nomenclatura de la química inorgánica

En esta notas sobre la formulación y nomenclatura inorgánica se intenta dar una visión casi completa para los estudios de secundaria y bachillerato, será el profesor el que en cada curso indique lo que debe conocer el alumnado. Con todo, debe tenerse en cuenta que algunas de las afirmaciones que se hacen son aproximadas y se modificarán en cursos superiores. En la actualidad se sigue un procedimiento basado en las normas de la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) [International Union Pure and Applied Chemistry], pero subsisten algunos nombres de una nomenclatura tradicional, actualmente en desuso, debido a su uso por la comunidad científica. NOMBRE Y SÍMBOLO DE LOS ÁTOMOS El nombre se escribe con minúscula, su símbolo está formado por una o dos letras (la primera mayúscula y la segunda minúscula). Se establece un símbolo de tres letras con el siguiente criterio: 0 = nil 1 = un 2 = bi 3 = tri 4 = quad 5 = pent 6 = hex 7 = sept 8 = oct 9 = enn Ejemplos: Z = 105; Su símbolo es Unp y el nombre es unnilpentio En ocasiones se quiere dar más información, como el número másico (A), el atómico (Z), la carga eléctrica (x ±) y el número de átomos que forma la especie (n). En este caso su símbolo es el siguiente: Sin tanto detalle se nombran los diferentes isótopos: 12C sería carbono–12. En el caso del hidrógeno, se admiten nombres identificativos: hidrógeno–1, 1 H es el protio, el hidrógeno – 2, 2 H es el deuterio y el hidrógeno – 3, 3 H, es el trítio NÚMEROS DE OXIDACIÓN Son números positivos o negativos que representan la carga que quedaría en el átomo o grupo de átomos si los pares electrónicos de cada enlace qué forma se asignaran al miembro más electronegativo del par de enlace. Convencionalmente se toma que: Elemento libre no combinado: Su estado de oxidación es cero. Se incluyen los elementos poli atómicos tales como H2, O2, etc. Iones monoatómicos simples: El número de oxidación corresponde al elemento del que deriva dicho ion. Iones poli atómicos: Se corresponde con la suma de los números de oxidación de cada elemento. Compuestos neutros: En todos la suma de los números de oxidación es cero. Esta regla permite deducir el número de oxidación de algún elemento si no lo conocemos previamente ELEMENTOS: Como norma general su fórmula es el símbolo del elemento, formado por una o dos letras (la primera mayúscula y la segunda minúscula). COMPUESTOS BINARIOS Cuando se quiere escribir la fórmula se tiene en cuenta lo siguiente: 1. Si se unen un metal y un no metal, elemento metálico se coloca a la izquierda y el no metálico a la derecha. 2. Si los dos son no metales, el orden de mayor a menor carácter metálico es el siguiente: F, O, Cl, Br, I, S, Se Te H, N, P, As, Sb, C, Si, B 3. Una vez escritos los símbolos, se les ponen como subíndices las valencias intercambiadas. Cuando la valencia de un elemento es "1", no es necesario escribir el subíndice correspondiente. 4. Siempre que se pueda, se simplificarán estas fórmulas, excepto en los casos particulares que se indicarán. Para nombrar a estos compuestos el elemento no metálico siempre se nombra terminando en – URO, excepto en los óxidos, y el menos electronegativo se cita a continuación por su nombre. La indicación de las proporciones de los constituyentes puede hacerse por dos procedimientos: FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA INORGÁNICA Método de Stock: consiste en expresar el número de oxidación del elemento entre paréntesis, en números romanos, a la derecha del mismo. Si el elemento actúa con una sola valencia no se pone. Método estequiométrico: consiste en anteponer prefijos griegos (mono, di, tri, …), que indican las proporciones en que se encuentran los elementos. Si resulta innecesario, el sufijo "mono" puede suprimirse. Combinaciones del hidrógeno con un metal Reciben el nombre general de hidruros. El estado de oxidación del hidrógeno es – I. La fórmula general es MHm, siendo M un metal de número de oxidación + m Fórmula Método de Stock Método estequiométrico NaH hidruro de sodio hidruro de sodio CaH2 hidruro de calcio dihidruro de calcio GaH3 hidruro de galio trihidruro de galio UH3 hidruro de uranio (III) trihidruro de uranio Combinaciones del hidrógeno con un no metal El hidrógeno está situado entre los no metales. En las combinaciones con los elementos: F, O, Cl, Br, I, At, S, Se, Te, el hidrógeno funciona con número de oxidación + I y, por tanto se escribe en primer lugar. En disolución acuosa los compuestos tienen propiedades ácidas y se denominan ácidos hidrácidos excepto para el oxígeno En estos compuestos el número de oxidación de F, Cl, Br, I es – I, y para O, S, Se y Te es – II. La fórmula general es HxX, siendo X un elemento no metálico de valencia –x Fórmula Método de Stock Método estequiométrico Disolución acuosa HF fluoruro de hidrógeno fluoruro de hidrógeno ácido fluorhídrico HCl cloruro de hidrógeno cloruro de hidrógeno ácido clorhídrico HBr bromuro de hidrógeno bromuro de hidrógeno ácido bromhídrico HI yoduro de hidrógeno yoduro de hidrógeno ácido yodhídrico H2O agua AGUA AGUA H2S sulfuro de hidrógeno sulfuro de dihidrógeno ácido sulfhídrico H2Se seleniuro de hidrógeno seleniuro de dihidrógeno ácido selenhídrico H2Te telururo de hidrógeno telururo de dihidrógeno ácido telurhídrico Para los elementos N, P, As, Sb, C, Si, B, el hidrógeno se escribe detrás del no metal, todos tienen nombre común (que es el que se usa), en el método estequiométrico se nombran iniciándolo por hidruro. Se forman muchos, pero los más comunes están en la tabla que sigue: La fórmula general es XHx, siendo X un elemento no metálico de valencia –x Fórmula Método estequiométrico Nombre común NH3 trihidruro de nitrógeno amoniaco PH3 trihidruro de fósforo fosfano(1) AsH3 trihidruro de arsénico arsano(2) SbH3 trihidruro de antimonio estibano(3) CH4 tetrahidruro de carbono metano SiH4 tetrahidruro de silicio silano BH3 trihidruro de fósforo borano (1) En muchos textos: fosfina, actualmente en desuso (2) En muchos textos: arsina, actualmente en desuso (3) En muchos textos: estibina, actualmente en desuso Combinaciones del oxígenoa. Óxidos El estado de oxidación del oxígeno es – II. La fórmula general es M2Om, siendo M un metal de número de oxidación + m, si se puede debe simplificarse la fórmula. Fórmula Método de Stock Método estequiométrico CaO óxido de calcio óxido de calcio TiO2 oxido de titanio (IV) dióxido de titanio Fe2O3 óxido de hierro (III) trióxido de dihierro SO2 óxido de azufre (IV) dióxido de azufre Cl2O7 óxido de cloro (VII) heptaóxido de dicloro PtO2 óxido de platino (IV) dióxido de platino Peróxidos Es el grupo O2 2 – . La fórmula general es M2(O2)m siendo M un metal de número de oxidación + m. Se puede simplificar la fórmula pero manteniendo siempre intacto el grupo (O2) Fórmula Nombre CaO2 peróxido de calcio Na2O2 peróxido de sodio Combinaciones de un metal con un no metal El metal se escribe a la izquierda de la fórmula y el no metal a la derecha de la fórmula. El no metal se termina en –URO. Su fórmula general es MxXm, siendo X un no metal de número de oxidación x y M un metal de número de oxidación + m Fórmula Método de Stock Método estequiométrico FeCl2 cloruro de hierro (II) dicloruro de hierro MnS sulfuro de manganeso (II) monoosulfuro de manganeso Mg3P2 fosfuro de magnesio difosfuro de trimagnesio NaCl cloruro de sodio cloruro de sodio CaBr2 bromuro de calcio dibromuro de calcio Ni2Se3 seleniuro de níquel (III) triseleniuro de diníquel Combinaciones de un no metal con un no metal De nuevo hay que tener en cuanta cual es el más metálico F, O, Cl, Br, I, S, Se Te H, N, P, As, Sb, C, Si, B Se termina en –URO el que esté más a la derecha en esta serie y, por tanto, primero se escribe el más metálico (más a la izquierda) y luego el menos metálico (más a la derecha) Su fórmula general es YxXy, siendo X e Y dos no metales de números de oxidación respectivos x e y Fórmula Método de Stock Método estequiométrico BrF5 fluoruro de bromo (V) pentafluoruro de bromo IBr3 bromuro de yodo (III) tribromuro de yodo SF6 fluoruro de azufre (VI) hexaflururo de azufre SiC carburo de silicio carburo de silicio PCl3 cloruro de fósforo (III) tricloruro de fósforo CS2 Sulfuro de carbono disulfuro de carbono Las combinaciones de los halógenos con el oxígeno se han denominado tradicionalmente óxidos del halógeno, aunque actualmente la IUPAC recomienda que se nombren como haluros de oxígeno, este procedimiento no está suficientemente extendido, por lo que usaremos el sistema tradicional Compuestos pseudobinarios Se consideran aquellos compuestos químicos que pueden considerarse binarios, pero la parte negativa o la positiva no son especies atómicas sino agregados atómicos. Aunque existen muchos, las especies más comunes son: Amonio: NH4 + Cianuro: CN Fórmula Método de Stock Método estequiométrico NH4Cl cloruro de amonio cloruro de amonio (NH4)2S sulfuro de amonio disulfuro de amonio KCN cianuro de potasio cianuro de potasio Fe(CN)3 cianuro de hierro (III) tricianuro de hierro HCN cianuro de hidrógeno* *En disolución acuosa se denomina ácido cianhídrico HIDRÓXIDOS: Contienen el anión hidróxido: OH – unido a un metal o grupo con número de oxidación positivo. Al ser negativo, el hidróxido se escribe a la derecha y se nombra diciendo hidróxido de (nombre del metal). La fórmula general será M(OH)m, siendo M un metal de número de oxidación + m Fórmula Método de Stock Método estequiométrico Co(OH)3 hidróxido de cobalto (III) trihidróxido de cobalto Ca(OH)2 hidróxido de calcio dihidróxido de calcio NH4(OH) Hidróxido de amonio Hg(OH) Hidróxido de mercurio (I) Hidróxido de mercurio ÁCIDOS Ácidos hidrácidos: son combinaciones de no metales con el hidrógeno (este actúa con valencia +I), los elementos que forman estos hidrácidos son F, Cl, Br, I, S, Se y Te. También se incluye el grupo CN – (cianuro). Se nombran acido [nombre no metal]–hídrico y su fórmula es HxX, siendo x la valencia del elemento no metálico Oxoácidos : Son compuestos con propiedades ácidas (tienen hidrógenos sustituibles y contienen oxígeno en la molécula. Su fórmula general es HaXbOc , donde X normalmente es un no metal y tiene número de oxidación positivo. Se suele usar la nomenclatura tradicional, pero debe conocerse la estequiométrica. En la tradicional, cuando el elemento X tiene más de un estado de oxidación, el menor se indica con la terminación –oso y la mayor –ico; si hay tres números de oxidación, al mayor se le asocia per–( elemento)–ico. Si hay cuatro números de oxidación, al menor de todos se le asocia hipo–(elemento)– oso. En la estequiométrica se pone un prefijo que indica el número de átomos de cada especie, terminando el central en – ato y cerrando el nombre con de prefijo– hidrógeno (Prefijo)–oxo–[No metal]– ato de (prefijo)–hidrógeno Fórmula Método tradicional Nomenclatura estequiométrica HClO Ácido hipocloroso Monoxoclorato(I) de hidrógeno HClO2 Ácido cloroso Dioxoclorato(III) de hidrógeno HClO3 Ácido clórico Trioxoclorato(V) de hidrógeno HClO4 Ácido perclórico Tetraoxoclorato(VII) de hidrógeno El bromo y el yodo forman los mismos ácidos que el cloro H2SO3 Ácido sulfuroso Trioxosulfato(IV) de hidrógeno H2SO4 Ácido sulfúrico Tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno El selenio y teluro forman los mismos ácidos que el azufre HNO2 Ácido nitroso Dioxonitrato(III) de hidrógeno HNO3 Ácido nítrico Trioxonitrato(V) de hidrógeno HPO3 Ácido metafosfórico Trioxofosfato(V) de hidrógeno H3PO3 Ácido fosforoso Trioxofosfato(III) de hidrógeno H3PO4 Ácido fosfórico Ácido ortofosfórico Tetraoxofosfato(V) de hidrógeno El arsénico forma los mismos ácidos que el fósforo H2CO3 Ácido carbónico Trioxocarbonato(IV) de hidrógeno H4SiO4 Ácido silícico Tetraoxosilicato(IV) de hidrógeno Existe otro grupo de ácidos diácidos o piroácidos estos pueden formarse fácilmente tomando dos moléculas del ácido de referencia y eliminando una molécula de agua. Ácido disulfúrico = 2(Ácido sulfúrico) – agua. 2·( H2SO4) – H2O) = H2S2O7 Algunos de los ácidos citados realmente no existen pero si sus sales, por tanto, es conveniente citarlos para poder formar las correspondientes sales: Ácido mangánico: H2MnO4 ; Ácido crómico: H2CrO4 [formalmente son como el ac. sulfúrico] Ácido permangánico: HMnO4 [formalmente como el ac. perclórico] Ácido dicrómico: H2Cr2O7 SALES Sales neutras: Puede considerarse que se forman por reacción química entre un ácido y un hidróxido. Ya se han visto las sales binarias (derivadas de los ácidos hidrácidos) (apartado 6.5) que corresponden a compuestos binarios de un metal y un no metal Las oxosales se derivan de los oxoácidos. No obstante, en ocasiones no existen los ácidos correspondientes pero si las sales que originan. Para hallar la fórmula se escribe primero el catión (derivado del hidróxido) y después el anión (derivado del ácido) intercambiando los números de oxidación y simplificando tal como se ha comentado previamente. Para nombrarlo, tanto en el método de Stock como en el estequiométrico se nombran primero el anión y después el catión (con los correspondientes prefijos en el método estequiométrico). Puesto que en la actualidad, la práctica habitual en la comunidad científica es usar el método de Stock, sólo usaremos este. [anión(–uro) (– ito) (–ato)] de [catión (nº oxidación en romanos)] Sales ácidas Se forman cuando no se sustituyen todos los hidrógenos del ácido poliprótico precursor. Se nombran como la correspondiente sal indicando la presencia de hidrógenos de dos modos a. anteponiendo la palabra hidrógeno con el prefijo griego que indica el número de hidrógenos (se omite si sólo puede haber uno) hidrogenosulfuro de sodio: NaHS dihidrógenofosfato de potasio: KH2PO4 b. poniendo la palabra ácido después de la palabra que indica el anión con el prefijo indicativo del número de hidrógenos presentes sulfuro ácido de sodio: NaHS fosfato diácido de potasio: KH2PO4 Existen algunos casos donde se usa, por costumbre, la nomenclatura tradicional. Se antepone el prefijo bi– a la palabra que reconoce el anión: bicarbonato de sodio: NaHCO3 bisulfito de potasio: NaHSO3 Fórmula Nombre Fórmula Nombre Fe(NO3)3 nitrato de hierro(III) NH4ClO4 perclorato de amonio Fe3(PO4)2 fosfato de hierro(II) PbSO4 sulfato de plomo(II) (NH4)2SO4 sulfato de amonio K2Cr2O7 dicromato de potasio K2CO3 carbonato de potasio ZnSO3 sulfito de cinc FePO4 fosfato de hierro(III) CuNO2 nitrito de cobre(I) Fe(NO2)3 nitrito de hierro(III) Ni(NO3)2 nitrato de níquel(II) Mg(NO2)2 nitrito de magnesio Cr2(SO4)3 sulfato de cromo(III) Al(NO3)3 nitrato de aluminio LiNO3 nitrato de litio Ba(NO3)2 nitrato de bario Li2SO3 sulfito de litio NiSO4 sulfato de níquel(II) Na2Cr2O7 dicromato de sodio Sr(ClO4)2 perclorato de estroncio KNO2 nitrito de potasio KClO3 clorato de potasio K3PO4 fosfato de potasio Fe2(SO3)3 sulfito de hierro(III) NH4MnO4 permanganato de amonio KNO3 nitrato de potasio CuCrO4 cromato de cobre(II) BaCrO4 cromato de bario FeSO4 sulfato de hierro(II) Na3PO4 fosfato de sodio NH4BrO3 bromato de amonio K2SO4 sulfato de potasio ZnCO3 carbonato de cinc NaNO2 nitrito de sodio Co(NO3)2 nitrato de cobalto(II) Ca3(PO4)2 fosfato de calcio Cd3(PO3)2 fosfito de cadmio Ba(NO2)2 nitrito de bario NaClO hipoclorito de sodio Ba(ClO2)2 clorito de bario Ba3(PO4)2 fosfato de bario Pb(CO3)2 carbonato de plomo(IV) HgNO3 nitrato de mercurio(I) LiNO2 nitrito de litio NaClO3 clorato de sodio Hg2SO3 sulfito de mercurio(I) CuSO4 sulfato de cobre(II) Mg(ClO4)2 perclorato de magnesio Ni(NO3)3 nitrato de níquel(III) Ca(ClO2)2 clorito de calcio Na2SO4 sulfato de sodio Sr(NO2)2 nitrito de estroncio Ti(NO3)2 nitrato de titanio(II) FeCO3 carbonato de hierro(II) Na2CrO4 cromato de sodio K2MnO4 manganato de potasio Na2SO3 sulfito de sodio NaMnO4 permanganato de sodio HgSO3 sulfito de mercurio(II) KBrO hipobromito de potasio Hg2CrO4 cromato de mercurio(I) Pb(HCO3)2 hidrogenocarbonato de plomo(II) Cr(HSO4)3 hidrogenosulfato de cromo(III) NaH2PO4 dihidrógenofosfato de sodio Fe(HS)2 hidrogenosulfuro de hierro(II) 10. COMPUESTOS DE ADICIÓN Son compuestos (sólidos la mayoría) que en su estructura incorporan sustancias distintas. Se nombran citando las dos sustancias y al final, entre paréntesis, se pone una fracción que indica la proporción en que intervienen. Si una de las sustancias es agua se termina en monohidrato, dihidrato, etc. IONES: Son especies cargadas eléctricamente por pérdida o ganancia de electrones. No existen aisladamente sino en asociación de iones de signo opuesto Cationes: Son especies mono o poliatómicas con carga positiva, M n+, donde M es una especie con tendencia a peder electrones (metales). Se nombran indicando ion nombre (n+) o también catión nombre (carga en nº romanos). Cuando la carga del ion no ofrece dudas se puede prescindir de ella. Fórmula Nombre Na + ion sodio catión sodio Cr 3 + ion cromo(+3) catión cromo(III) Cu 2 + ion cobre(+2) catión cobre(II) Al 3 + ion aluminio catión aluminio NH4 + ion amonio catión amonio H3O + ion oxónio catión oxónio Existen muchos más cationes poliatómicos, pero no son objeto de estudio en este curso Aniones: Son especies mono o poliatómicas con carga negativa, X x– Fórmula Nombre CaCl2·8NH3 cloruro de calcio – amoniaco (1/8) BiCl3·3PCl5 cloruro de bismuto(III) – cloruro de fósforo(V) (1/3) BF3·2H2O Fluoruro de boro–agua (1/2) ; fluoruro de boro dihidratao CuSO4·5H2O Sulfato de cobre(II)–agua (1/5) ; sulfato de cobre(II) pentahidratado Aniones monoatómicos: Se nombran indicando ion o anión y reemplazando la terminación del elemento por –URO, excepto para el oxígeno. En algunos casos se usan contracciones de los nombres. Muchos pueden considerarse como derivados de los ácidos hidrácidos. Fórmula Nombre Fórmula Nombre H – anión hidruro S 2 – anión sulfuro F – anión fluoruro Se 2 – anión seleniuro Cl – anión cloruro N 3 – anión nitruro Br – anión bromuro P 3 – anión fosfuro I – anión yoduro As 3 – anión arseniuro O 2 – anión óxido C 4 – anión carburo O2 2 – anión peróxido Aniones poliatómicos : Existe un gran número de aniones poliatómicos, entre ellos estudiaremos algún caso especial y los derivados de los ácidos. Casos particulares: Entre los muchos casos que existen destacaremos los siguientes, estos se tratan como si fuesen monoatómicos Anión hidróxido: OH – Anión cianuro: CN – Derivados de ácidos: Como norma general se cambian las terminaciones de los ácidos de acuerdo con la siguiente regla: Ácido anión – ico – ato – oso – ito Muchos pueden hallarse a partir de los correspondientes ácidos quitando de la fórmula iones H + y generando tantas cargas negativas como H + se quitan.