FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA EN QUÍMICA INORGÁNICA PDF

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El trabajo actual versa sobre la formulación y nomenclatura básica de la química inorgánica, explicando todos y cada uno de los nombres en dos diversas nomenclaturas....

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SEM I N ARI O FORM ULACI ÓN Y N OM EN CLATURA EN QUÍ MI CA I N ORGÁN I CA

I NTRODUCCI ÓN A medida que el número de sustancias conocidas por el hombre ha ido en aumento, los químicos se han visto obligados a redactar una serie de normas que permitan nombrar y escribir los compuestos. Es decir, ha sido necesario establecer un lenguaje químico suficientemente sistematizado que permita nombrar cada sustancia con un nombre unívoco y diferenciado. Con este fin se creó en la I.U.P.A.C. (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) la Comisión de Nomenclatura de Química Inorgánica, encargada de revisar, normalizar y actualizar la Nomenclatura Química. Estas normas, si bien no son obligatorias, si son recomendables. Con ellas se trata de evitar cada vez más el uso se sistemas de nomenclatura antiguos o clásicos, y aun hoy vigentes. Por ese motivo, en este seminario se presentarán, a modo comparativo, los tres sistemas empleados en la nomenclatura química: tradicional, Stock y sistemático.

N UMERO O ESTADO DE OXI DACI ÓN Es el número de cargas que tendría un átomo en una molécula (o en un compuesto iónico) si los electrones fueran transferidos completamente. Es una carga eléctrica ficticia que se asigna a cada átomo, y sólo en el caso de un ion de un solo átomo, corresponde a la carga eléctrica real del ion. Equivale a la capacidad de combinación de un elemento con signo + o -, dependiendo de si es el más electropositivo o más electronegativo de los dos que forman el enlace. Los estados de oxidación (e.o.) se asignan siempre por átomos. Existen una serie de reglas sencillas para la asignación del número de oxidación: 1) En los elementos libres (estado no combinado): cero Ejemplos: H2, Br2, Na, K, O2, S8, P4

e.o.: 0

2) Iones compuestos de un solo átomo: e.o. igual a la carga del ion. Ejemplos: Li+

e.o.: +1

Ba2+

e.o.: +2

O2-

e.o.: -2

3) Molécula neutra: el sumatorio de e.o.: 0 4) Ion poliatómico: el sumatorio de e.o. es igual a la carga neta del ión.

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica Ejemplos: NH4+:

N= -3, H= 4·(+1)= 4, sumatorio= -3+4= +1

2-

ej. Cr2O7 : 7·(-2) + 2·(x)= -2

x= +6

Cr2+6O7-2

5) Oxígeno: mayoría de compuestos: -2 (MgO, H2O) peróxido de hidrógeno (H2O2) e ión peróxido (O22-):-1 en combinaciones con el fluor: +2 6) Hidrógeno: e.o. +1 Enlazado a metales en compuestos binarios (LiH, CaH2....) e.o.: -1 En cuanto al resto de los elementos: 1) Metales alcalinos (grupo 1: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr): +1 2) Metales alcalinotérreos (grupo 2: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra): +2 3) Grupo 3: Sc, Y, La, Ac: +3 4) Lantanoides: Ce y Pr (+3 y +4), Nd (+2,+3 y +4), Pm (+3), Sm y Eu (+2, +3) Gd (+3), Tb y Dy (+3,+4), Ho y Er (+3), Tm y Yb (+2,+3), Lu (+3) 5) Actinoides: Th (+3 y +4), Pa (+3,+4 y +5), U, Np, Pu y Am (+3,+4,+5 y +6), Cm y Bk (+3 y +4), Cf, Es, Fm, Md (+3), Lo y Lr (?) 6) Grupo 4: Ti y Zr: +2, +3, +4 Hf: +3, +4 7) Grupo 5: +2, +3, +4 (también +5) Nb y Ta: +5 (también +3 y +4) 8) Grupo 6: Cr: +3 (también +2, +4, +5, +6) Mo y W: +3 y +6 (también +2, +4 y +5) 9) Grupo 7: Mn: +2, +4 (también +3, +5, +6, +7) Tc y Re: +4, +7 (también +5 y +6) 10) Grupos 8, 9, 10: Fe, Co, Ni: +2, +3 Ru, Os: +2 a +8 Rh, Ir: +3, +4, +6 Pd: +2 (también +4) Pt: +2, +4 y +6 11) Grupo 11: Cu: +1, +2 Ag: +1 Au: +1, +3

Seminario-2

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica 12) Grupo 12: Zn y Cd: +2 Hg: +1, +2 13) Grupo 13: Al y Ga: +3 B: +3 o –3 In y Tl: +1, +3 14) Grupo 14: C y Si: +4 y –4 Ge, Sn, Pb: +2, +4 15) Grupo 15: N y P: +3 y +5 (también N: +1, +2, +4, -3; P: +1, -3) 16) Grupo 16: S, Se, Te: +2, +4, +6, -2 Po: +2, +4 17) Grupo 17: F: -1 Cl, Br, I: -.negativos como iones haluro en compuestos: -1 -.positivos combinados con oxígeno (oxoaniones oxácidos: ClO-, ClO2-, ClO3-, ClO4-): +1, +3, +5, +7

y

FORMULACI ÓN 1. El componente electropositivo (catión) de la fórmula debe preceder al electronegativo, aunque en las lenguas latinas se sigue el orden contrario al nombrarlos. Existen algunas excepciones en los compuestos binarios entre no metales. Ejemplos: KBr

bromuro de potasio

CaO

óxido de calcio

NaNO3

nitrato de sodio

KH

hidruro de potasio

2. Como las moléculas son neutras (carga total nula), el número de oxidación aportado por la parte electronegativa debe ser igual, en valor absoluto, al aportado por la parte electropositiva. Para conseguirlo, el procedimiento más utilizado es intercambiar los números de oxidación, y como norma general, aunque con excepciones, simplificar los subíndices resultantes cuando sea posible. Ejemplos: Ca (2+) ; Cl (-1)

CaCl2

Pb (4+) ; O (-2)

Pb2O4

I

I2O7

(7+) ; O (-2)

PbO2

Seminario-3

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica

N OMENCLATURA a. Nom enclat ura sist em át ica. Se utilizan prefijos numerales griegos hasta doce, y de trece en adelante numeración arábiga: m ono, di, t ri, t et ra, pent a, hexa, hept a, oct a, enea, deca, endeca, dodeca, 13, 14, etc. Están permitidos también hem i para la relación 1:2 y sesqui para 2:3. Los grupos de átomos se indican mediante prefijos numéricos multiplicativos (bis, t ris, t et raquis, etc.) sobre todo si el nombre del grupo incluye otros prefijos numerales. Ejemplos: FeCl3 : tricloruro de hierro CaBr2 : dibromuro de calcio Cl2O5 : pentaóxido de dicloro Pb(OH)4 : tetrahidróxido de plomo Br2O7 : heptaóxido de dibromo N2O: monóxido de dinitrógeno o hemióxido de nitrógeno N2O3: trióxido de dinitrógeno o sesquióxido de nitrógeno b. Nom enclatura de St ock. Se coloca la valencia o número de oxidación en números romanos, entre paréntesis, a continuación del nombre del elemento. Cuando sea necesario se utiliza el número árabe cero. Si la valencia es constante no es necesario indicarla. Ejemplos: FeCl3 : cloruro de hierro (III) SnH2 : hidruro de estaño (II) Hg(OH)2 : hidróxido de mercurio (II) HClO2 : ácido dioxoclórico (III) H2SO4 : tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno N2O: óxido de nitrógeno (I) N2O3: óxido de nitrógeno (III) K4[Fe(CN)6]: hexacianoferrato (II) de potasio

Seminario-4

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica Na4[Ni(CN)4]: tetracianoniquelato (0) de sodio c. Nom enclat ura t radicional. Es el sistema más antiguo y consiste en designar el estado de mayor número de oxidación por la terminación ico y el de menor número de oxidación mediante la terminación oso; cuando existe un solo número de oxidación puede emplearse la terminación ico. La I.U.P.A.C. ha desaconsejado su utilización, pues es confusa cuando el elemento tiene más de dos números de oxidación, no es aplicable a los compuestos de coordinación y exige recordar todas los números de oxidación. Por tradición sigue utilizándose, pero es conveniente abandonarla. Ejemplos: FeCl3 : cloruro férrico CuO : óxido cúprico Pb(OH)2 : hidróxido plumboso HgH2 : hidruro mercúrico SnSO4 : sulfato estannoso

SUSTANCI AS SI MPLES Aquellas constituidas por átomos de un solo elemento. Ciertos elementos se presentan a veces en agrupaciones de distinto número de átomos, denominadas formas alotrópicas. Ciertos elementos presentan isótopos: átomos que tienen el mismo número atómico (número protones y electrones) pero distinto peso atómico (número de neutrones) Otras sustancias simples forman redes de un gran número de átomos: metales (enlace metálico) y otras sustancias simples como grafito, diamante, silicio, etc. Se representan mediante el símbolo del elemento. Ejemplos:

Sím bolo

N om br e t r a dicion a l

N om br e sist e m át ico

H2

hidrógeno

dihidrógeno

F2

fluor

difluor

Seminario-5

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica Cl2

cloro

dicloro

Br2

bromo

dibromo

I2

yodo

diyodo

N2

nitrógeno

dinitrógeno

O2

oxígeno

dioxígeno

ozono

trioxígeno

S8

azufre

ciclo-octaazufre

Sn

azufre

poliazufre

P4

fósforo blanco

tetrafósforo

deuterio

dideuterio

tritio

ditritio

alótropos O3

D2 o

2

T2 o

3

1H

isótopos 1H

COMBI NACI ONES BI NARI AS DE H I DRÓGENO: H I DRUROS El hidrógeno presenta la peculiaridad de poder ceder con facilidad su único electrón, pero también tiene la capacidad de captar un electrón de otro átomo para presentar estructura del gas noble helio. A estas combinaciones de H con cualquier otro elemento se les denominan hidruros, y pueden ser hidruros metálicos y no metálicos. H I DRUROS M ETÁLI COS Compuestos formados por un metal e hidrógeno. El hidrógeno actúa con número de oxidación -1. Formulación: el símbolo del metal precede al del H (intercambiar el número de oxidación). Nomenclatura: Hidruro ... Ejemplos:

Nomenclatura sistemática: dihidruro de plomo Nomenclatura de Stock: hidruro de plomo (II)

PbH2

Seminario-6

Nomenclatura tradicional: hidruro plumboso

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica

SnH4

N. sistemática: tetrahidruro de estaño N. de Stock: hidruro de estaño (IV) N. tradicional: hidruro estánnico

KH

N. sistemática: hidruro de potasio N. de Stock: hidruro de potasio N. tradicional: hidruro de potasio o hidruro potásico

H I DRUROS N O M ETÁLI COS Compuestos formados por hidrógeno y un no metal. En hidruros, y en general en todos los compuestos entre dos no metales, se escribe primero, y se nombra en segundo lugar, el elemento que aparece primero en la relación: B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F Hidruros de F, Cl, Br, I, Se, S, Te : (fluoruro, cloruro, ...).

terminación en uro de estos no metales

Las disoluciones acuosas de estos compuestos tienen carácter ácido y se les conoce vulgarmente como hidr á cidos: ácido no metal-hídrico Ejemplos:

HF : fluoruro de hidrógeno o ácido fluorhídrico en disolución acuosa (Fórmula real H2F2 sin simplificar) HCl: cloruro de hidrógeno o ácido clorhídrico en disolución acuosa. HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te HCN: cianuro de hidrógeno o ácido cianhídrico en disolución acuosa (ver aniones poliatómicos)

Hidruros de O, N, P, As, Sb, C, Si, B: nomenclatura sistemática o nombres propios aceptados por la I.U.P.A.C. H2 O

agua

NH3

amoníaco

trihidruro de nitrógeno

Seminario-7

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica N 2 H4

hidrazina

PH3

fosfina

trihidruro de fósforo

AsH3

arsina

trihidruro de arsénico

SbH3

estibina

trihidruro de antimonio

BH3

borano

trihidruro de boro

CH4

metano

tetrahidruro de carbono

SiH4

silano

tetrahidruro de silicio

Si2H6

disilano

hexahidruro de disilicio

B2H6

diborano

hexahidruro de diboro

P2H4

difosfina

tetrahidruro de difósforo

As2H4

diarsina

tetrahidruro de diarsénico

En los compuestos binarios entre no metales es preferible no emplear la nomenclatura de Stock, por eso no la utilizamos en los hidruros de los no metales.

COMBI NACI ONES BI NARI AS H I PERÓXI DOS

DE

OXÍ GENO: ÓXI DOS, PERÓXI DOS

E

ÓX I DOS Compuestos de oxígeno y cualquier otro elemento, metálico o no metálico. Oxígeno: número de oxidación -2. El O es el elemento más electronegativo a excepción del F. El elemento unido al oxígeno figura en primer lugar en la fórmula de los óxidos. Excepción:

OF2 O2F2

difluoruro de oxígeno difluoruro de dioxígeno

metálicos (básicos) Óxidos: no metálicos (ácidos)

Seminario-8

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica ÓX I DOS M ETÁLI COS U ÓX I DOS BÁSI COS Ejemplos:

CuO

PbO2

!

óxido de cobre (II)

!

monóxido de cobre

!

óxido cúprico

!

óxido de plomo (IV)

!

dióxido de plomo

!

óxido plúmbico

CaO

!

óxido de calcio en las tres nomenclaturas

!

también óxido cálcico en la tradicional

óxido de hierro (III)

! Fe2O3

! trióxido de dihierro o sesquióxido de hierro

! óxido férrico

ÓX I DOS ÁCI DOS U ÓX I DOS N O M ETÁLI COS Igual que los óxidos metálicos. La única diferencia, en la nomenclatura tradicional: anhídridos. Prefijos y terminaciones (nomenclatura tradicional): a) El no metal tiene dos números de oxidación distintos: - oso, - ico. (de menor a mayor). b) " "

"

"

3"

"

"

"

: hipo...oso, - oso, - ico.

c) " "

"

"

4"

"

"

"

: hipo...oso, - oso,- ico, per...ico.

La terminología clásica está “prohibida” por la I.U.P.A.C. pero sigue siendo utilizada por muchos libros de Química. Los nombres clásicos de los ácidos están relacionados con los anhídridos. Ejemplos:

As (+3, +5)

As2O3 anhídrido arsenioso As2O5

"

SO S (+2, +4, +6)

arsénico

anhídrido hiposulfuroso

SO2

"

sulfuroso

SO3

"

sulfúrico

Cl2O anhídrido hipocloroso Cl (+1, +3, +5, +7)

Cl2O3

"

cloroso

Cl2O5

"

clórico

Cl2O7

"

perclórico

Seminario-9

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica Ejemplos de las tres nomenclaturas: N. tradicional

N. de Stock

N. sistemática Cl2O7

heptaóxido de dicloro

óxido de cloro (VII)

anhídrido perclórico

SO

monóxido de azufre

óxido de azufre (II)

anhídrido sulfuroso

N2 O

monóxido de dinitrógeno

óxido de nitrógeno (I)

anhídrido hiponitroso

Ejemplos de la simplificación que supone el uso de las normas I.U.P.A.C.: N. de Stock

N. sistemática

N. tradicional

óxido de nitrógeno (I) óxido nitroso

N2 O

monóxido de dinitrógeno

NO

monóxido de nitrógeno

"

"

"

(II)

N2O3 trióxido de dinitrógeno

"

"

"

(III)

anhídrido nitroso

N2O4 tetraóxido de dinitrógeno

"

"

"

(IV)

tetróxido de nitrógeno

"

"

"

(IV)

dióxido de nitrógeno

"

"

(V)

NO2

dióxido de nitrógeno

N2O5 pentaóxido de dinitrógeno

"

óxido nítrico

anhídrido nítrico

PERÓX I DOS 2 O2 .

Compuestos formados por un metal con el ion peroxo,

El oxígeno presenta en este caso un número de oxidación de -1. Se conocen peróxidos de los metales de los grupos 1, 2, 11 y 12 del Sistema Periódico. Se forman y se nombran como los óxidos metálicos, sustituyendo el ion los óxidos metálicos por el ion

O

2 2

O 2 de

, y la palabra óxido por peróxido.

El subíndice 2 del ion peroxo no puede simplificarse. Este es un caso particular en el que no se utiliza la nomenclatura sistemática. Ejemplos: N. de Stock Li2O2

peróxido de litio

N. tradicional peróxido de litio

HgO2

"

" mercurio (II)

"

mercúrico

CaO2

"

" calcio

"

cálcico

ZnO2

"

" cinc

"

de cinc

Na2O2

"

" sodio

"

sódico

Cu2O2

"

" cobre (I)

"

cuproso

H2O2

"

" hidrógeno

Seminario-10

agua oxigenada

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica H I PERÓX I DOS o SUPERÓX I DOS Son la unión de metales alcalinos y alcalinotérreos más electropositivos (Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba) con el ion O 2 (hiperóxido). Los hiperóxidos son paramagnéticos, tienen un electrón desapareado. El subíndice 2 del ion hiperóxido no puede simplificarse. Las nomenclaturas Stock y sistemática coinciden, y tampoco se utiliza la nomenclatura sistemática. Ejemplos: NaO2 hiperóxido de sodio

RbO2 hiperóxido de rubidio

KO2 hiperóxido de potasio

CaO4 hiperóxido de calcio

OTRAS COMBI NACI ONES BI NARI AS COM PUESTOS METAL - N O M ETAL En la fórmula el símbolo del metal precede al del no metal. Los no metales actúan con el número de oxidación negativo. Los metales emplean números de oxidación positivos. Se nombran haciendo terminar en el sufijo uro el nombre del no metal y aplicando las normas para cada nomenclatura. Ejemplos: N. de Stock

N. sistemática

N. tradicional

FeF3

fluoruro de hierro (III)

trifluoruro de hierro

fluoruro férrico

BaCl2

cloruro de bario

dicloruro de bario

cloruro bárico

CuI

yoduro de cobre (I)

monoyoduro de cobre

yoduro cuproso

CoS

sulfuro de cobalto (II)

monosulfuro de cobalto

sulfuro cobaltoso

CaSe

seleniuro de calcio

seleniuro de calcio

seleniuro cálcico

Li3N

nitruro de litio

nitruro de trilitio

nitruro de litio

NiAs

arseniuro de níquel (III)

monoarseniuro de níquel

arseniuro niquélico

difosfuro de tricalcio

fosfuro cálcico

Ca3P2 fosfuro de calcio SnS

sulfuro de estaño (II)

monosulfuro de estaño

sulfuro estannoso

HgI2

yoduro de mercurio (II)

diyoduro de mercurio

yoduro mercúrico

MnBr2 bromuro de manganeso (II) dibromuro de manganeso bromuro manganoso

Seminario-11

Form ulación y Nom enclatura en Quím ica I norgánica COM PUESTOS N O M ETAL - N O M ETAL Se escribe primero, y se nombre en segundo lugar, el elemento que aparece primero en la siguiente secuencia: B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F (no sigue rigurosamente un orden creciente de electronegatividades). Se puede utilizar la nomenclatura de Stock pero se recomienda el uso exclusivo de la nomenclatura sistemática....