SesióN 3 QUÍMICA General PDF

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Práctica de laboratorio...

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Academia de Química

Departamento de Formación Básica ESIQIE

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA ACADEMIA DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL

Sesión No. 3

“NOMENCLATURA”

OBJETIVO GENERAL Captar la necesidad de aprender Nomenclatura Química, como una realidad derivada de nombrar correctamente a las especies químicas y comprender la necesidad de establecer y aceptar Normas Internacionales de Nomenclatura (IUPAC), captando la dificultad que entraña dicho problema en el caso de ser unas normas totalmente generales. OBJETIVOS PARTICULARES Conceptual: que los estudiantes logren interpretar y manejar conceptos elementales de Química y el lenguaje propio de la disciplina, imprescindibles para la continuidad de los aprendizajes de la misma. Procedimental: dotar a los estudiantes de herramientas para que estén en condiciones de formular y nombrar correctamente cualquier sustancia inorgánica así como llevar a cabo la clasificación, identificación y representación de las reacciones químicas Actitudinal: lograr una buena disposición hacia la incorporación de nuevos conocimientos, actitud crítica y compromiso como estudiante en su propia formación profesional INTRODUCCIÓN Se denomina NOMENCLATURA a un sistema de nombres establecidos según reglas fijadas de común acuerdo entre quienes las utilizan. Nomenclatura Trivial Históricamente a muchos compuestos químicos se les ha asignado nombres que carecen de lógica y que no proporcionan información sobre su composición, ya que esa denominación proviene del tiempo en que no existían reglas para nombrarlos, a este tipo de nominación se le llama nomenclatura trivial y como ejemplo tenemos: Yeso, alúmina, bórax, cal, sosa, salitre, sal, amoniaco, aceite de vitriolo, ácido muriático, gas de los pantanos, fosfina, silano, hidracina, aguardiente etc.

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En química al igual que en otras ciencias, la necesidad de una nomenclatura general se hizo sentir en cuanto aumentó el número de compuestos conocidos, y al mismo tiempo aumentaba el número de químicos en los diferentes países del mundo. En efecto, para facilitar la comunicación entre los químicos es indispensable un mismo compuesto con el mismo nombre; si no se cumple con este requisito, no habrá entendimiento ni intercambio posible. Imaginemos las situaciones que resultarían si para nombrar al mismo compuesto se utilizaran cuatro o cinco nombres diferentes; dos o más personas podrían hablar del mismo compuesto sin saberlo y la confusión sería grande. De aquí resulta la necesidad de establecer un sistema definido, uniforme y aceptable para nombrar las sustancias químicas. Las reglas o recomendaciones de nomenclatura actuales provienen de los acuerdos internacionales tomados en una asociación mundial de químicos, denominada International Unión of Pure and Applied Chemistry, conocida como IUPAC, por sus siglas en inglés. Por ahora, veremos solamente la nomenclatura inorgánica que atañe principalmente a los compuestos inorgánicos más comunes. GRUPO FUNCIONAL Función química: Son las propiedades comunes que caracterizan a un grupo de sustancias que tienen estructura semejante; es decir, que poseen un determinado grupo funcional. Cada grupo funcional determina las propiedades químicas de las sustancias que los poseen; es decir, determina su función química. Existen funciones en la química inorgánica y en la química orgánica y para comprender el término función podemos hacer una analogía con el concepto de familia. En una familia hay rasgos característicos que identifican a sus miembros, de la misma manera se podría afirmar que en las sustancias, tanto orgánicas como inorgánicas, existen agrupaciones de átomos, o grupo funcional, que debido a sus características comunes poseen un comportamiento típico. Si nos referimos a las funciones en química inorgánica, se pueden distinguir cinco grandes familias, las cuales poseen ramificaciones filiales y que se organizan de la siguiente manera: 1. Hidruros Metálicos (básicos) 2. Óxidos No metálico (ácidos) 3. Hidróxidos Página 2 de 12

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Hidrácidos 4. Ácidos Oxiácidos Binarias 5. Sales Oxisales Número de oxidación: Definiremos el número de oxidación de un elemento, como la carga aparente con la que un elemento trabaja dentro de un compuesto. Reglas para conocer el número de oxidación de un elemento en especies químicas poliatómicas El número de oxidación de los elementos en estado libre es cero. El número de oxidación del Hidrógeno en sus compuestos es +1, excepto en los Hidruros Metálicos, que es -1. En general, el número de oxidación del Oxígeno en sus compuestos es -2 a excepción de los Peróxidos, en los cuales es -1. El número de oxidación de los metales alcalinos (grupo I A) es siempre +1; el de los alcalino-terreos (grupo II A) es siempre +2. En las sales de hidrácidos, el número de oxidación de los halógenos (grupo VII A) es 1 y el número de oxidación de los anfígenos (grupo VI A) es -2. Los números de oxidación de los elementos restantes se determinan tomando en cuanta las reglas anteriores, considerando además que la suma algebraica de los números de oxidación de un compuesto neutro es cero, y en un ión es igual a su carga. Los elementos al reaccionar tienen una tendencia natural a ceder, captar o compartir electrones, dependiendo de su ubicación en la tabla periódica y en algunos casos del otro elemento con el que reaccionan. Así, los elementos que se encuentran a la izquierda del sistema periódico tienen tendencia solamente a ceder electrones, quedando cargados positivamente, por lo tanto la mayoría de los elementos que se encuentran a la derecha del sistema periódico tienen números de oxidación positivos y negativos. Una vez conocidos los números de oxidación de los elementos, podemos estudiar cómo se nombran los compuestos. Para simplificar, vamos a agruparlos, según el número de elementos que los forman en:

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Compuestos Binarios: Son aquellos compuestos formados por la combinación de dos elementos químicos. Compuestos Oxigenados: Como su nombre lo indica, son compuestos formados por un elemento químico y oxígeno. Tanto los óxidos metálicos como los no metálicos se nombran, según las instrucciones de la I.U.P.A.C., (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) utilizando la nomenclatura Stock y tradicional. Óxido Metálicos: Son compuestos formados por Oxígeno y por un metal, frecuentemente presentan enlaces de tipo iónico. Contienen el ión óxido O-2. Para nombrar estos compuestos, los números de oxidación se intercambian, usan tanto la nomenclatura tradicional como la nomenclatura stock. En la nomenclatura Stock, se escribe la palabra Óxido de y el nombre del metal sin terminación y con el estado de oxidación del metal entre paréntesis y con números romanos, a excepción de los metales que tengan sólo un estado de oxidación. En la nomenclatura tradicional, se escribe la palabra Óxido y el nombre del metal con la terminación correspondiente. Ejemplos: Fórmula Cu2O CuO PbO2 CaO

Stock Óxido de Cobre (I) Oxido de Cobre (II) Oxido de plomo (IV) Oxido de Calcio

Tradicional Óxido Cuproso Oxido Cúprico Oxido Plumboso Oxido Cálcico

Óxidos no Metálicos o Anhídridos: Son compuestos formados por un no metal y oxígeno. La naturaleza de su enlace es fundamentalmente covalente. Para nombrar estos compuestos, los números de oxidación se intercambian, usan tanto la nomenclatura tradicional como la nomenclatura stock. En la nomenclatura Stock, se escribe la palabra óxido de y el nombre del no metal sin terminación y con el estado de oxidación del no metal entre paréntesis y con números romanos, a excepción de los no metales que tengan sólo un estado de oxidación. En la nomenclatura tradicional, se escribe la palabra Anhídrido y el nombre del no metal con la terminación correspondiente. Ejemplos: Fórmula I2O7 Cl2O Cl2O3 Cl2O5

Stock Oxido de Iodo (VII) Oxido de Cloro (I) Oxido de Cloro (III) Oxido de Cloro (V)

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Tradicional Anhídrido Peryódico Anhídrido Hipocloroso Anhídrido Cloroso Anhídrido Clórico

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Peróxidos: Son compuestos que contienen el ión peróxido, O2-2, por lo tanto en estos compuestos el oxígeno se presenta con número de oxidación -1. Para nombrar estos compuestos, los números de oxidación se intercambian, usan sólo la nomenclatura stock, en la cual se escribe la palabra Peróxido de y el nombre del metal sin terminación. Ejemplos: Fórmula K2O2 N2O2 BaO2 CaO2

Nombre Peróxido de Potasio Peróxido de Sodio Peróxido de Bario Peróxido de Calcio

Compuestos Hidrogenados o Hídridos: Son aquellos compuestos formados por combinación de cualquier elemento químico con Hidrógeno. Hidruros: Son compuestos formados por Hidrógeno con número de oxidación -1, y un metal activo. Este puede ser un metal alcalino (grupo I A) alcalino-terreo (grupo II A), excepto Berilio y Magnesio o algunos del grupo III A, incluyendo los lantánidos. Estos compuestos poseen carácter salino y sus enlaces son de tipo iónico. Para nombrar estos compuestos, las valencias se intercambian, usan tanto la nomenclatura tradicional como la nomenclatura stock. En la nomenclatura Stock, se escribe la palabra Hidruro de y el nombre del metal sin terminación y con el estado de oxidación del metal entre paréntesis y con números romanos, a excepción de los metales que tengan sólo un estado de oxidación. En la nomenclatura tradicional, se escribe la palabra Hidruro y el nombre del metal con la terminación correspondiente. Ejemplo: Fórmula NaH CaH2 NiH2 HgH2

Stock Hidruro de Sodio Hidruro de Calcio Hidruro de Níquel (II) Hidruro de Mercurio (II)

Tradicional Hidruro Sódico Hidruro Cálcico Hidruro Niqueloso Hidruro Mercúrico

Hidridos Ácidos, Hidrácidos: Corresponden a compuestos formados por hidrógeno y un no metal que puede ser: F, Cl, Br, I con estado de oxidación -1 y Se, Te, S con estado de oxidación -2. Para nombrar estos compuestos, los números de oxidación se intercambian, usan tanto la nomenclatura tradicional como la nomenclatura stock. En la nomenclatura Stock, se agrega el sufijo uro a la raíz del no metal seguida de “de Hidrógeno”. En la nomenclatura tradicional, se nombran como “Ácido, la raíz del no metal y terminada en Hídrico”.

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Ejemplos: Fórmula H 2S HF H2Se HCl

Stock Sulfuro de Hidrógeno Fluoruro de Hidrógeno Selenuro de Hidrógeno Cloruro de Hidrógeno

Tradicional Ácido Sulfhídrico Ácido Fluorhídrico Ácido Selenhídrico Ácido Clorhídrico

Sales de Hidrácidos o Sales Binarias: Son compuestos formados por la combinación de un no metal (los mismos que para los ácidos binarios y con el mismo estado de oxidación) y un metal. Tienen solamente nomenclatura tradicional y en ésta, a la raíz del no metal se le agrega la terminación uro seguida de “de” y el nombre del metal con su estado de oxidación entre paréntesis y en números romanos. Si el elemento tiene sólo un estado de oxidación, éste no se escribe. Ejemplos: Fórmula NaI CsCl FeCl2 FeCl3

Stock Cloruro de sodio Cloruro de cesio Cloruro de hierro (II) Cloruro de hierro (III)

Nombre Ioduro de Sodio Cloruro de Cesio Cloruro ferroso Cloruro férrico

Compuestos Ternarios: Son aquellos compuestos formados por la combinación de tres elementos químicos. Hidróxidos: Son compuestos formados por la combinación de un óxido metálico y agua. Tienen nomenclatura stock y tradicional. En la nomenclatura stock se antepone la palabra “Hidróxido de” seguida del nombre del metal con su estado de oxidación entre paréntesis y con números romanos. En la nomenclatura tradicional, se antepone la palabra “Hidróxido” seguida del nombre del metal con su respectiva terminación Ejemplo: Fórmula KOH Fe(OH)2 Fe(OH)3 LiOH

Stock Hidróxido de Potasio Hidróxido de Hierro (II) Hidróxido de Hierro (III) Hidróxido de Litio

Tradicional Hidróxido Potásico Hidróxido Ferroso Hidróxido Férrico Hidróxido Lítico

Oxoácidos o Ácidos Ternarios: Son compuestos formados por la combinación de un Anhídrido u Óxido no Metálico y una, dos o tres moléculas de agua, si se agrega una Página 6 de 12

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molécula de agua, se antepone la palabra “meta” al nombre del no metal, si se agregan dos moléculas de agua, se antepone la palabra “piro” al nombre del no metal y si se agregan tres moléculas de agua, se antepone la palabra “orto” al nombre del no metal. Se nombran anteponiendo la palabra “Ácido”, seguida del nombre del no Metal con su respectiva terminación. Ejemplos: Fórmula HBO2 H3BO3 HNO2 H3PO4

Nombre Ácido Bórico Ácido Ortobórico Ácido Nítroso Ácido Fosfórico

Oxisales o Sales Ternarias: Son compuestos formados por la combinación de un Ácido Ternario y un Hidróxido. Tienen nomenclatura stock y tradicional. En la nomenclatura stock, se utiliza el nombre del no metal con la terminación “ato”, si actúa con el mayor estado de oxidación y la terminación “ito” si actúa con el menor número de oxidación, seguida del nombre del metal con su estado de oxidación entre paréntesis y con números romanos. En nomenclatura tradicional, se utiliza el nombre del no metal con la terminación “ato”, si actúa con el mayor estado de oxidación y la terminación “ito” si actúa con el menor número de oxidación, seguida del nombre del metal con su terminación correspondiente. Ejemplos: Fórmula CaCO3 Fe(NO3)3 Fe(NO3)2 Ca2(As2O7)

Stock Carbonato de Calcio Nitrato de hierro (III) Nitrato de hierro (II) Piroarseniato de Calcio

Tradicional Carbonato Cálcico Nitrito férrico Nitrato ferroso Piroarseniato Cálcico

Compuestos Cuaternarios: Son aquellos compuestos formados por la combinación de cuatro elementos químicos. Sales Ácidas: Son aquellos compuestos que poseen hidrógenos ácidos (hidrógenos unidos a un Oxígeno el cual se encuentra unido al no metal). Están formadas por un no metal (o grupo NH4+), hidrógeno, no metal y oxígeno. Se nombran de manera similar a los otros tipos de sales, intercalando la palabra hidrógeno, precedida del prefijo numérico correspondiente cuando sea necesario. (NOTA: antiguamente a estas sales se las nombraba intercalando la palabra “ácido” en lugar de Hidrógeno.)

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Ejemplos: Fórmula Ca(HSO4)2 KH2PO4 KHSO3 NaHSO3

Nombre Sulfato Hidrógeno de Calcio Fosfato Dihidrógeno de Calcio Sulfito Hidrógeno de Potasio Sulfito Ácido de Sodio

Oxisales de Amonio: Son compuestos formados por el radical amonio (NH4+), un no metal y oxígeno. Se nombran igual que el resto de las oxisales cambiando la terminación por “de amonio”. Ejemplos: Fórmula (NH4)2 SO4 NH4NO2 NH4NO3 (NH4)4Sb2O7

Nombre Sulfato de Amonio Nitrito de Amonio Nitrato de Amonio Piroantimoniato de Amonio

Sales Dobles: Son aquellos compuestos formados por dos cationes, un no metal y oxígeno. Se nombran igual que las otras sales, indicando el nombre de los dos cationes. Si es necesario se indican los estados de oxidación. El catión que se escribe primero en la formula se nombra al último. Ejemplos: Fórmula CaTi(SO4)3 Na2Ca(SO4)2 NH4MgAsO4 CaSn(SO4)3

Nombre Sulfato de Titanio (IV) y Calcio Sulfato de Calcio y Disodio Arseniato de Magnesio y Amonio Sulfato de Estaño (IV) y Calcio

ACTIVIDADES PREVIAS. Realizar una investigación bibliográfica sobre la nomenclatura de los siguientes grupos funcionales: Hidruros, óxidos metálicos y no metálicos, hidróxidos, ácidos hidrácidos y oxiácidos, sales binarias y oxisales. Para llevar a cabo esta investigación se recomienda realizar la lectura del Manual de “Nomenclatura Química Inorgánica” de las profesoras Laura R. Ortiz Esquivel y Dra. Ma. Elena Navarro Clemente. Página 8 de 12

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ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO Actividad 1 El profesor hará una exposición magistral de Reglas Generales de Nomenclatura, Actividad 2 El profesor entregará una hoja de trabajo enmicada y un kid de aniones y cationes. En la hoja de trabajo enmicada, agregar una gota de cada anión indicado sobre el plástico y posteriormente sobre esa misma gota sin tocarla agregar una gota de cada catión. NOMENCLATURA QUIMICA INORGANICA HOJA DE TRABAJO ANIONES & CATIONES Pb2+

Ag+

Hg2+

Cu2+

Fe3+

Sb3+

OHClIS2CrO42SO42SCN-

Aniones

Cationes

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Zn2+

Ba2+

Cd2+

Ni2+

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Actividad II Por equipo realizar las siguientes reacciones químicas para identificar compuestos inorgánicos formados experimentalmente siguiendo las normas de seguridad que apliquen en el laboratorio. 1. Toma con las pinzas un pedacito de cinta de magnesio y colócalo en la llama del mechero, retíralo hasta que adquiera un color rojo. 2. Coloca el residuo de la calcinación de la reacción anterior en un vaso de precipitados de capacidad de 10mL, adiciona 5 mL de agua destilada y 5 gotas de fenolfaleina y observa si cambia de color. 3. En el tubo de ensayo coloca 3 ml de agua oxigenada y agrega dos o tres gotas de solución de acido sulfúrico y dos o tres gotas de permanganato de potasio. Observa los cambios que ocurren. 4. Coloca en un tubo de ensaye 0.5g de Zn y agrégale 0.5mL de ácido clorhídrico. Observa. NOTA: No olvidar depositar todos los residuos en sus contenedores REPORTAR EN LA BITÁCORA  Escribir la fórmula y el nombre de los compuestos que resultan de la experimentación en la actividad 1 Pb2+

Ag+

Hg2+

Cu2+

Fe3+

OHClIS2CrO42SO42SCN-

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Sb3+

Zn2+

Ba2+

Cd2+

Ni2+

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 Escribir las ecuaciones químicas correspondientes a las distintas reacciones llevadas a cabo, empleando la simbología adecuada así como los nombres de reactivos y productos, y llenar la siguiente tabla.

 Escribe el nombre y la función química de los productos obtenidos escribiéndolos en la tabla siguiente Reactivo

Nombre

Función química

Producto

Nombre

Función química

 Contesta lo que se te solicita  ¿Por qué es necesario que exista un lenguaje universal para los compuestos químicos?  ¿Qué sucedería si no hubiera un lenguaje común para los compuestos químicos?  Lleva a cabo el llenado de la tabla Nombre común

Nombre según UIQPA

Fórmula Química

Cal Sosa Caustica Mármol NaCl Hidróxido de Potasio Acido Muriático CO2 Jugo gástrico Hidróxido de Aluminio NaHCO3

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Uso cotidiano

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 Escribe un ejemplo para cada grupo funcional con ayuda de la bibliografía recomendada. Grupo Funcional Ejemplo de compuestos Óxidos Metálicos Oxido No Metálicos Hidruros Metálicos Hidrácidos Hidróxidos Oxiácidos Sales binarias Oxisales  Después de identificar las funciones químicas inorgánicas, las reglas de nomenclatura y ejemplos tipo, completa la siguiente tabla en forma Formula 1.

LiOH

2.

SO2

3.

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