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FORMULACIÓN INORGÁNICA. REPASO PARA 2ºBACH QUÍMICA

Formulación compuestos inorgánicos IDEAS PREVIAS. 

Los átomos de los elementos químicos se unen para formar diferentes tipos de compuestos: binarios (HCl), ternarios (H2CO3), cuaternarios (NaHCO3), etcétera.



El numero de carga de un ión, número arábigo seguido de + o − y que coincide con la carga iónica del ión, se escribe entre paréntesis e inmediatamente después del nombre del ión, sin espacio entre ellos. Ejemplos: Na+ sodio(1+), NO3− trioxonitrato(1−), ...



El número o estado de oxidación de un elemento es la carga real o formal que tendría un átomo de ese elemento si su enlace fuera iónico.

NÚMEROS DE OXIDACIÓN MÁS USUALES METALES

+1

+2

+3

Li Litio Na Sodio K Potasio Rb Rubidio Cs Cesio Ag Plata

Be Berilio Mg Magnesio Ca Calcio Sr Estroncio Ba Bario Zn Zinc Cd Cadmio B (−3) Boro Al Aluminio

NO METALES

+1 +2

+1 +3

Au Oro

+2 +3

Fe Hierro Co Cobalto Ni Níquel

+2 +4

+2 +3 -----+6 (Cromatos y dicromatos) +2 +3 +6 (Manganato) +7 (permanganato)

−1 +1

Cu Cobre Hg Mercurio

−1

−2

H Hidrógeno (En hidruros −1)

F Flúor O Oxígeno (En peróxidos −1)

−4 +4

Sn Estaño Pb Plomo Pt Platino

−3 +3 +5

C (+ 2) Carbono Si Silicio N (+1,+2,+4) Nitrógeno P (+1) Fósforo As Arsénico Sb Antimonio

Cr Cromo

− + + +

2 2 4 6

S Azufre Se Selenio Te Teluro

Mn Manganeso

− + + + +

1 1 3 5 7

Cl Cloro Br Bromo I Yodo

El oxígeno con número de oxidación −1 y el mercurio +1 no existen como iones aislados, sino en agrupaciones diatómicas (dímeros) de fórmulas O2 2− y Hg2 2+, respectivamente. GRUPOS POLIATÓMICOS +1

NH4+ ión (catión) amonio

−1

CN

–

ión (anión) cianuro

Reglas para determinar el número de oxidación de un elemento dentro de una especie química 1. El número de oxidación de un ión simple coincide con su carga. Por ejemplo: Cu+2 [cobre(II)]. 2. El número de oxidación de un elemento en su estado natural (por ejemplo O2) es cero.

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3. El número de oxidación del oxígeno en sus compuestos es (–II), excepto en los peróxidos, que es (–I) y en la combinación con el flúor que es II. 2

Ejemplos:





2 

( N O 3 ) ; H 2 O 2 y O F 2

4. El número de oxidación del hidrógeno en la mayoría de sus combinaciones es I, excepto cuando está unido a átomos metálicos que entonces es (–I) (hidruros). Ejemplos:





2



H Cl y Ba H 2

5. El número de oxidación de los metales alcalinos es siempre I y el de los metales alcalino-térreos es siempre II. Ejemplos:





2



K Cl , y Ca Cl 2 .

6. El número de oxidación del F en los compuestos es siempre (–I). Ejemplo: Ejemplos:

2





2 

O F2

2 

( N O 3 ) ; H 2 O 2 y O F 2

7. En un compuesto neutro, la suma de los productos de los números de oxidación de cada elemento multiplicados por su respectivo subíndice, debe ser cero. En un ión poliatómico, esa suma debe ser igual a la carga neta del ión. SISTEMAS DE NOMECLATURA En el desarrollo de la nomenclatura química han surgido varios sistemas para la construcción de los nombres de los elementos y compuestos químicos. Cada uno de los sistemas tiene su propio conjunto de reglas. Algunos sistemas son de aplicación general; en cambio, otros han surgido de la necesidad de usar sistemas más especializados en áreas determinadas de la química. En concreto, en lo referente a la química inorgánica, tres son los sistemas principales de nomenclatura: la nomenclatura de composición o estequiométrica, la de sustitución y la de adición. La nomenclatura de adición es quizás la que puede usarse de forma más generalizada en química inorgánica. La nomenclatura de sustitución puede usarse en determinadas áreas. Estos dos sistemas requieren el conocimiento de la estructura de las especies químicas que van a ser nombradas. En cambio, la nomenclatura de composición puede usarse cuando no es necesario aportar información sobre la estructura de las sustancias, o no se conoce, y solo se indica la estequiometria o composición. Nomenclatura de composición o estequiométrica. Esta nomenclatura está basada en la composición no en la estructura. Por ello, indica la relación entre los átomos que forman el compuesto. La fórmula se lee de derecha a izquierda, estableciéndose la relación entre los átomos de tres formas diferentes: ─

Utilizando prefijos multiplicativos (mono-, di-, tri-, penta-, etc...). Ejemplo: Fe203 trióxido de dihierro. El prefijo se puede obviar, a menos que se desee resaltar la estequiometría del compuesto por que se esté comparando con otra del mismo elemento. Ejemplo: SnO, monóxido de estaño y SnO2, dióxido de estaño. Si la entidad que necesita el prefijo multiplicador es compleja se usa: bis, tris, tetrakis, pentakis, ...

─

Utilizando números de oxidación de los elementos mediante números romanos y metidos en un paréntesis (sistema de Stock). Ejemplo: Fe203 óxido de hierro(III). Cuando el elemento tenga un único número de oxidación no se indicará. Ejemplo: Na 2O óxido de sodio.

─

Utilizando el número de carga de los iones, mediante los números de Ewens-Basset: números arábigos seguido del signo correspondiente. Esta nomenclatura sólo es válida si el compuesto es iónico (metal y no metal). Ejemplo: Fe2O3, óxido de hierro(3+); CO2, no sería válido: óxido de carbono(4+).

Nomenclatura de adición. Considera que toda especie química es la suma de un átomo central (o más de uno) y varios átomos ligados asociados. No se usa para nombrar los compuestos binarios. Nomenclatura de sustitución. Considera que los compuestos que vamos a nombrar proceden de la sustitución de uno o más átomos de de otro compuesto considerado como precursor que tiene nombre especial. Ejemplo: si al H2O se le

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FORMULACIÓN INORGÁNICA. REPASO PARA 2ºBACH QUÍMICA

nombra oxidano, entonces el H 2O2 se le nombrará dioxidano; si el PH 3 se le nombra fosfano, al PHBrCl de le llamará bromoclorofosfano. La elección de uno u otro sistema dependerá del tipo de compuesto de que se trate y de si se tiene o no información sobre la estructura del mismo. FORMULACIÓN Y NOMECLATURA DE SUSTANCIAS SIMPLES ─

Los metales y gases monoatómicos se formulan utilizando el símbolo que representa a su elemento, y se nombran del mismo modo que el elemento. Ejemplos: Ag, plata; K, potasio; He, helio; ...

─

Las moléculas homonucleares (diatómicas o poliatómicas) se nombran con los prefijos mono-, di, tri-, penta-, ... (dependiendo del subíndice) , seguido del nombre del elemento. El prefijo “mono-” se usa solamente si el elemento no se encuentra habitualmente de forma monoatómica. Por otro lado, si el número de átomos del elemento es grande y desconocido, se puede usar el prefijo “poli-”. Fórmula

Nombre sistemático

Nombre alternativo aceptado

helio

P4

tetrafósforo

fósforo blanco

O

monooxígeno

S6

Hexaazufre

O2

dioxígeno

oxígeno

S8

Octaazufre

O3

trioxígeno

ozono

Sn

poliazufre

H

monohidrógeno

N

mononitrógeno

H2

dihidrógeno

N2

dinitrógeno

Fórmula

Nombre sistemático

He

Nombre alternativo aceptado

hidrógeno

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. Su uso está muy extendido. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE IONES 

Iones monoatómicos. Se formula utilizando el símbolo del elemento al que pertenecen y colocando a la derecha, en forma de superíndice, su carga eléctrica (primero el número y luego el signo). Si el valor numérico de la carga fuera el 1 no se escribiría el 1. Ejemplos: Cl−, Na+, S2−, Ca2+, O2−. El nombre del ión dependerá de si es anión o catión: Los aniones se designan usando la raíz del nombre del elemento a que pertenecen (a veces se usa el nombre latino, como sulfur- en lugar de "azufr-"), luego se añade el sufijo -uro y se termina con un paréntesis que contenga la carga anión (cuando el elemento del que procede el anión solo tiene una carga no suele usarse paréntesis. Ejemplos: Cl−, Cloruro(1−) o cloruro; S2−, Sulfuro(2−) o sulfuro. La excepción es el anión O2− que se nombra como óxido(2−) o simplemente óxido. El catión se nombra usando el nombre del elemento a que pertenece, seguido de un paréntesis que contenga la carga (que siempre ha de ponerse, aunque sea única). Ejemplos: Na+, sodio(1+); Ca2+, Calcio(2+).



Iones homopoliatómicos. Si el anión o catión llevara subíndice, este se indicará con el prefijo numeral correspondiente. Ejemplos: l3−, triyoduro(1−) o triyoduro; O2−, dióxido(1−) o superóxido; O2 2−, dióxido(2−) o peróxido; Hg2 2+, dimercurio(2+).



Iones heteropoliatómicos. Se formulan escribiendo primero el elemento menos electronegativo (a la derecha) (por convenio es el que está más abajo y a la izquierda de la tabla 1), luego el más electronegativo (a la izquierda) y por último se coloca a la derecha, en forma de superíndice, su carga eléctrica. Si el valor numérico de la carga fuera 1 no se escribiría el 1. Ejemplos: NH3+, H3O+, CO32−, NO3−. Una excepción al orden de electronegatividades es el ión OH − (que se escribe el O antes que el H). La nomenclatura de iones heteropoliatómicos es compleja y se verá más adelante. Por ahora conviene aprenderse los siguientes: NH4+, Azanio o amonio; H3O+, oxidanio u oxonio; CN −, cianuro; OH−, hidróxido.

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FORMULACIÓN INORGÁNICA. REPASO PARA 2ºBACH QUÍMICA

Tabla 1: Secuencia de electronegatividades según recomendaciones de a IUPAC. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS BINARIOS Como su propio nombre indica, estos compuestos están formados por dos elementos distintos. En estos casos, para escribir las fórmulas de los compuestos y nombrarlos en los distintos sistemas, hay que tener en cuenta la electronegatividad; así, un elemento será considerado el constituyente electropositivo y el otro el constituyente electronegativo. Para conocer cuál es el elemento más electronegativo y cual el menos (mas electropositivo), se debe utilizar el orden establecido en la tabla 1 de las recomendaciones de 2005 de la IUPAC. Se formulan escribiendo en primer lugar el elemento menos electronegativo (según la tabla adjunta) y luego el más electronegativo. Después se calculan los subíndices, recordando que ha de conseguirse la neutralidad eléctrica del compuesto. Ejemplo: La fórmula NaO es incorrecta pues: (1+) + (2−) ≠ 0; sin embargo, Na2O si es correcta: 2 ∙ (1+) + (2−) = 0. COMPUESTOS BINARIOS QUE LLEVAN OXIGENO Óxidos (metálicos y no metálicos) Son óxidos metálicos cuando el otro elemento es un metal y no metálicos si es un no metal. El oxígeno actúa con número de oxidación 2−. Se nombran según la nomenclatura de composición, utilizando el término óxido. Composición

Fórmula

Número de oxidación

Número de carga *

Na2O

Óxido de disodio

Óxido de sodio

Óxido de sodio

NiO

Óxido de níquel

Óxido de níquel(II)

Óxido de níquel(2+)

Trióxido de diníquel

Óxido de níquel(III)

Óxido de níquel(3+)

NO

Monóxido de nitrógeno

Óxido de nitrógeno(II)

−

NO2

Dióxido de nitrógeno

Óxido de nitrógeno(IV)

−

CO

Monóxido de carbono

Óxido de carbono(II)

−

Ni2O3

*

Prefijo multiplicador

No se escribe óxido de sodio(1+) porque el sodio sólo tiene una carga.

Nota: cuando el no metal pertenece al grupo 17 (halógenos), su combinación con el oxígeno se considera un haluro. Se formula escribiendo el O a la izquierda (por lo que no se puede nombrar como un óxido). Se nombra según la nomenclatura de composición: empezando con la raíz del nombre del halógeno, luego el sufijo -uro y por último el término oxígeno. Fórmula

Composición Prefijo multiplicador

Número de oxidación Fluoruro de oxígeno(II)*

OF2

Difluoruro de oxígeno

OCl2

Dicloruro de oxígeno

−

O3Cl2

Dicloruro de trioxígeno

−

O5Cl2

Dicloruro de pentaoxígeno

−

O7Cl2

Dicloruro de heptaoxígeno

−

*

Cuando el O se combina con el F actúa con 2+, pero con Cl, Br y I,al ser más electronegativos que ellos actúan con 2−.

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FORMULACIÓN INORGÁNICA. REPASO PARA 2ºBACH QUÍMICA

Peróxidos Son combinaciones del anión peróxido, O22−, (-O-O-), con un elemento metálico o no metálico. El anión peróxido también puede ser nombrado como dióxido(2−). En estos compuestos el oxígeno actúa con número de oxidación 1−, y no puede simplificarse el subíndice dos, que indica que hay dos oxígenos unidos, cuando se formule. Se puede usar la nomenclatura de composición, con los prefijos multiplicadores de igual manera que con los óxidos o la nomenclatura de número de oxidación o Stock, donde se nombran como peróxidos del elemento electropositivo, indicando su número de oxidación entre paréntesis en números romanos, si tiene varios; y en la nomenclatura de número de carga se denomina como dióxido(2−) del elemento electropositivo, indicando su número de carga entre paréntesis en números arábigos. Y sólo en casos muy determinados se admite la tradicional. Composición Fórmula

Na2O2

Prefijo multiplicador

Número de oxidación

Número de carga

Tradicional

Dióxido de disodio

Peróxido de sodio

Dióxido(2−) de sodio

−

Ba2(O2)2=BaO2

Dióxido de bario

Peróxido bario

Dióxido(2−) de bario

−

Fe2(O2)2=FeO2

Dióxido de hierro

Peróxido de hierro(II)

Dióxido(2−) de hierro(2+)

−

Fe2(O2)3=Fe2O6

Hexaóxido de dihierro

Peróxido de hierro(III)

Dióxido(2−) de hierro(3+)

−

H2O2

Dióxido de dihidrógeno

Peróxido de hidrógeno

Dióxido(2−) de hidrógeno

Agua oxigenada

EJERCICIOS 1.

Nombra los siguientes óxidos de todas las formas posibles.

Fórmula

Composición Prefijo multiplicador

Número de oxidación

Número de carga

SO3 PbO ZnO Li2O Mn2O7 OI2 SnO2 Al2O3 Cu2O CaO 2.

Nombra los siguientes peróxidos de todas las formas posibles.

Fórmula

Composición Prefijo multiplicador

Número de oxidación

Número de carga

Au2O2 CaO2 MgO2 Li2O2 Ni2O6 ZnO2 HgO2 CoO2

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FORMULACIÓN INORGÁNICA. REPASO PARA 2ºBACH QUÍMICA

3.

Rellena la siguiente tabla de óxidos y peróxidos.

Fórmula

Composición Prefijo multiplicador

Número de oxidación

Número de carga

P2O5 Peróxido de cobalto(III) Dióxido de plomo SnO2 Óxido de plomo(III) Dióxido(2−) de cromo(3+) Ag2O Óxido de Bromo(V) COMPUESTOS BINARIOS QUE LLEVAN HIDRÓGENO Hidruros (metálicos y no metálicos) En estos compuestos, el hidrógeno actúa con número de oxidación 1 −, sería el elemento más electronegativo, y el metal con alguno de sus números de oxidación positivo. Para conocer el número de oxidación del metal, hay que tener en cuenta que éste coincide con el número de átomos de hidrógeno, ya que la carga formal de la molécula debe ser cero. Se nombran según la nomenclatura de composición, utilizando el término hidruro. En algunos casos, además, puede usarse la nomenclatura de sustitución y la tradicional en casos muy determinados: NH3, amoniaco. Fórmula LiH

Composición Prefijo multiplicador

Número de oxidación

Número de carga

Sustitución

Hidruro de litio

Hidruro de litio

Hidruro de litio

−

CaH2

Hidruro de calcio

Hidruro de calcio

Hidruro de calcio

−

CuH

Hidruro de cobre

Hidruro de cobre(I)

Hidruro de cobre(1+)

−

CuH2

Dihidruro de cobre

Hidruro de cobre(II)

Hidruro de cobre(2+)

−

BH3

Trihidruro de boro

Hidruro de boro(III)

−

Borano

CH4

Tetrahidruro de carbono

Hidruro de carbono(IV)

−

Metano

SiH4

Tetrahidruro de silicio

Hidruro de silicio(IV)

−

Silano

NH3

Trihidruro de nitrógeno

Hidruro de nitrógeno(III)

−

Azano

PH3

Trihidruro de fósforo

Hidruro de fósforo(III)

−

Fosfano

AsH3

Trihidruro de arsénico

Hidruro de arsénico(III)

−

Arsano

SbH3

Trihidruro de antimonio

Hidruro de antimonio(III)

−

Estibano

Ácidos (hidrácidos) Son combinaciones bin arias del H con elementos del grupo 16 y 17. El hidrógeno actúa con número de oxidación 1+. Se nombran según la nomenclatura de composición: dando la terminación -uro a la raíz del elemento escrito a la derecha. En algunos casos puede usarse la de sustitución y la tradicional como en el caso del H2O: agua. Fórmula H2O

Composición Prefijo multiplicador

Número de oxidación

−

−

sustitución

tradicional

Oxidano

agua *

Sulfuro de dihidrógeno

Sulfuro de hidrógeno

Sulfano

Ácido sulfhídrico

H2Se

Seleniuro de dihidrógeno

Seleniuro de hidrógeno

Selano

Ácido selenhídrico

*

H2Te

Telururo de dihidrógeno

Telururo de hidrógeno

Telano

Ácido Telurhídrico

*

H2S

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HF

Fluoruro de hidrógeno

Fluoruro de hidrógeno

Fluorano

Ácido Fluorhídrico

HCl

Cloruro de hidrógeno

Cloruro de hidrógeno

Telano

Ácido clorhídrico

HBr

Bromuro de hidrógeno

Bromuro de h...