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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS 1 LA TABLA PERIÓDICA ........................................................................................................................... 2 2 SUSTANCIAS SIMPLES ............................................................................................................................ 6 3 COMBINACIONES BINARIAS. ............................................................................................................... 7 3.1 3.1.1 Haluros de hidrógeno e hidrácidos. ................................................................................................ 7 3.1.2 Hidruros no metálicos. .................................................................................................................... 8 3.1.3 Hidruros metálicos. ......................................................................................................................... 8 3.2 5 6 7 COMBINACIONES BINARIAS DEL OXÍGENO. ................................................................................................ 9 3.2.1 Óxidos básicos y óxidos ácidos. ...................................................................................................... 9 3.2.2 Peróxidos. ...................................................................................................................................... 12 3.3 4 COMBINACIONES BINARIAS DEL HIDRÓGENO ............................................................................................. 7 OTRAS COMBINACIONES BINARIAS. ......................................................................................................... 12 3.3.1 Combinación entre no metales con metales o sales binarias. ....................................................... 12 3.3.2 Combinación entre no metal con no metal .................................................................................... 14 COMBINACIONES TERNARIAS. ......................................................................................................... 15 4.1 HIDRÓXIDOS. ........................................................................................................................................... 15 4.2 ÁCIDOS OXÁCIDOS. .................................................................................................................................. 16 4.3 SALES DE LOS ÁCIDOS OXÁCIDOS U OXOSALES. ....................................................................................... 19 COMBINACIONES CUATERNARIAS ................................................................................................. 21 5.1 SALES ÁCIDAS. ......................................................................................................................................... 21 5.2 SALES HIDRATADAS. ................................................................................................................................ 22 IONES ......................................................................................................................................................... 22 6.1 CATIONES. ............................................................................................................................................... 22 6.2 ANIONES. ................................................................................................................................................. 23 OTRAS COMBINACIONES .................................................................................................................... 24 1 1 La tabla periódica Para empezar estos apuntes de formulación vamos a comenzar por la base de todo el sistema: la tabla periódica de los elementos. Normalmente, ésta se presenta separada en dos bloques donde los elementos que van desde el número 58 al 71 y del 90 al 103 se han dejado aparte. Reciben el nombre de tierras raras porque son poco habituales en la naturaleza, muchos de ellos se obtienen solamente en el laboratorio, y salvo alguna excepción no tienen ninguna relevancia en cuanto a su comportamiento químico. Si quisiéramos construir la tabla completa en un solo bloque no tendríamos más que partir el bloque superior entre la tercera y cuarta columnas empezando por la izquierda e insertar el bloque de tierras raras en la posición adecuada. Los elementos de la primera fila de las tierras raras se llaman lantánidos porque tendrían que ir a continuación del lantano (La), y los de la segunda fila son los actínidos porque tendrían que ir a continuación del actinio (Ac). Centrándonos en el bloque superior, los elementos se representan en una serie de filas y columnas. A cada fila se le llama periodo, y la tabla tiene elementos hasta el séptimo periodo. A cada columna se le llama grupo y hay 18 grupos (sin contar el bloque de las tierras raras). Los diferentes grupos reciben diferentes numeraciones. A continuación se exponen algunas de las numeraciones utilizadas. 2 Lo importante es distinguir que hay una serie de grupos principales (los dos de la izquierda y los 6 de la derecha, los más largos) y unos intermedios que llamamos metales de transición (del tercero al duodécimo contando desde la izquierda). Los grupos principales reciben diferentes nombre. El grupo del litio (Li) es el de los alcalinos, el del berilio (Be), alcalinotérreos, el del boro (B), térreos o boroideos, el del carbono (C), carbonoideos, el del nitrógeno (N), nitrogenoideos, el del oxígeno (O), anfígenos, el del flúor (F), halógenos, y el del helio (He), gases nobles. En la tabla periódica, aparte de la división entre tierras raras, metales de transición y grupos principales, se hacen otra serie de divisiones. Una de las divisiones consiste en diferenciar entre los metales y los no metales. Un elemento es más metálico, cuanto más hacia la izquierda y hacia abajo está, y más no metálico cuanto más a la derecha y arriba está. Punto y aparte son los gases nobles, que son elementos que se caracterizan por no reaccionar prácticamente con casi nada. La línea que divide estas dos zonas no es una línea claramente definida y está compuesta por elementos que tienen características intermedias. Estos elementos podrían ser boro (B), aluminio (Al), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As) y antimonio (Sb). Tanto el polonio (Po) como el astato (At) son elementos son radiactivos y de poca importancia en la química. En cada una de las casillas aparece un símbolo químico y una serie de datos. Estos suelen ser la masa atómica, expresada en umas, el número atómico y las valencias, pudiendo aparecer también la estructura electrónica, el estado en que se presentan a temperatura ambiente u otros datos como densidad, puntos de fusión y ebullición, etc. En principio, estos últimos datos no nos interesan, aunque ya estudiaremos más adelante como la tabla periódica no refleja más que la estructura electrónica de los átomos y cómo repercute esta estructura en las propiedades de los mismos. Aunque no es el objetivo de estos apuntes podemos repasar los conceptos de elemento, símbolo, valencia, compuesto y fórmula. Un elemento es una clase de átomos (y por lo tanto es algo teórico, es una clasificación que hacemos) que viene determinada por el número atómico, o número de protones que hay en el núcleo. Cuando el átomo no está cargado, el número de protones (o cargas positivas) coincide con el número de electrones (o cargas negativas) que hay en la corteza. En el núcleo, además de protones hay neutrones, partículas que no tienen carga pero sí masa, aproximadamente igual que los protones. Esto da lugar a los isótopos, átomos que a pesar de ser del mismo elemento (mismo número atómico – mismo número de protones) tienen distinta masa atómica (distinto número de neutrones). La masa atómica que aparece en la tabla periódica es una media de las masas atómicas de los diferentes isótopos que aparecen en la naturaleza, teniendo en cuenta la proporción que hay de 3 cada una de las especies. Esa es la razón de que aparezcan masas atómicas con números decimales. Los símbolos químicos que aparecen en las casillas son abreviaturas de los nombres de los elementos aceptadas internacionalmente, que normalmente coinciden con la o las iniciales del nombre, pero que otras veces derivan de otras palabras o idiomas. Las valencias, como ya se ha visto en clase no es más que una forma de expresar la capacidad de combinación de los diferentes elementos. Concretamente es el número de átomos de hidrógeno con los que es capaz de unirse un átomo del mismo. En la actualidad se prefiere utilizar el concepto de número de oxidación como expresión de la capacidad de combinación de un elemento. El número de oxidación de un elemento que forma parte de un compuesto, es la carga que debería tener un átomo de dicho elemento, suponiendo que todos los enlaces del compuesto fueran iónicos. Como esto no es un objetivo para este curso, vamos a dar unas sencillas reglas para calcular el estado de oxidación de cada elemento en las fórmulas. Los elementos libres (Cu, Fe, O2, N2, etc.), Tienen un número de oxidación igual a 0. El número de oxidación del oxígeno combinado es –2 excepto en los peróxidos que es –1. El número de oxidación del hidrógeno combinado es siempre +1, excepto en los hidruros metálicos que es –1. La suma algebraica de los números de oxidación multiplicados por los respectivos subíndices de todos los átomos que intervienen en una fórmula, debe ser 0 si se trata de un compuesto neutro. Si se trata de un ión, de una molécula o átomo cargado, debe coincidir con la carga de éste. Los compuestos químicos son las sustancias formadas por átomos de distintos elementos enlazados de forma estable. Cada compuesto se representa mediante una expresión abreviada que recibe el nombre de fórmula química, donde aparecen los símbolos de los elementos que forman el compuesto, con subíndices que indican el número de átomos que componen la molécula. Como veremos más adelante hay otras formas de expresar la composición de las moléculas, pero ahora nos centraremos en la que se llama fórmula molecular. Cuando escribamos una fórmula colocaremos en primer lugar los metales, y los no metales los colocaremos utilizando el siguiente orden, recomendado por la IUPAC. B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F 4 El primer objetivo que nos hemos de plantear es aprender de memoria los nombres de los elementos, los símbolos que los representan y las valencias de cada uno de ellos. Para simplificar la tarea nos plantearemos aprender solamente los elementos de los grupos principales y algunos metales de transición, que serán el cromo (Cr), manganeso (Mn), hierro (Fe), cobalto (Co), níquel (Ni), cobre (Cu), zinc (Zn), plata (Ag), cadmio (Cd), platino (Pt), oro (Au) y mercurio (Hg). Se recomienda aprender los nombres y los símbolos por grupos. La nomenclatura química consiste en una serie de reglas que permiten nombrar los distintos elementos y compuestos químicos. La formulación química consiste en una serie de reglas que permiten escribir abreviadamente los distintos elementos y compuestos químicos. El inconveniente que vamos a encontrar es que no solamente vamos a tener que aprender cómo se nombran los compuestos según la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry – Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), es decir, la nomenclatura aceptada internacionalmente que permite asignar nombres claros, unívocos y sistemáticos a los compuestos inorgánicos, sino que tendremos que aprender también los nombres tradicionales, ya que éstos se siguen utilizando habitualmente. Para organizar estos apuntes de nomenclatura y formulación química lo hemos hecho según el número de elementos que participan en el compuesto, dejando en último lugar los iones (especies químicas cargadas eléctricamente), tal como queda reflejado en el siguiente esquema: 1. Sustancias simples (1 elemento) 2. Combinaciones binarias (2 elementos) 2.1. Combinaciones binarias del hidrógeno 2.2. Combinaciones binarias del oxígeno 2.3. Otras combinaciones binarias 3. Combinaciones ternarias (3 elementos) 3.1. Hidróxidos 3.2. Ácidos oxácidos 3.3. Sales de ácidos oxácidos u oxosales 4. Combinaciones cuaternarias (4 elementos) 4.1. Sales ácidas 4.2. Sales hidratadas 5. Iones 5.1. Cationes 5.2. Aniones 5 2 Sustancias simples Como ya vimos en clase, una sustancia simple es una sustancia compuesta sólo por átomos del mismo elemento, pero eso no quiere decir que haya una sustancia por cada elemento, sino que puede haber varias dependiendo de cómo se agrupen los átomos. Para nombrar estas sustancias tenemos los nombres triviales, y los nombres sistemáticos, que no se utilizan habitualmente aunque es bueno conocerlos. En el nombre sistemático se expresa el número de átomos con un prefijo (mono-1, di-2, tri-3, tetra-4, penta-5, etc.). Cuando la molécula es de un solo átomo puede suprimirse el prefijo mono. Esto tiene sentido cuando hablamos de sustancias que se presentan en forma de moléculas, pero hay sustancias, como los metales, o los compuestos iónicos, que no forman moléculas, sino que tienen organizados sus átomos en mallas o redes, y que sus propiedades dependen de cómo esté organizada la red. Lo más correcto sería indicarlo con un subíndice n, si forma cadenas de longitud indeterminada, únicamente con el símbolo, como en los metales, o con alguna indicación que explique la estructura, como en el carbono grafito, o el carbono diamante. A continuación tenemos algunos ejemplos para entenderlo mejor. Fórmula Nombre trivial Nombre sistemático H2 Hidrógeno Dihidrógeno F2 Flúor Diflúor Cl2 Cloro Dicloro Br2 Bromo Dibromo I2 Yodo Diyodo N2 Nitrógeno Dinitrógeno O2 Oxígeno Dioxígeno O3 Ozono Trioxígeno S8 Azufre Ciclo-octaazufre Sn Azufre Poliazufre P4 Fósforo blanco Tetrafósforo He Helio Helio Ne Neón Neón Ca Calcio Calcio Fe Hierro Hierro En todas estas sustancias el estado de oxidación será 0. 6 3 Combinaciones binarias. Se llaman compuestos binarios los que tienen dos clases de átomos en su molécula. 3.1 Combinaciones binarias del hidrógeno Son las combinaciones del hidrógeno con otro elemento químico y podemos diferenciar 3 grandes grupos: compuestos con los elementos de los grupos del oxígeno y del flúor (haluros de hidrógeno o hidrácidos), compuestos con los no metales de los grupos del B, C y N (hidruros no metálicos), y compuestos con los metales (hidruros metálicos). 3.1.1 Haluros de hidrógeno e hidrácidos. Las combinaciones del hidrógenos con F, Cl, Br, I, S, Se y Te denominan hidrácidos, ya que se trata de sustancias que disueltas en agua dan soluciones ácidas. Formulación: La fórmula general es HnX, donde X es el símbolo del elemento, n es la valencia del elemento frente al hidrógeno y éste presenta el número de oxidación +1. H+l X-n = HnX Nomenclatura: Se nombran haciendo terminar en –uro la raíz latina del no metal, seguido de la expresión de hidrógeno. Si están en solución acuosa se nombran con la palabra ácido, seguida del nombre de la raíz latina del no metal terminado en –hídrico. Cuando los hidrácidos están en solución acuosa al lado de la fórmula es habitual indicarlo mediante símbolo aq entre paréntesis: HnX (aq) HnX NO METAL-URO DE HIDRÓGENO HnX (aq) ÁCIDO NO METAL-HÍDRICO Ejemplos: FORMULACIÓN FÓRMULA NOMBRE SISTEMÁTICO EN SOLUCIÓN ACUOSA H+1 F-1 HF Fluoruro de hidrógeno Ácido fluorhídrico H+1 Cl-1 HCl Cloruro de hidrógeno Ácido clorhídrico H+1 Br-1 HBr Bromuro de hidrógeno Ácido bromhídrico H+1 I-1 HI Yoduro de hidrógeno Ácido yodhídrico H+1 S-2 H2S Sulfuro de hidrógeno Ácido sulfhídrico H+1 Se-2 H2Se Seleniuro de hidrógeno Ácido selenhídrico H+1 Te-2 H2Te Telururo de hidrógeno Ácido telurhídrico 7 3.1.2 Hidruros no metálicos. Son las combinaciones de hidrógeno con el resto de los no metales. Se clasifican aparte ya que no presentan en agua propiedades ácidas. Formulación: Presentan la fórmula general, XHn donde X es el símbolo de elemento, n es la valencia de elemento frente al hidrógeno y éste presenta el estado de oxidación + 1. X-n H+1 = XHn Nomenclatura: Se nombran, siguiendo la nomenclatura sistemática, con la palabra -hidruro a la cual se antepone un prefijo numeral que indica el número de hidrógenos de la fórmula y a continuación la preposición de seguida del nombre del no metal. PREFIJO NUMERAL-HIDRURO DE NO METAL Ejemplos: FORMULACIÓN FÓRMULA NOMBRE TRADICIONAL NOMBRE SISTEMÁTICO H+1 O-2 H2O Agua N-3 H+1 NH3 Amoníaco Trihidruro de nitrógeno P-3 H+1 PH3 Fosfina Trihidruro de fósforo As-3 H+1 AsH3 Arsina Trihidruro de arsénico Sb-3 H+1 SbH3 Estibina Trihidruro de antimonio C-4 H+1 CH4 Metano Tetrahidruro de carbono Si-4 H+1 SiH4 Silano Tetrahidruro de silicio B-3 H+1 BH3 Borano Trihidruro de boro Nota importante: Aunque no se pida en clase que se aprenda lo referente a esta nota, hay más compuestos de nitrógeno (N), fósforo (P), silicio (Si) y en especial boro (B) que podemos considerar como hidruros y en los que participa más de un átomo de los nombrados anteriormente. Ejemplos: hidrazina (N2H4), difosfina (P2H4), disilano (Si2H6), trisilano (Si3H8), tetrasilano (Si4H10), diborano (B2H6), tetraborano (B4H10). 3.1.3 Hidruros metálicos. Son las combinaciones del hidrógeno con los metales. Formulación: Presentan la fórmula general, MHm, donde M es el símbolo del metal, m la valencia del metal frente al hidrógeno y éste presenta el estado de oxidación -1. M+m H-1 = MHm 8 Nomenclatura: Se nombran, siguiendo la nomenclatura sistema Stock, con la palabra hidruro y a continuación la preposición de seguida del nombre del metal. El número de oxidación del elemento se indica en números romanos y entre paréntesis inmediatamente después del nombre, solamente en el caso de que el elemento tenga más de un número de oxidación. HIDRURO DE METAL (Nº OX.) Ejemplos: FORMULACIÓN FÓRMULA NOMBRE SISTEMA STOCK Li+1 H-1 LiH Hidruro de litio Ca+2 H-1 CaH2 Hidruro de calcio U+3 H-1 UH3 Hidruro de uranio (III) Sn+4 H-1 SnH4 Hidruro de estaño (IV) Al+3 H-1 AlH3 Hidruro de aluminio Pb+4 H-1 PbH4 Hidruro de plomo (IV) 3.2 Combinaciones binarias del oxígeno. Las combinaciones binarias del oxígeno con otro elemento reciben en general el nombre de óxidos. Estudiaremos tres grandes grupos de óxidos: los óxidos básicos, los óxidos ácidos y los peróxidos. 3.2.1 Óxidos básicos y óxidos ácidos. Óxidos metálicos o básicos. Cuando el elemento que acompaña al oxígeno es un metal reciben el nombre de óxidos básicos porque pueden reaccionar con el agua formando bases o hidróxidos. Óxidos no metálicos o ácidos. Cuando el elemento que acompaña al oxígeno es un no metal reciben el nombre de óxidos ácidos porque pueden reaccionar con el agua formando ácidos oxácidos. Formulación: La formulación de un óxido consiste en escribir el símbolo del elemento (metal o no metal) seguido del símbolo del oxígeno. Sobre el símbolo de cada elemento se escribe el correspondiente número de oxidación (que no debe constar en la fórmula definitiva) y se colocan los subíndices necesarios para que la suma algebraica de todos los números de oxidación sea cero. (Se observa que el subíndice de cada uno coincide con la valencia del otro). A+a O-2 = A2Oa 9 Nomenclatura: Para dar nombre a los óxidos según la I.U.P.A.C. deben utilizarse las nomenclaturas sistemáticas, sistema estequiométrico o sistema Stock. - Nomenclatura de Stock: se nombran con la palabra óxido de, seguida del nombre del elemento, y a continuación el número de oxidación del elemento se indica en números romanos y entre paréntesis solamente en el caso de que el elemento tenga más de uno. Se recomienda utilizarla para nombrar óxidos básicos. ÓXIDO DE METAL (Nº OX.) - Nomenclatura estequiométrica: utiliza los prefijos numerales mono-, di-, tri-, tetra, penta-, hexa, hepta-, etc, (equivalentes a 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, respectivamente), para indicar las proporciones en que se encuentran los elementos. Si resulta innecesario el prefijo mono- puede omitirse. Se recomienda utilizarla para nombrar los óxidos ácidos. PREFIJO NUMERAL-ÓXIDO DE PREFIJO NUMERAL-NO METAL - Nomenclatura tradicional: Si se trata de un metal se nombra como óxido y si se trata de un no metal se nombra como anhídrido, además de las reglas que siguen a continuación: Cuando el elemento sólo tiene un número de oxidación, la fórmula del óxido se escribe óxido seguido de la raíz latina del nombre del metal (o bien anhídrido seguido de la raíz latina del no metal) terminada en -ico. Cuando el elemento tiene dos números de oxidación, cuando actúa con el inferior, a la raíz latina del elemento se añade la terminación -oso y cuando actúa con la superior se añade la terminación -ico. Si el elemento presenta tres números de oxidación, cuando actúa con el inferior, a la raíz latina se le aplica el prefijo hipo- y la terminación –oso, con el segundo grado de oxidación se le añade la terminación –oso solamente, y con el tercero y más alto estado de oxidación, se le añade la terminación –ico. Si el elemento presenta cuatro números de oxidación, cuando actúa con el inferior, a la raíz latina del nombre del elemento se le aplica el prefijo hipo- y la terminación –oso, con el segundo grado de oxidación se le añade la terminación –oso solamente, con el tercer estado de oxidación, se le añade la terminación –ico, y con el cuarto y más alto estado de oxidación se añade el prefijo per- y la terminación –ico. 10 NÚMERO DE OXIDACIÓN MÁS BAJO DE 4 METALES MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 NO METALES ÓXIDO HIPO-METAL-OSO (*) ANHÍDRIDO HIPO-NO METAL-OSO ÓXIDO METAL-OSO MÁS ALTO DE 2 Nº OX. ÚNICO MÁS ALTO DE 4 ANHÍDRIDO NO METAL-OSO ÓXIDO METAL-ICO ANHÍDRIDO NO METAL-ICO ÓXIDO PER-METÁL-ICO (*) ANHÍDRIDO PER-NO METAL-ICO (*) La mayor parte de los metales presentan solamente 2 estados de oxidación como máximo y no se utilizan prácticamente los prefijos hipoy per-. Ejemplos: Fórmula Nomenclatura sistemática Nomenclatura de Stock Nomenclatura Tradicional BeO Monóxido de berilio Óxido de berilio Óxido de berilio CaO Monóxido de calcio Óxido de calcio Óxido de calcio ZnO Monóxido de cinc Óxido de cinc Óxido de cinc Au2O Monóxido de dioro Óxido de oro (I) Óxido auroso Au2O3 Trióxido de dioro Óxido de oro (III) Óxido áurico HgO Monóxido de mercurio Óxido de mercurio (II) Óxido mercúrico Hg2O Monóxido de dimercurio Óxido de mercurio (I) Óxido mercurioso CrO Monóxido de cromo Óxido de cromo (II) Óxido cromoso (*) Cr2O3 Trióxido de dicromo Óxido de cromo (III) Óxido crómico (*) CrO3 Trióxido de monocromo Óxido de cromo (VI) Trióxido de cromo (anhídrido crómico) (*) (*) Según las reglas que hemos dado no se debería nombrar de esta manera. Los más estables son los óxidos de cromo (II) y cromo (III) y por eso se nombran así, como si sólo presentara 2 estados de oxidación. Fórmula Nomenclatura Sistemática Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional CO Monóxido de carbono Óxido de carbono (II) Anhídrido carbonoso CO2 Dióxido de carbono Óxido de carbono (IV) Anhídrido carbónico N2O Monóxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (I) Anhídrido hiponitroso N2O3 Trióxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (III) Anhídrido nitroso N2O5 Pentóxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (V) Anhídrido nítrico SO Monóxido de azufre Óxido de azufre (II) Anhídrido hiposulfuroso SO2 Dióxido de azufre Óxido de azufre (IV) Anhídrido sulfuroso SO3 Trióxido de azufre Óxido de azufre (VI) Anhídrido sulfúrico Cl2O Monóxido de dicloro Óxido de cloro (I) Anhídrido hipocloroso Cl2O3 Trióxido de dicloro Óxido de cloro (III) Anhídrido cloroso Cl2O5 Pentóxido de dicloro Óxido de cloro (V) Anhídrido clórico Cl2O7 Heptaóxido de dicloro Óxido de cloro (VII) Anhídrido perclórico 11 3.2.2 Peróxidos. Son combinaciones de un metal con el grupo peroxo: 022- . Hay que observar que en estos compuestos el número de oxidación del oxígeno es (-1). Formulación: Para formular estos compuestos se procede como para los óxidos, pero se debe tener en cuenta que el grupo peroxo es necesariamente diatómico, a la hora de simplificar los subíndices de la fórmula. M+m 022- = M2O2·m Nomenclatura: Para dar nombre a los peróxidos deben utilizarse las nomenclaturas sistemáticas, sistema estequiométrico o sistema Stock, preferiblemente ésta última, añadiendo el prefijo per- al nombre del óxido. PERÓXIDO DE METAL (Nº OX.) Ejemplos: FORMULACIÓN FÓRMULA NOMENCLATURA STOCK Li+1 O22- Li2O2 Peróxido de litio Mg+2 O22- Mg2O2 Peróxido de magnesio Cu+1 O22- Cu2O2 Peróxido de cobre (I) Cu+2 O22- CuO2 Peróxido de cobre (II) H+1 O22- H2O2 Peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) 3.3 Otras combinaciones binarias. 3.3.1 Combinación entre no metales con metales o sales binarias. Las combinaciones binarias de un no metal con un metal también se llaman sales binarias. Se puede considerar que se obtienen a partir de hidrácidos y de hidróxidos (que veremos más adelante) obteniéndose estas sales binarias y agua. n · M(OH)m + m · HnX = MnXm + nm · H2O Formulación: Para formular estos compuestos se escribe el símbolo del metal a la izquierda del símbolo del no metal. Sobre el símbolo de cada elemento se escribe el correspondiente número de oxidación (que no debe constar en la fórmula definitiva) y se colocan los 12 subíndices necesarios para que la suma algebraica de todos los números de oxidación sea cero. (Se observa que el subíndice de cada uno coincide con la valencia del otro). M+m X-n = MnXm Nomenclatura: Se les nombra, según la nomenclatura estequiométrica, añadiendo a la raíz latina del no metal la terminación -uro, seguido del nombre del metal, y utilizando los prefijos ya vistos para indicar el número de átomos que intervienen (mono-, di- tri-, etc.). En el caso de que el metal tenga varios números de oxidación se utiliza preferentemente el sistema de Stock como propone la I.U.P.A.C. En la nomenclatura tradicional se nombra con la raíz latina del no metal con la terminación –uro seguido del nombre del metal con los prefijos y sufijos utilizados en el apartado de los óxidos. Estequiométrica PREFIJO NUMERAL-NO METAL-URO DE PREFIJO NUMERAL-METAL Stock NO METAL-URO DE METAL (Nº OX.) Tradicional NÚMERO DE OXIDACIÓN SAL BINARIA MÁS BAJO DE 4 MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 NO METAL-URO HIPO-METAL-OSO (*) 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 MÁS ALTO DE 2 NO METAL-URO METAL-OSO Nº OX. ÚNICO MÁS ALTO DE 4 NO METAL-URO METAL-ICO NO METAL-URO PER-METÁLICO (*) (*) La mayor parte de los metales presentan solamente 2 estados de oxidación como máximo y no se utilizan prácticamente los prefijos hipoy per-. Ejemplos: Fórmula Nomenclatura estequiómétrica Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional MnS Sulfuro de manganeso Sulfuro de manganeso (II) Sulfuro manganoso (*) AlF3 Trifluoruro de aluminio Fluoruro de aluminio Fluoruro de aluminio CuI Yoduro de cobre Yoduro de cobre(I) Yoduro cuproso CuI2 Diyoduro de cobre Yoduro de cobre (II) Yoduro cúprico Cu2Te Telururo de dicobre Telururo de cobre(I) Telururo cuproso CuTe Telururo de cobre Telururo de cobre (II) Telururo cúprico FeCl2 Dicloruro de hierro Cloruro de hierro(II) Cloruro ferroso Fe2S3 Trisulfuro de dihierro Sulfuro de hierro(III) Cloruro férrico NaCl Cloruro de sodio Cloruro de sodio Cloruro sódico (sal común) (*) Los estados de oxidación más estables del manganeso son (II) y (IV). Por eso se nombra como manganoso, aunque pueda presentar otros estados de oxidación. 13 3.3.2 Combinación entre no metal con no metal Formulación: Se escriben los símbolos en el orden que ya se comentó al principio de estos apuntes. Sobre el símbolo de cada elemento se escribe el correspondiente número de oxidación (que no debe constar en la fórmula definitiva) y se colocan los subíndices necesarios para que la suma algebraica de todos los números de oxidación sea cero. Conviene recordar que el elemento que escribimos en primer lugar en la fórmula puede actuar con todos los números de oxidación positivos, mientras que el elemento que escribimos en segundo lugar, únicamente actúa con el número de oxidación negativo. A+a B-b = AbBa Nomenclatura: Se les nombra, según la nomenclatura estequiométrica, añadiendo a la raíz latina del no metal que aparece en segundo lugar la terminación -uro, seguido del nombre del no metal que aparece en primer lugar, y utilizando los prefijos ya vistos para indicar el número de átomos que intervienen. En el caso de que el no metal que aparece en primer lugar tenga varios números de oxidación se utiliza preferentemente el sistema Stock como propone la I.U.P.A.C. En la nomenclatura tradicional se nombra con la raíz latina del no metal con la terminación –uro seguido del nombre del metal con los prefijos y sufijos utilizados en el apartado de los óxidos. Estequiométrica PREFIJO NUMERAL-NO METAL-URO DE PREFIJO NUMERAL-NO METAL Stock NO METAL-URO DE NO METAL (Nº OX.) Tradicional NÚMERO DE OXIDACIÓN MÁS BAJO DE 4 COMPUESTO MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 NO METAL-URO HIPO-NO METAL-OSO 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 NO METAL-URO NO METAL-OSO MÁS ALTO DE 2 Nº OX. ÚNICO MÁS ALTO DE 4 NO METAL-URO NO METAL-ICO NO METAL-URO PER-NO METÁLICO Ejemplos: Fórmula Nomenclatura sistemática Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional B2S3 Trisulfuro de diboro Sulfuro de boro(III) Sulfuro bórico CS2 Disulfuro de carbono Sulfuro de carbono(IV) Sulfuro carbónico BP Fosfuro de boro Fosfuro de boro(III) Fosfuro bórico IF Monofluoruro de yodo Fluoruro de yodo (I) Fluoruro hipoyodoso IF7 Heptafluoruro de yodo Fluoruro de yodo (VII) Fluoruro peryódico 14 4 Combinaciones ternarias. Se llaman compuestos ternarios los que tienen tres clases de átomos en su molécula. 4.1 Hidróxidos. Son compuestos ternarios formados por la combinación de un catión metálico y el anión hidróxido OH-, y podríamos considerar que se obtienen al añadir agua a los óxidos metálicos. Si recordamos lo que habíamos dicho antes, los óxidos metálicos también se llamaban básicos porque al mezclarlos con agua dan soluciones de carácter básico. Los hidróxidos se caracterizan pues por ser compuestos básicos y también se llaman bases. M2Om + m · H2O = 2 · M(OH)m MOn + n H2O = M(OH)2n Formulación: Su formula general es M(OH)m donde M es el metal y m el número de oxidación del metal. Para formular estos compuestos se escribe el símbolo del metal seguido del anión hidróxido y se coloca sobre éste el subíndice necesario para neutralizar la carga del catión. Mm+ m (OH-) = M(OH)m Nomenclatura: En la nomenclatura sistemática se nombran como hidróxido de metal, utilizando los correspondientes prefijos numerales (mono-, di-, tri- tetra-, etc.), y según la nomenclatura de Stock se nombran con la palabra hidróxido seguida del nombre del metal indicando su número de oxidación. En la nomenclatura tradicional se nombran como hidróxido prefijometal-sufijo, siendo los prefijos y sufijos los utilizados anteriormente (hipo- -oso; -oso; -ico; per- -ico). Estequiométrica PREFIJO NUMERAL-HIDRÓXIDO DE PREFIJO NUMERAL-METAL Stock HIDRÓXIDO DE METAL (Nº OX.) Tradicional NÚMERO DE OXIDACIÓN MÁS BAJO DE 4 MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 MÁS ALTO DE 2 SAL BINARIA HIDRÓXIDO HIPO-METAL-OSO (*) HIDRÓXIDO METAL-OSO Nº OX. ÚNICO MÁS ALTO DE 4 HIDRÓXIDO METAL-ICO HIDRÓXIDO PER-METÁLICO (*) (*) La mayor parte de los metales presentan solamente 2 estados de oxidación como máximo y no se utilizan prácticamente los prefijos hipoy per-. 15 Ejemplos: Fórmula Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional Al(OH)3 Trihidróxido de aluminio Hidróxido de aluminio (III) Hidróxido alumínico Fe(OH)2 Dihidróxido de hierro Hidróxido de hierro (II) Hidróxido ferroso Fe(OH)3 Trihidróxido de hierro Hidróxido de hierro (III) Hidróxido férrico Cr(OH)3 Trihidróxido de cromo Hidróxido de cromo(III) Hidróxido crómico Ca(OH)2 Dihidróxido de calcio Hidróxido de calcio Hidróxido cálcico Cu(OH)2 Dihidróxido de cobre Hidróxido de cobre (II) Hidróxido cúprico CuOH Monohidróxido de cobre Hidróxido de cobre (I) Hidróxido cuproso AuOH Monohidróxido de oro Hidróxido de oro (I) Hidróxido auroso Au(OH)3 Trihidróxido de oro Hidróxido de oro (III) Hidróxido áurico Pt(OH)2 Dihidróxido de platino Hidróxido de platino (II) Hidróxido platinoso Pt(OH)4 Tetrahidróxido de platino Hidróxido de platino (IV) Hidróxido platínico LiOH Hidróxido de litio Hidróxido de litio Hidróxido de litio NaOH Hidróxido de sodio Hidróxido de sodio Hidróxido sódico (sosa) KOH Hidróxido de potasio Hidróxido de potasio Hidróxido potásico (potasa) 4.2 Ácidos oxácidos. Son compuestos ternarios con propiedades ácidas que contienen oxígeno en la molécula, y podemos considerar que se obtienen al añadir agua a los óxidos no metálicos (y a algunos óxidos de metales de transición). Tienen la fórmula general, HaXbOc donde X es generalmente un no metal, (pero también puede ser un metal de transición como V, Cr, Mo, W, Ru, etc., cuando actúan con números de oxidación superior a IV). X2Oc + c · H2O = 2 · HXOc XOc + c · H2O = H2XO2c Formulación: Para formular estos compuestos se formula el anión poliatómico con oxígeno y se añaden el número de iones hidrógeno necesarios para neutralizar la carga eléctrica. En la fórmula el hidrógeno debe aparecer delante del anión. XbOca- aH+ =HaXbOc 16 Nomenclatura: La mayoría de los ácidos se conocen desde hace mucho tiempo y poseen, por tanto, nombres tradicionales que son muy difíciles de cambiar debido al uso tan arraigado. La IUPAC, aunque recomienda que se nombren los ácidos oxácidos y (las sales) según la nomenclatura sistemática, admite la nomenclatura tradicional de la mayor parte de estas sustancias. Nomenclatura funcional: Se nombran con la palabra ácido seguido de un prefijo numeral que indica el número de átomos de oxígeno que intervienen en la molécula, seguido de la expresión –oxo-, un prefijo numeral que indica el número de átomos del átomo central que intervienen en la molécula (normalmente 1 y no se indica el prefijo mono-), la raíz latina del átomo central terminada en –ico y el nº de oxidación entre paréntesis. ÁCIDO PREFIJO NUMERAL-OXO-(PREFIJO NUMERAL)-NO METAL-ICO (Nº OX.) Nomenclatura de Stock: Se nombran comenzando con un prefijo numeral que indica el número de átomos de oxígeno que intervienen en la molécula, seguido de la expresión –oxo-, la raíz latina del átomo central terminada en –ato y el nº de oxidación entre paréntesis, a lo que se añade la expresión de hidrógeno. PREFIJO NUMERAL-OXO-(PREF. NUM.)-NO METAL-ATO (Nº OX) DE HIDRÓGENO Nomenclatura tradicional: Se nombran con la palabra ácido seguida del nombre de la raíz latina del no metal con los prefijos y sufijos utilizados en el óxido del que proceden. NÚMERO DE OXIDACIÓN MÁS BAJO DE 4 MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 MÁS ALTO DE 2 ÁCIDO OXÁCIDO ÁCIDO HIPO-NO METAL-OSO ÁCIDO NO METAL-OSO Nº OX. ÚNICO MÁS ALTO DE 4 ÁCIDO NO METAL-ICO ÁCIDO PER-NO METÁLICO 17 Ejemplos: Fórmula Nomenclatura funcional Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional H2CO2 Ácido monoxocarbónico (II) Monoxocarbonato (II) de hidrógeno Ácido carbonoso H2CO3 Ácido dioxocarbónico (IV) Dioxocarbonato (IV) de hidrógeno Ácido carbónico HNO Ácido monoxonítrico (I) Monoxonitrato (I) de hidrógeno Ácido hiponitroso HNO2 Ácido dioxonítrico (III) Dioxonitrato (III) de hidrógeno Ácido nitroso HNO3 Ácido trioxonítrico (V) Trioxonitrato (V) de hidrógeno Ácido nítrico H2SO2 Ácido dioxosulfúrico (II) Dioxosulfato (II) de hidrógeno Ácido hiposulfuroso H2SO3 Ácido trioxosulfúrico (IV) Trioxosulfato (IV) de hidrógeno Ácido sulfuroso H2SO4 Ácido tetraoxosulfúrico (VI) Tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno Ácido sulfúrico HClO Ácido monoxoclórico (I) Monoxoclorato (I) de hidrógeno Ácido hipocloroso HClO2 Ácido dioxoclórico (III) Dioxoclorato (III) de hidrógeno Ácido cloroso HClO3 Ácido trioxoclórico (V) Trioxoclorato (V) de hidrógeno Ácido clórico HClO4 Ácido tetroxoclórico (VII) Tetroxoclorato (VII) de hidrógeno Ácido perclórico Fórmula Nomenclatura funcional Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional H2MnO4 Ácido tetraoxomangánico (VI) Tetraoxomanganato (VI) de hidrógeno Ácido mangánico HMnO4 Ácido tetraoxomangánico (VII) Tetraoxomanganato (VII) de hidrógeno Ácido permangánico H2CrO4 Ácido tetraoxocrómico (VI) Tetraoxocromato (VI) de hidrógeno Ácido crómico H2Cr2O7 Ácido heptaoxodicrómico (VI) Heptaoxodicromato (VI) de hidrógeno Ácido dicrómico H2TcO4 Ácido tetraoxotecnécico (VI) Tetraoxotecnato (VI) de hidrógeno Ácido tecnécico HTcO4 Ácido tetraoxotecnécico (VII) Tetraoxotecnato (VII) de hidrógeno Ácido pertecnécico H2ReO4 Ácido tetraoxorrénico (VI) Tetraoxorrenato (VI) de hidrógeno Ácido rénico H2MoO4 Ácido tetraoxomolíbdico (VI) Tetraoxomolibdato (VI) de hidrógeno Ácido molíbdico H2WO4 Ácido tetraoxowolfrámico (VI) Tetraoxovolframato (VI) de hidrógeno Ácido wolfrámico H2B4O7 Ácido heptaoxotetrabórico (III) Heptaoxotetraborato (III) de hidrógeno Ácido tetrabórico Meta y ortoácidos. (Nota importante: No se pedirá en clase aprender la nomenclatura y formulación de los meta y ortoácidos, pero sí que es conveniente conocerla). Los oxácidos pueden ser considerados como productos de la reacción con el agua de los óxidos ácidos o anhídridos. Así pues, algunos oxácidos de algunos elementos son capaces de combinarse con más de una molécula de agua (como el fósforo (P), arsénico (As), antimonio (Sb), silicio (Si), boro (B), y alguno más). Se utilizan el prefijo meta- para indicar que es el de menor contenido en agua y el prefijo orto-, para indicar el de mayor contenido en agua. La forma meta se obtiene siguiendo la regla general ya vista, es decir, formulando el oxoanión y añadiendo iones hidrógeno hasta que el compuesto sea neutro. La forma orto se obtiene sumando una molécula de agua a la forma meta. reconocen porque suelen tener 3 ó 4 átomos de hidrógeno por molécula de ácido. 18 Se Ejemplos: ÓXIDO FOSFÓRICO ÁCIDO METAFOSFÓRICO P2O5 + H2O ÓXIDO SILÍCICO 2 · HPO3 ÁCIDO ORTOFOSFÓRICO + H2O ÁCIDO METASILÍCICO SiO2 + H2O H2SiO3 H3PO4 ÁCIDO ORTOSILÍCICO + H2O H4SiO4 Puesto que en general la forma orto es la más estable, se suele nombrar sin anteponer el prefijo orto, así los ejemplos anteriores pueden nombrarse ácido ortosilícico o ácido silícico, ácido ortofosfórico o ácido fosfórico. Diácido y piroácidos. (Nota importante: No se pedirá en clase aprender la nomenclatura y formulación de los diácidos y piroácidos, pero sí que es conveniente conocerla). Un oxácido con dos átomos de elemento no metálico por molécula recibe el nombre de diácido. Si se trata de los elementos que presentan las formas meta y orto, entonces se le llama piroácido. Para nombrar este tipo de ácidos se anteponen los prefijos di- y piro- al nombre de ácido. Podríamos suponer que se obtienen al reaccionar dos moléculas del ácido y desprenderse una molécula de agua: 2 · ÁCIDO – H2O = DIÁCIDO 2 · ORTOÁCIDO – H2O = PIROÁCIDO Ejemplos: ÁCIDO CRÓMICO DIMERIZACIÓN Y PÉRDIDA DE AGUA ÁCIDO DICRÓMICO H2CrO4 2 · H2CrO4 – H2O H2Cr2O7 ÁCIDO ORTOFOSFÓRICO DIMERIZACIÓN Y PÉRDIDA DE AGUA ÁCIDO PIROFOSFÓRICO H3PO4 2 · H3PO4 – H2O H4P2O7 4.3 Sales de los ácidos oxácidos u oxosales. Son los compuestos que proceden de sustituir los hidrógenos de los oxoácidos por cationes metálicos. Podríamos decir que se forman por reacción de un hidróxido metálico con un oxácido, obteniéndose la sal del correspondiente oxácido u oxosal y agua. a ·M(OH)m + m ·HaXbOc = Ma(XbOc)m + ma · H2O Formulación: Para formular estos compuestos se escribe el símbolo del catión metálico a la izquierda del símbolo del anión, ambos con su carga, (que no debe constar en la fórmula definitiva) y se colocan los subíndices necesarios para que la suma algebraica de todos los números de oxidación sea cero(se observa que el subíndice de cada ión coincide con la carga del otro). a · Mm+ m · XbOca- = Ma(XbOc)m 19 Nomenclatura sistemática de Stock: Se nombran comenzando con un prefijo numeral que indica el número de átomos de oxígeno que intervienen en la molécula, seguido de la expresión –oxo-, la raíz latina del átomo central terminada en –ato y el nº de oxidación entre paréntesis, a lo que se añade el nombre del metal y si hace falta el nº de oxidación de éste entre paréntesis. PREFIJO NUMERAL-OXO-(PREF. NUM.)-NO METAL-ATO (Nº OX) DE METAL (Nº OX.) Y si hiciera falta se añade otro prefijo numeral (bis-, tris-, tetrakis-, pentakis-, hexakis, etc.) para indicar que el anión (cuyo nombre se escribe entre paréntesis, entre corchetes para verlo más claro), o grupo de átomos que proceden del ácido, están repetidos varias veces. PREFIJO DEL ANIÓN[PREFIJO NUMERAL-OXO-(PREF. NUM.)-NO METAL-ATO (Nº OX)] DE METAL (Nº OX.) Nomenclatura tradicional: Se nombran con la raíz latina del no metal, acabada en los sufijos que se obtienen modificando el nombre de las terminaciones del ácido del cual proviene, de forma que: la terminación ~oso del ácido se transforma en -ito, y la terminación -ico del ácido se transforma en -ato. Los prefijos -hipo o -per , u otros que pudiera tener el óxido se mantienen si son necesarios. Por último se añade el nombre del metal con los prefijos y sufijos necesarios para expresar su estado de oxidación. NÚMERO DE OXIDACIÓN DEL NO METAL MÁS BAJO DE 4 MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 MÁS ALTO DE 2 SAL CON Nº OX, METAL ALTA HIPO-NO METAL-ITO METÁL-ICO NO METAL-ITO METAL-ICO Nº OX. ÚNICO MÁS ALTO DE 4 NO METAL-ATO METÁL-ICO PER-NO METÁLATO METAL-ICO NÚMERO DE OXIDACIÓN DEL NO METAL MÁS BAJO DE 4 MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 MÁS ALTO DE 2 SAL CON NºOX. METAL BAJA HIPO-NO METAL-ITO METÁL-OSO NO METAL-ITO METAL-OSO Nº OX. ÚNICO MÁS ALTO DE 4 NO METAL-ATO METÁL-OSO PER-NO METÁL-ATO METAL-OSO Ejemplos: Fórmula Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional Na2SO2 Dioxosulfato (II) de sodio Hiposulfito sódico Na2SO3 Trioxosulfato (IV) de sodio Sulfito sódico Na2SO4 Tetraoxosulfato (VI) de sodio Sulfato sódico Fe(ClO)2 Bis[monoxoclorato (I)] de hierro (II) Hipoclorito ferroso Fe(ClO2)2 Bis[dioxoclorato (III)] de hierro (II) Clorito ferroso Fe(ClO3)2 Bis[trioxoclorato (V)] de hierro (II) Clorato ferroso Fe(ClO4)2 Bis[tetroxoclorato (VII)] de hierro (II) Perclorato ferroso Fe(ClO)3 Tris[monoxoclorato (I)] de hierro (III) Hipoclorito férrico Fe(ClO3)3 Tris[dioxoclorato (III)] de hierro (III) Clorito férrico Fe(ClO3)3 Tris[trioxoclorato (V)] de hierro (III) Clorato férrico Fe(ClO4)3 Tris[tetroxoclorato (VII)] de hierro (III) Perclorato férrico 20 5 Combinaciones cuaternarias Se llaman compuestos cuaternarios los que tienen cuatro clases de átomos en su molécula y en general se llaman combinaciones superiores las que tienen varias clases de átomos en su constitución. 5.1 Sales ácidas. Se puede considerar que son sales de ácidos oxácidos donde no se han sustituido todos los hidrógenos por cationes metálicos. Se llaman sales ácidas porque en disolución el hidrógeno que presentan se puede liberar dando un carácter ácido a la misma. Formulación: d · Mm+ m · HaXbOcd- = Md(HaXbOc)m Nomenclatura sistemática de Stock: Se nombran igual que las oxosales indicando con un prefijo numeral y la palabra hidrógeno el número de hidrógenos que han quedado sin sustituir en la molécula de ácido. PREFIJO NUMERAL-HIDRÓGENO-PREFIJO NUMERAL-OXO-(PREF. NUM.)-NO METAL-ATO (Nº OX) DE METAL (Nº OX.) Y si hiciera falta se añade otro prefijo numeral (bis-, tris-, tetrakis-, pentakis-, hexakis, etc.) para indicar que el anión (cuyo nombre se escribe entre paréntesis, entre corchetes para verlo más claro), o grupo de átomos que proceden del ácido, están repetidos varias veces. PREFIJO DEL ANIÓN[PREFIJO NUMERAL-HIDRÓGENO-PREFIJO NUMERAL-OXO-(PREF. NUM.)-NO METAL-ATO (Nº OX)] DE METAL (Nº OX.) Nomenclatura tradicional. Se nombran igual que las oxosales pero añadimos el prefijo bi- para indicar que son sales ácidas. NÚMERO DE OXIDACIÓN DEL NO METAL MÁS BAJO DE 4 MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 MÁS ALTO DE 2 SAL CON Nº OX, METAL ALTA HIPO-BINO METAL-ITO METÁL-ICO BI-NO METAL-ITO METAL-ICO Nº OX. ÚNICO NÚMERO DE OXIDACIÓN DEL NO METAL MÁS BAJO DE 4 MÁS BAJO DE 3 2º MÁS BAJO DE 4 2º MÁS BAJO DE 3 MÁS BAJO DE 2 2º MÁS ALTO DE 4 MÁS ALTO DE 3 MÁS ALTO DE 2 BI-NO METAL-ATO METÁL-ICO SAL CON NºOX. METAL BAJA HIPO-BINO METAL-ITO METÁL-OSO BI-NO METAL-ITO METAL-OSO Nº OX. ÚNICO BI-NO METAL-ATO METÁL-OSO Ejemplos: Fórmula Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional NaHSO2 Hidrogenodioxosulfato (II) de sodio Hipobisulfito sódico NaHSO3 Hidrogenotrioxosulfato (IV) de sodio Bisulfito sódico NaHSO4 Hidrogenotetraoxosulfato (VI) de sodio Bisulfato sódico Fe(HSO4)2 Bis[hidrogenotetraoxosulfato (VI)] de hierro (II) Bisulfato ferroso Fe(HSO4)3 Tris[hidrogenotetraoxosulfato (VI)] de hierro (III) Bisulfato férrico NaH2PO4 Dihidrogenotetraoxosulfato (VI) de sodio Bifosfato sódico NaHCO3 Hidrogenotrioxocarbonato (IV) de sodio Bicarbonato sódico 21 5.2 Sales hidratadas. Puesto que las sales son compuestos iónicos, pueden cristalizar en medio acuoso, y a veces asimilan algunas moléculas de agua en su estructura de forma estequiométrica, es decir, siempre en la misma proporción. Formulación: SAL · n H2O Nomenclatura: Se nombran igual que las sales y se termina el nombre con un prefijo que indica el número de moléculas de agua que intervienen. NOMBRE DE LA SAL nHIDRATADO Ejemplos: FÓRMULA NOMBRE CaSO4 · 2 H2O Tetraoxosulfato (VI) de calcio dihidratado CuSO4 · 5 H2O Tetraoxosulfato (VI) de cobre (II) pentahidratado BaCl2 · 2 H2O Cloruro de bario dihidratado AlCl3 · 6 H2O Cloruro de aluminio hexahidratado 6 Iones Un ión es una especie química con carga eléctrica, positiva o negativa. Se clasifican en cationes (átomos o grupos de átomos con carga positiva) y aniones (átomos o grupos de átomos con carga negativa). En realidad, la nomenclatura que hemos visto hasta ahora podríamos haberla hecho considerando que los compuestos son la unión de un catión y un anión, lo que se entenderá cuando se vea cómo se nombran los iones, pero se ha preferido organizarla por el número de átomos y por la forma en que se obtienen los compuestos para comprender mejor la relación entre los diferentes grupos. 6.1 Cationes. Se llaman cationes a las especies químicas cargadas positivamente. Generalmente proceden de la pérdida de uno o más electrones por un átomo metálico y su carga coincide con el estado de oxidación. Para indicar la carga de catión se deben utilizar números arábigos y colocar el signo después como superíndices. Para nombrar estas especies químicas, se antepone el término catión o ión al nombre del elemento. Cuando el elemento puede actuar con diversos números de oxidación se usa la nomenclatura de Stock. En la nomenclatura tradicional se utilizan los sufijos que ya conocemos (-oso e –ico). 22 Ejemplos: CATIÓN NOMENCLATURA DE STOCK NOMENCLATURA TRADICIONAL H+ Ion hidrógeno Ion hidrógeno Li+ Ion litio Ion litio Cu+ Ion cobre (I) Ion cuproso Cu2+ Ion cobre (II) Ion cúprico Fe2+ Ion hierro (II) Ion ferroso Fe3+ Ion hierro (III) Ion férrico Hay bastantes compuestos, que disponen de pares de electrones no compartidos. Estos compuestos pueden unirse al ión hidrógeno mediante un enlace covalente dativo formando especies cargadas llamadas cationes poliatómicos. Se nombran añadiendo la terminación -onio a un prefijo indicativo del compuesto de procedencia. Esto no se va a exigir en clase, pero es conveniente conocerlo, y unos cuantos ejemplos pueden ser más esclarecedores. Ejemplos: CATIÓN NOMBRE CATIÓN NOMBRE NH4+ Ion amonio PH4+ Ion fosfonio AsH4+ Ion arsonio SbH4+ Ion estibonio H3O+ Ion oxonio H3S+ Ion sulfonio H3Se+ Ion selenonio H2F+ Ion fluoronio H2Br+ Ion bromonio H2I+ Ion yodonio 6.2 Aniones. Se llaman aniones a las especies químicas cargadas negativamente. Los más simples son los monoatómicos que proceden de la ganancia de uno o más electrones por un elemento electronegativo (para entendernos, un no metal). Se nombran con la palabra ion seguida de la raíz latina del nombre del elemento con la terminación -uro. Ejemplos: FÓRMULA NOMBRE FÓRMULA NOMBRE H- Ion hidruro F- Ion fluoruro Cl- Ion cloruro Br- Ion bromuro I- Ion yoduro S2- Ion sulfuro Se2- Ion seleniuro Te2- Ion telururo 23 El otro tipo de aniones habituales en la química inorgánica son los aniones poliatómicos con oxígeno u oxoaniones. Se trata aniones donde hay un átomo central (o varios) combinados con átomos de oxígeno. Para nombrarlos podemos usar la nomenclatura sistemática de Stock, con el uso de la palabra ion (o anión), prefijos numerales para indicar el número de oxígenos, la palabra –oxo, la raíz latina del elemento terminada en ato, y el número de oxidación entre paréntesis. También se puede utilizar la nomenclatura tradicional basada en los prefijos hipo- y per-, y los sufijos –oso e –ico. Con los siguientes ejemplos se verá claramente que ya hemos trabajado esta nomenclatura y no hace falta repetir las reglas. Ejemplos: Fórmula 2- CO2 - Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional Ion monoxocarbonato (II) Ion carbonito Fórmula Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional 2- Ion dioxocarbonato (IV) Ion carbonato - CO3 NO Ion monoxonitrato (I) Ion hiponitrito NO2 Ion dioxonitrato (III) Ion nitrito NO3- Ion trioxonitrato (V) Ion nitrato SO22- Ion dioxosulfato (II) Ion hiposulfito SO32- Ion trioxosulfato (IV) Ion sulfito SO42- Ion tetraoxosulfato (VI) Ion sulfato - Ion monoxoclorato (I) Ion hipoclorito ClO2- Ion dioxoclorato (III) Ion clorito ClO - - ClO3 Ion trioxoclorato (V) Ion clorato ClO4 Ion tetroxoclorato (VII) Ion perclorato MnO42- Ion tetraoxomanganato (VI) Ion manganato MnO4- Ion tetraoxomanganato (VII) Ion permanganato CrO42- Ion tetraoxocromato (VI) Ion cromato Cr2O72- Ion heptaoxodicromato (VI) Ion dicromato Por último nos quedan por ver los aniones donde intervienen un átomo central (o varios), el oxígeno y el hidrógeno, es decir, serán los aniones que aparentemente intervienen en las sales ácidas, y con unos pocos ejemplos puede ser suficiente para entender cómo se nombran estos iones. Ejemplos: Fórmula Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional HSO2- Ion hidrogenodioxosulfato (II) Ion hipobisulfito HSO3- Ion hidrogenotrioxosulfato (IV) Ion bisulfito HSO4- Ion hidrogenotetraoxosulfato (VI) Ion bisulfato H2PO4- Ion dihidrogenotetraoxosulfato (VI) Ion bifosfato HCO3- Ion hidrogenotrioxocarbonato (IV) Ion bicarbonato 7 Otras combinaciones Además de todos estos tipos de compuestos que hemos visto en estos apuntes existen otros como los óxidos dobles, hidróxidos dobles, sales dobles y triples, oxisales (combinación de un óxido y una sal), hidroxisales (combinación de un hidróxido con otros aniones), hiperóxidos, ozónidos, peroxoácidos, tioderivados, etc. que se salen fuera del objetivo de este curso. 24