nombres sistemáticos, pero su uso está muy extendido. 3. COMPUESTOS BINARIOS Los compuestos binarios están formados por dos elementos distintos. -

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Se escriben colocando a la izquierda el elemento menos electronegativo y a la derecha el más electronegativo, según la secuencia el siguiente cuadro. Se escriben colocando a la izquierda el elemento menos electronegativo y a la derecha el más electronegativo, según la secuencia del siguiente cuadro.

Se intercambian los números de oxidación, o las cargas, de los elementos, que se colocan como subíndices del otro elemento, simplificándolos cuando sea posible. - Se nombra, en primer lugar, el elemento más electronegativo, que modifica su nombre añadiendo la terminación “-uro” (fluoruro, cloruro, hidruro, sulfuro, etc.), excepto cuando se trata del oxígeno, que se nombra como “óxido”. Seguidamente, tras la palabra “de” se nombra el elemento menos electronegativo sin modificar. 3

Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

- En la nomenclatura estequiométrica, delante del nombre de cada elemento, se colocan los prefijos multiplicativos, para indicar el número de átomos de cada uno de los elementos. Fórmula Fe2O3 O7Cl2 CaS NH3

Nomenclatura estequiométrica trióxido de dihierro dicloruro de heptaoxígeno sulfuro de calcio trihidruro de nitrógeno

- En la nomenclatura Stock, se escribe el número de oxidación en números romanos, entre paréntesis, inmediatamente detrás del nombre del elemento. Cuando los elementos tienen un único estado de oxidación, éste no se indica en el nombre del compuesto. Fórmula Fe2O3 O7Cl2 CaS NH3

Nomenclatura Stock óxido de hierro(III) cloruro(VII) de oxígeno sulfuro de calcio hidruro de nitrógeno

3.1. HIDRUROS  FORMACIÓN   

Son compuestos binarios, formados por un elemento cualquiera y el hidrógeno. Se escriben en el orden indicado en el cuadro, intercambiándose las valencias, que se colocan como subíndices. El hidrógeno tiene valencia 1.

A la izquierda del H

A la derecha del H

Metales C, Si (4) N, P, As, Sb, B (3)

H

F, Cl, Br, I (1) O, S, Se, Te (2)

En los hidruros, los elementos no metálicos actúan con valencia única: F, Cl, Br, I: valencia 1 O, S, Se, Te: valencia 2 N, P, As, Sb y B: valencia 3 C, Si: valencia 4 Ejemplos: NH3 PbH4 CaH2

HCl H2S H2Te 4

Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

 NOMENCLATURA Estequiométrica 

Si el elemento situado a la derecha es el hidrógeno, se nombran con la palabra “hidruro” seguida del nombre del elemento correspondiente, empleando los prefijos: mono, di, tri, tetra, penta..., según el número de hidrógenos que hay en la molécula.

Ejemplos: CaH2: dihidruro de calcio PbH4: tetrahidruro de plomo CH4: tetrahidruro de carbono FeH3: trihidruro de hierro 

Si el hidrógeno se sitúa a la izquierda, se nombran añadiendo el sufijo “uro” a la raíz del nombre del elemento correspondiente y los prefijos griegos mono, di, tri , tetra... para indicar las proporciones de cada elemento en el compuesto.

Ejemplos: HF: fluoruro de hidrógeno H2Se: selenuro de dihidrógeno HCl: cloruro de hidrógeno H2S: sulfuro de dihidrógeno Estos compuestos en disolución acuosa tienen un carácter ácido, por lo que se denominan hidrácidos. Stock 

Si el elemento situado a la derecha es el hidrógeno, se nombran con la palabra “hidruro” seguida del nombre del elemento correspondiente y se añade la valencia, si el elemento tiene varias.

Ejemplos: CaH2: hidruro de calcio PbH4: hidruro de plomo(IV) CH4: hidruro de carbono 

Si el hidrógeno se sitúa a la izquierda, se nombran añadiendo el sufijo “uro” a la raíz del nombre del elemento correspondiente y no es preciso indicar la valencia, porque en todos los casos es única.

Ejemplos: HF: fluoruro de hidrógeno H2Se: selenuro de hidrógeno HCl: cloruro de hidrógeno H2S: sulfuro de hidrógeno 5 Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

Otros nombres de la IUPAC Hidruros de elementos no metálicos, situados a la izquierda del hidrógeno:

Hidruros de elementos no metálicos situados a la derecha del hidrógeno, en disolución acuosa (hidrácidos):

BH3 : borano B2H6: diborano SiH4: silano CH4: metano SbH3: estibano AsH3: arsano PH3: fosfano NH3: amoníaco

H2S: ácido sulfhídrico H2Se: ácido selenhídrico H2Te: ácido telurhídrico HF: ácido fluorhídrico HCl: ácido clorhídrico HBr: ácido bromhídrico HI: ácido yodhídrico

3.2. ÓXIDOS  FORMACIÓN   

Son compuestos binarios formados por un elemento, metálico o no metálico, y el oxígeno. Se escriben colocando en primer lugar el símbolo del elemento y a continuación el del oxígeno, excepto en el caso de los halógenos que se escriben a la derecha del oxígeno. Se intercambian las valencias de los elementos, colocándose como subíndices y se simplifica siempre que sea posible.

Ejemplos: Fe2O2 = FeO Fe2O3

O7Cl2 S2O6 = SO3

 NOMENCLATURA Estequiométrica 



Si el oxígeno se encuentra a la derecha, se nombran con la palabra “óxido”, indicando con los prefijos mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta..., las proporciones de cada uno de los elementos que forman el compuesto. El prefijo mono se suele omitir.

Ejemplos: Al2O3: trióxido de dialuminio CaO: óxido de calcio SO2: dióxido de azufre 

Si el oxígeno se encuentra a la izquierda se nombra primero el elemento más electronegativo, situado a la derecha, añadiendo la terminación “uro”, indicando las proporciones de los elementos con los prefijos numerales.

Ejemplos: O5Br2: dibromuro de pentaoxígeno O7Cl2: dicloruro de heptaoxígeno OF2: difluoruro de oxígeno 6 Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

Stock En la nomenclatura Stock, se escribe la valencia en números romanos, entre paréntesis, inmediatamente detrás del nombre del elemento. Cuando los elementos tienen valencia única, ésta no se indica en el nombre del compuesto. Por ello no es necesario indicar la valencia del oxígeno. Ejemplos: Fe2 O3: óxido de hierro(III) CaO: óxido de calcio O5Br2: bromuro(V) de oxígeno O7Cl2: cloruro(VII) de oxígeno SO3 : óxido de azufre(VI) SnO: óxido de estaño(II) OI2: yoduro(I) de oxígeno

3.3. PERÓXIDOS  FORMACIÓN  

 

Son compuestos binarios formados por oxígeno y un elemento metálico (normalmente de los grupos 1, 2, 11 y 12) o hidrógeno. Poseen un átomo de oxígeno más que los óxidos metálicos ya estudiados. Esto es debido a que contienen un grupo llamado peroxo (-O-O-) en el cual el oxígeno actúa con valencia 1 (número de oxidación –1). (Recordar que en el resto de los óxidos la valencia del oxígeno era 2 (-O-) ). Se escriben igual que el resto de los óxidos metálicos, pero con un átomo de oxígeno más. No se simplifican.

Ejemplos: Óxido Na2O H2O BaO

Peróxido Na2O2 H2O2 BaO2

 NOMENCLATURA Estequiométrica 

Se nombran con la palabra “óxido” y se indican mediante los prefijos griegos las proporciones de oxígeno y el metal o el hidrógeno.

Ejemplos: BaO2 : dióxido de bario H2O2: dióxido de dihidrogeno Na2O2 :dióxido de disodio Cu2O2: dióxido de dicobre ZnO2: dióxido de cinc 7 Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

Stock  

Se nombran con la palabra “peróxido” seguida del nombre del elemento. Se indica la valencia del metal en números romanos en caso de tener más de una.

Ejemplos: BaO2: peróxido de bario. H2O2: peróxido de hidrógeno Na2O2: peróxido de sodio Cu2O2: peróxido de cobre (I)

3.4. SALES BINARIAS  FORMACIÓN  

Son compuestos binarios que constan de un metal y de un no metal. Se escriben colocando en primer lugar el símbolo del metal, a continuación el no metal, intercambiando las valencias y simplificando si es posible. Los no metales, cuando están situados a la derecha, actúan con valencia única (como en los hidruros).

Ejemplos: AlF3 Ca2S2 = CaS NaBr  NOMENCLATURA Estequiométrica Se nombran añadiendo el sufijo –uro a la raíz del nombre del elemento no metálico y a continuación se escribe el nombre del metal. Se utilizan los prefijos numerales: mono, di, tri, tetra... para indicar el número de átomos de cada clase que hay en la molécula. Ejemplos: Na2S: sulfuro de disodio AlF3: trifluoruro de aluminio NaCl: cloruro de sodio PbI4: tetrayoduro de plomo Stock Se nombran añadiendo el sufijo “uro” a la raíz del nombre del elemento correspondiente y se indica la valencia del metal, cuando es variable, en números romanos. Ejemplos: CaBr2: bromuro de calcio SnCl2: cloruro de estaño(II) AuBr3: bromuro de oro(III) (NH4)2S: sulfuro de amonio 8 Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

4. COMPUESTOS POLIATÓMICOS Son compuestos formados por tres o más elementos distintos. Estudiaremos: hidróxidos, oxoácidos y oxosales. 4.1. HIDRÓXIDOS  FORMACIÓN   

Son compuestos poliatómicos formados por uno o más metales y el grupo OH- , llamado ion hidróxido. Este grupo actúa con número de oxidación –1 (valencia 1). Se escriben colocando en primer lugar el metal y luego el grupo OH, intercambiando las valencias. Si el grupo OH tiene subíndice, se debe colocar entre paréntesis.

Ejemplos: NaOH Fe(OH)3 Ca(OH)2

 NOMENCLATURA Estequiométrica Se nombran con la palabra “hidróxido”, precedida de los prefijos numerales: di, tri, tetra... y a continuación el nombre del metal. Ejemplos: Ca(OH)2: dihidróxido de calcio Pb(OH)4: tetrahidróxido de plomo NaOH: hidróxido de sodio NH4OH: hidróxido de amonio Stock Se nombran con la palabra “hidróxido”, seguida de la preposición “de”, a continuación el nombre del metal y entre paréntesis la valencia del elemento metálico en números romanos. Cuando los elementos tienen valencia única, ésta no se indica en el nombre del compuesto. Por ello no es necesario indicar la valencia del oxígeno. Ejemplos: Cr(OH)2: hidróxido de cromo(II) Cr(OH)3: hidróxido de cromo(III) Ca(OH)2: hidróxido de calcio NH4OH: hidróxido de amonio

9 Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

4.2. OXOÁCIDOS  FORMACIÓN   

Son compuestos ternarios, formados por H, O y un no metal (generalmente, con excepciones como el Cr, Mn,V) Tienen como fórmula general HaXbOc , siendo X el no metal. Se obtienen de sumar una molécula de un óxido no metálico más una o varias moléculas de agua. Ejemplo: N2O5 + H2O → H2N2O6 = HNO3  NOMENCLATURA

Tradicional Existe una gran variedad de oxoácidos. En este curso se estudiarán únicamente los que aparece en este resumen, que son los más frecuentes. I.- N, Cl, Br, I 1.3.5.7.-

X2O + H2 O X2O3 + H2O X2O5 + H2O X2O7 + H2O

→ → → →

H2X2O2 = HXO H2X2O4 = HXO2 H2X2O6 = HXO3 H2X2O8 = HXO4

ácido hipo-oso ácido -oso ácido -ico ácido per-ico

II.- S, Se Te 2.- XO + H2O → H2XO2 ácido hipo-oso 4.- XO2 + H2O → H2XO3 ácido –oso 6.- XO3 + H2O → H2XO4 ácido –ico III.- C, Si 4.- XO2 + H2O → H2XO3 Ácido –ico (en el caso del silicio, ácido metasilícico) IV.- P, As, Sb 1.- X2O + 3 H2O → H6X2O4 = H3XO2 ácido hipo-oso 3.- X2O3 + 3 H2O → H6X2O6 = H3XO3 ácido –oso 5.- X2O5 + 3 H2O → H6X2O8 = H3XO4 ácido –ico V.- Óxoácidos de cromo 3.- Cr2O3 + H2 O → HCrO2 : ácido cromoso 6.- CrO3 + H2 O → H2CrO4: ácido crómico 6.- 2 CrO3 + H2 O → H2Cr2O7 : ácido dicrómico VI.-Oxoácidos de manganeso 4.- MnO2 + H2O → H2Mn O3: ácido manganoso 6.- MnO3 + H2O → H2MnO4 : ácido mangánico 7.- Mn2O7 + H2O → HMnO4: ácido permangánico 10 Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

Estequiométrica  



Se escribe primero el número de hidrógenos que contiene el ácido, mediante la palabra “hidrógeno”, anteponiendo el prefijo de cantidad. A continuación, sin dejar espacios y entre paréntesis, se indica el número de oxígenos con un prefijo numeral seguido de la palabra “óxido”, y el elemento central, con su prefijo si procede, terminado en “ –ato”. No se ponen tildes en el nombre.

Ejemplos: H2SO4 : dihidrogeno(tetraoxidosulfato) HNO3: hidrogeno(trioxidonitrato) H2CO3: dihidrogeno(trioxidocarbonato) HClO: hidrogeno(oxidoclorato) H3PO4: trihidrogeno(tetraoxidofosfato) 4.3. OXOSALES  FORMACIÓN  Son combinaciones de varios átomos que resultan teóricamente de sustituir todos los hidrógenos de un ácido por metales o grupos electropositivos.  Se escriben colocando el metal o grupos electropositivos en el lugar del hidrógeno y a continuación el anión del oxoácido, intercambiando las valencias y simplificando si es posible. Ejemplos: Oxoácido

Oxosal

H2SO4 HClO3 H3PO4 H2SO3

Al2(SO4)3 KClO3 AlPO4 (NH4)2SO3

 NOMENCLATURA Stock 

Se nombran según la terminación del ácido (nomenclatura tradicional) del que proceden: Ácido terminado en:

Sal terminada en:

-OSO -ICO

-ITO -ATO

 La valencia del metal se especifica entre paréntesis y en números romanos, cuando sea variable. 11 Formulación y nomenclatura de la Química Inorgánica Normas IUPAC 2005

Ejemplos: Fe(NO3)2: nitrato de hierro (II) Ni2(SO4)3: sulfato de níquel(III) (NH4)2SO2: hiposulfito de amonio Na2CO3 : carbonato de sodio Fe(ClO4)3 : perclorato de hierro(III) CaSO4: sulfato de calcio...