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CAPITULO 2: ATOMOS, MOLECULAS E IONES
La teoría atómica de la materia
A principios del siglo XIX John Dalton después de analizar un gran número de observaciones,
planteó los siguientes postulados:
a) Cada elemento se compone de partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos
(indivisible).
b) Todos los átomos de un elemento dado son idénticos, los átomos de elementos
diferentes son diferentes y tienen propiedades distintas.
c) Los átomos de un elemento no se transforman en átomos diferentes durante las
reacciones químicas.
d) Cuando se combinan átomos de más de un elemento se forman compuestos, un
compuesto dado siempre tiene el mismo número relativo de los mismos átomos.
Según la teoría atómica de Dalton los átomos son los bloques de construcción básicos de la
materia, son las partículas más pequeñas de un elemento que conserva la identidad química del
elemento.
Estos postulados explican la ley de la composición constante y la ley de la conservación de la masa
que dice que la masa total de los materiales presentes después de una reacción química es la
misma que la masa total antes de la reacción.
Estructura atómica
Diversos experimentos posteriores (más de cien años después) a los postulados de Dalton
revelaron que los átomos tienen una estructura más compleja y que están formados por partículas
subatómicas. Estas partículas son el protón, el neutrón y el electrón.
El protón tiene carga eléctrica positiva, el electrón carga eléctrica negativa y el neutrón carga
eléctrica neutra. Los átomos tienen número iguales de protones y electrones, así que no tiene
carga eléctrica neta (son neutros).
Los protones y neutrones residen en el núcleo del átomo que es extremadamente pequeño,
prácticamente todo el volumen de un átomo es el espacio en el que residen los electrones; estos
son atraídos hacia los protones del núcleo por la fuerza que existe entre partículas de carga
opuesta.
La masa de los átomos es extremadamente pequeña del orden de 10-24g, por lo que, se utiliza una
unidad llamada unidad de masa atómica o uma, que es igual a 1,66054 x 10-24g. Las masas del
protón y del neutrón son casi iguales y ambas son mucho mayores que la del electrón (unas 2000
veces mayor), así que el núcleo contiene casi toda la masa del átomo.
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Partícula
Protón
Neutrón
Electrón
Carga
Positiva (1+)
Ninguna (neutro)
Negativa (1-)
Masa (uma)
1,0073
1,0087
5,486 x 10-4
Los átomos también son extremadamente pequeños en su mayor parte de 10-10m, por lo que, se
utiliza una unidad llamada angstrom (Å) que es 10-10m. Los diámetros de los núcleos atómicos es
del orden de 10-4 Å, o sea, 10000 veces menor que el del átomo.
Los electrones que ocupan casi todo el volumen del átomo desempeñan un papel protagónico en
las reacciones químicas.
Ejercicio: El diámetro de un átomo de carbono es de 1,54 Å. (a) Exprese este diámetro en
picómetros. (b) ¿Cuántos átomos de carbono podrían alinearse a lo ancho de una raya de lápiz que
tiene 0,20 mm de ancho? Respuestas: (a) 154 pm; (b) 1,3 x 106 átomos.
Isótopos, núcleos atómicos y números de masa
Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número de protones en el núcleo, además,
como el átomo es neutro, tienen el mismo número de electrones, pero pueden tener distinto
número de neutrones. Los átomos de un elemento que difieren en el número de neutrones se
llaman isótopos. Un átomo de un isótopo específico es un núclido. Así nos referiremos a un átomo
de 14C como núclido de 14C.
Debido a todo esto de definen dos números fundamentales en los átomos:
El número atómico y el número másico.
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Parámetro
Número atómico
Número másico
Símbolo
Z
A
Definición
Es igual al número de protones que tiene el núcleo de un
átomo.
Es igual al número de protones y neutrones que tiene el
núcleo de un átomo.
De ambas definiciones surge que la diferencia (A – Z) dá el número de neutrones que tiene un
átomo. Por convención estos parámetros se ubican al lado del símbolo E del elemento de la
siguiente manera:
El número atómico (Z) en el ángulo inferior izquierdo y el número másico (A) en el ángulo superior
izquierdo.
A
Por ejemplo: El helio con Z = 2 y A = 4 se representa:
E
4
He
Z
2
Por lo tanto, tiene dos protones, dos electrones y dos neutrones
Ejercicio tipo: ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en un átomo de 197Au?
Solución: el superíndice 197 es el número de masa, la suma de los números de protones y de
neutrones. Observando la tabla periódica el oro tiene número atómico de 79. Por tanto, un átomo
de 197Au tiene 79 protones, 79 electrones y 197 – 79 = 118 neutrones.
Ejercicio de aplicación: ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en un átomo de 138Ba?
Respuesta: 56 protones, 56 electrones y 82 neutrones.
Isótopos
De acuerdo con la definición de elemento, todos los átomos del mismo elemento tienen
necesariamente el mismo número atómico, pero puede tener distinto número másico, por
ejemplo: en la naturaleza existen tres clases diferentes de átomos de hidrógeno (hidrógeno,
deuterio y tritio), todos poseen Z = 1, pero A puede ser 1, 2 o 3. Los tres átomos tienen el mismo Z,
pertenecen al mismo elemento, pero difieren en A, se dice entonces que estos tres átomos son
isótopos entre sí. Los isótopos presentan las mismas propiedades químicas, pero difieren en sus
propiedades físicas. En la naturaleza existen mezclas isotópicas naturales que es constante para
cada elemento.
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Ejercicio tipo: El magnesio tiene tres isótopos, con números de masa 24, 25 y 26. (a) Escriba el
símbolo químico completo para cada uno; (b) ¿Cuántos neutrones hay en un núclido de cada
isótopo? Solución: (a) el magnesio tiene número atómico de 12, así que todos los átomos de
magnesio contienen 12 protones y 12 electrones. Por tanto, los tres isótopos se representan como
(b) El número de neutrones en cada isótopo es el número de masa menos el número de protones.
Por tanto, el número de neutrones en un núclido de cada isótopo es 12, 13 y 14, repectivamente.
Ejercicio de aplicación: Escriba el símbolo químico completo del núclido que contiene 82 protones,
82 electrones y 126 neutrones. Respuesta:
Unidad de masa atómica y masa atómica
Para expresar la masa de un átomo conviene usar la unidad de masa atómica (u) que se define así:
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La unidad de masa atómica (u) es la doceava parte de la masa de un átomo de carbono de número
másico 12. En la selección de la unidad se ha recurrido al isótopo más abundante en la naturaleza.
La mayor parte de los elementos se dan en la naturaleza como mezcla de isótopos. Podemos
determinar la masa atómica promedio de un elemento haciendo el promedio ponderado, este
número se denomina comúnmente peso atómico, por ejemplo: el carbono natural se compone de
98,93 % de 12C y de 1,07 % de 13C, por lo que, el peso atómico sería:
(0,9893)(12 uma) + (0,0107)(13,00335 uma) = 12,01 uma
Ejercicio tipo: En la naturaleza el cloro se encuentra 75,78 % como 35Cl, el cual tiene una masa
atómica de 34,969 uma, y 24,22 % como 37Cl que tiene una masa atómica de 36,966 uma. Calcule
la masa atómica promedio (es decir, el peso atómico) del cloro. Solución: La masa atómica media
se obtiene multiplicando la abundancia de cada isótopo por su masa atómica y sumando los
productos: masa atómica promedio = (0,7578)(34,969 uma) + (0,2422)(36,966 uma) = 26,50 uma +
8,953 uma = 35,45 uma.
Ejercicio de aplicación: Existen tres isótopos del silicio en la naturaleza: 28Si (92,23 %), que tiene
una masa de 27,97693 uma; 29Si (4,68 %) que tiene una masa de 28,97649 uma y 30Si (3,09 %), que
tiene una masa de 29,97377 uma. Calcule el peso atómico del silicio. Respuesta: 28,09 uma
La tabla periódica
Muchos elementos tienen notable similitud entre sí, por ejemplo el litio (Li), el sodio (Na) y el
potasio (K) son metales blandos muy reactivos; los elementos helio (He), neón (Ne) y argón (Ar)
son gases muy poco reactivos. Por lo tanto, si disponemos los elementos en orden de número
atómico creciente y colocando en columnas verticales los elementos que tienen propiedades
similares, se tiene lo que se conoce como tabla periódica. Para cada elemento de la tabla se da el
número atómico, el símbolo químico y el peso atómico, por ejemplo:
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Número atómico
K
Símbolo químico
39,0983
Peso atómico
Las columnas (verticales) se denominan grupos y las filas (horizontales) reciben el nombre de
períodos.
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Ejercicio tipo: ¿Cuál par de siguientes elementos esperaría usted que exhibiera la mayor similitud
entre sus propiedades químicas y físicas: Ba, Ca, F, He, Mg y P? Solución: Los elementos que están
en el mismo grupo de la tabla periódica tienen mayor probabilidad de exhibir propiedades
químicas y físicas similares. Por tanto, cabe esperar que el Ca y el Mg sean los más parecidos
porque están en el mismo grupo (grupo 2ª, el de los metales alcalino terreos).
Ejercicio de aplicación: Localice el sodio (Na) y el bromo (Br) en la tabla periódica. Dé el número
atómico de cada uno e indique si se trata de un metal, un metaloide o un no metal. Respuesta: Na,
con número atómico 11 es un metal; Br, con número atómico 35, es un metal.
Moléculas y fórmulas químicas
Muchos elementos se encuentran en la naturaleza en forma molecular, es decir, con dos o más
átomos del mismo tipo enlazados entre sí. Poe ejemplo, el oxígeno está presente en una molécula
que contiene dos átomos y se representa con la fórmula química O2, el subíndice indica el número
de átomos. El oxígeno también existe en otra forma molecular llamada ozono, que consiste en tres
átomos de oxígeno, o sea, O3. Aunque ambos tienen átomos de oxígeno sus propiedades son muy
diferentes, por ejemplo el oxígeno es indispensable para la vida y el ozono es tóxico, el oxígeno es
inodoro y el ozono tiene olor acre fuerte.
Los compuestos que están formados por moléculas se denominan compuestos moleculares y
contienen más de un tipo de átomo, por ejemplo una molécula de agua consisten en dos átomos
de hidrógeno y uno de oxígeno, por tanto se representa con la formula química H 2O.
Representación de moléculas
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La fórmula molecular de una sustancia resume la composición, pero no muestra cómo se unen los
átomos para formar la molécula. La fórmula estructural muestra cuáles átomos están unidos a
cuales dentro de la molécula, por ejemplo:
H
O
H
O
H
O
H
Agua
H
H
C
H
H
Agua oxigenada
Metano
Por lo regular una fórmula estructural no muestra la geometría real de la molécula, esta se puede
representar así:
Iones y compuestos iónicos
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El núcleo de un átomo no cambia en los procesos químicos, pero los átomos pueden adquirir o
perder electrones fácilmente. Si a un átomo neutro le quitamos o le agregamos electrones se
forma una partícula cargada llamada ion. Un ion con carga positiva se denomina catión, uno con
carga negativa es un anión. La carga neta de un ion se representa con un superíndice: +, 2+, 3+
que representa la pérdida de 1, 2 o 3 electrones. Los superíndices: -, 2-, 3- representan la ganancia
de 1, 2 o 3 electrones.
A continuación mostramos esquemáticamente la formación del ion Na+ a partir del átomo de
sodio.
El cloro con 17 protones y 17 electrones a menudo gana 1 electrón para producir el ion Cl -
En general los átomos metálicos tienden a perder electrones para formar cationes y los átomos no
metálicos tienden a ganar electrones para formar aniones.
Ejercicio tipo: Escriba los símbolos químicos incluido el número de masa, para los siguientes iones:
(a) el ion con 22 protones, 26 neutrones y 19 electrones; (b) el ion azufre que contiene 16
neutrones y 18 electrones. Solución: (a) El número de protones 22 es el número atómico del
elemento así que se trata del titanio (Ti). El número de masa de este isótopo es 22 + 26 = 48. Dado
que el ion tiene tres protones más que electrones, tiene una carga neta de 3+. Por tanto, el
símbolo para el ion es 48Ti3+. (b) Consultando la tabla periódica el azufre (S) tiene número atómico
16, o sea, tiene 16 protones. Nos dicen que tiene 16 neutrones, por lo que, el número másico es
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16 + 16 = 32. Dado que el ion tiene 16 protones y 18 electrones, su carga neta es 2-. Por tanto, el
símbolo del ion es 32S2-.
Ejercicio de aplicación: ¿Cuántos protones y electrones tiene el ion Se2+. Respuesta: 34 protones y
36 electrones.
Además de los iones sencillos como Na+ y Cl- existen iones poliatómicos como NO3- (ion nitrato) y
SO42- (ion sulfato). Estos iones consisten en átomos unidos igual que una molécula, pero tienen
una carga neta positiva o negativa. Las propiedades químicas de los iones son muy diferentes de
las de los átomos de los cuales derivan.
Predicción de las cargas iónicas
Muchos átomos ganan o pierden electrones con el fin de quedar con el mismo número de
electrones que el gas noble más cercano a ellos en la tabla periódica. Los gases nobles son
químicamente muy poco reactivos debido a que sus arreglos electrónicos son muy estables. Los
elementos cercanos pueden alcanzar estos mismos arreglos estables perdiendo o ganando
electrones, por ejemplo: el sodio (Na) al perder un electrón queda con el mismo número de
electrones que el neón (Ne) de A = 10. Así mismo el cloro (Cl) al ganar un electrón queda con 18
igual que el argón (Ar).
Ejercicio tipo: Prediga las cargas esperadas para los iones más estables del bario y oxígeno.
Solución: Supondremos que estos elementos forman iones que tienen el mismo número de
electrones que el átomo del gas noble más cercano. El bario tiene número atómico 56 y el gas
noble más cercano es el xenón con número atómico 54, por lo que, perdiendo dos electrones se
10
forma el ion estable Ba2+. El oxígeno tiene número atómico 8 y el gas noble más cercano es el neón
con número atómico 10, por lo que, ganando dos electrones se forma el ion estable O2-.
Ejercicio de aplicación: Prediga la carga del ion del aluminio más estable. Respuesta. 3+.
Compuestos iónicos
Se forman iones cuando uno o más electrones se transfieren de un átomo neutro a otro, por
ejemplo: cuando el Na reacciona con el Cl, un electrón se transfiere desde el Na al Cl, quedando un
ion Na+ y un ion Cl-, pero dado que las partículas con carga opuesta se atraen se forma un
compuesto llamado cloruro de sodio (NaCl) o sal de mesa. Este es un ejemplo de compuesto
iónico. En general los compuestos iónicos son combinaciones de metales y no metales. En
contraste los compuestos moleculares solo contienen no metales, por ejemplo el agua H 2O.
Ejercicio tipo: ¿Cuáles de los siguientes compuestos cabría esperar que fueran iónicos: N 2O, Na2O,
CaCl2, SF4? Solución: los compuestos iónicos son Na2O y CaCl2 porque constan de un metal
combinado con un no metal. Predecimos que los otros dos compuestos formados únicamente por
no metales son moleculares.
Ejercicio de aplicación: ¿Cuáles de los siguientes compuestos son moleculares: CBr4, FeS, P4O6,
PbF2? Respuesta: CBr4 y P4O6.
Ejercicio tipo: Determine las fórmulas de los compuestos formados por (a) iones Al 3+ y Cl-; (b) iones
Al3+ y O2-; (c) iones Mg2+ y NO3-. Solución: (a) Se requieren tres iones Cl- para equilibrar la carga del
ion Al3+, por tanto, la fórmula es AlCl3. (b) Se requieren dos iones Al3+ para equilibrar tres iones O2(es decir carga positiva total de 6+ y carga negativa total de 6-), por tanto, la fórmula es Al2O3. (c)
Se necesitan dos iones NO3- para equilibrar la carga del ion Mg2+, por tanto la fórmula es Mg(NO3)2
en este caso todo el ion NO3- se debe encerrar entre paréntesis para que quede claro que el
subíndice 2 lo comprende totalmente.
Ejercicio de aplicación: Escriba las fórmulas de los compuestos formados por los iones siguientes:
(a) Na+ y PO43-; (b) Zn2+ y SO42-; (c) Fe3+ y CO32-. Respuestas: (a) Na3PO4; (b) ZnSO4; (c) Fe2(CO3)3.
Nomenclatura de compuestos inorgánicos
Las reglas de la nomenclatura química se basan en la división de las sustancias en diferentes
categorías. La división principal es entre compuestos los compuestos inorgánicos y los orgánicos.
Los compuestos orgánicos contienen carbono (C) combinado principalmente con hidrógeno (H),
oxígeno (O), nitrógeno (N) y azufre (S). Todos los demás compuestos se llaman inorgánicos.
Compuestos iónicos
Iones positivos (cationes)
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a) Los cationes que se forman a partir de átomos metálicos tienen el mismo nombre que el
metal, por ejemplo: Na+ ion sodio, Zn2+ ion zinc o Al3+ ion aluminio.
b) Si un metal puede formar cationes con diferentes carga, esta se indica con un número
romano entre paréntesis después del nombre del metal, por ejemplo:
Fe2+ ion hierro (II)
Fe3+ ion hierro (III)
Cu+ ion cobre (I)
Cu2+ ion cobre (II)
Generalmente los metales que no tiene carga variable son los metales alcalinos (grupo 1A)
y los alcalinos terreos (grupo 2A) y los que tiene carga variable son los metales de
transición de los grupos del 3B al 2B (con la excepción del aluminio, zinc y plata).
Una nomenclatura que se usa mucho para los iones de carga diferente es: para la carga
menor la terminación “oso” y para la carga mayor la terminación “ico”, por ejemplo:
Fe2+ ion ferroso
Fe3+ ion férrico
Cu+ ion cuproso
Cu2+ ion cúprico
c) Los cationes formados a partir de átomos no metálicos tienen nombres que terminan en
“io” por ejemplo:
NH4+ ion amonio
H3O+ ion hidronio
En la siguiente tabla se muestran los nombres y las fórmulas de los cationes más comunes
Carga Fórmula Nombre
1+
H+
Ion hidrógeno
Li+
Ion litio
+
Na
Ion sodio
K+
Ion potasio
Cs+
Ion cesio
+
Ag
Ion plata
2+
Mg2+
Ion magnesio
2+
Ca
Ion calcio
Sr2+
Ion estroncio
Ba2+
Ion bario
2+
Zn
Ion zinc
Cd2+
Ion cadmio
3+
Al3+
Ion aluminio
Fórmula
NH4+
Cu+
Nombre
Ion amonio
Ion cobre (I) o cuproso
Co2+
Cu2+
Fe2+
Mn2+
Hg22+
Hg2+
Ni2+
Pb2+
Sn2+
Cr3+
Fe3+
Ion cobalto (II) o cobaltoso
Ion cobre (II) o cúprico
Ion hierro (II) o ferroso
Ion manganeso (II) o manganoso
Ion mercurio (I) o mercurioso
Ion mercurio (II) o mercúrico
Ion niquel (II) o niqueloso
Ion plomo (II) o plumboso
Ion estaño (II) o estañoso
Ion cromo (III) o crómico
Ion hierro (III) o férrico
Iones negativos (aniones)
a) Los aniones monoatómicos tiene nombres que se forman eliminando la terminación del
nombre del elemento y agregando la terminación “uro”, en el caso del oxígeno la
terminación es “ido”, por ejemplo:
H- ion hidruro
O2- ion óxido
N3- ion nitruro
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Algunos aniones poliatómicos sencillos también tienen esta nomenclatura, por ejemplo:
OH- ion hidróxido
CN- ion cianuro
O22- ion peróxido
b) Los aniones poliatómicos que contienen oxígeno tienen nombres que terminan en “ato” o
“ito”. Estos aniones se llaman oxianiones. La terminación “ito” se usa para el oxianión que
tiene la misma carga pero un átomo menos de oxígeno, por ejemplo:
NO2- ion nitrito
NO3- ion nitrato
SO32- ion sulfito
SO42- ion sulfato
Se emplean prefijos cuando una serie de oxianiones de un elemento se extiende a cuatro
miembros, como el caso de los halógenos. El prefijo “per” indica un átomo de oxígeno más
que el oxianión que termina en “ato”; el prefijo “hipo” indica un átomo de oxígeno menos
que el oxianión que termina en “ito”, por ejemplo:
ClO4- ion perclorato
ClO3- ion clorato
ClO2- ion clorito
ClO- ion hipoclorito
c) Los aniones que se obtienen agregando H+ a un oxianión se designan agregando el prefijo
hidrógeno o dihidrógeno, por ejemplo:
CO32- ion carbonato
HCO3- ion hidrógeno carbonato
PO43- ion fosfato
H2PO4- ion dihidrógeno fosfato
Un método usual de nomenclatura utiliza el prefijo “bi”, por ejemplo: el ion HCO3- se llama
bicarbonato.
Los nombres y fórmulas de los aniones más comunes se dan en la siguiente tabla:
Carga
1-
2-
3-
Fórmula
HFClBrICNOHO2O22S2-
Nombre
Ion hidruro
Ion fluoruro
Ion cloruro
Ion bromuro
Ion yoduro
Ion cianuro
Ion hidróxido
Ion óxido
Ion peróxido
Ion sulfuro
N3-
Ion nitruro
Fórmula
C2H3O2ClO3ClO4NO3MnO4-
Nombre
Ion acetato
Ion clorato
Ion perclorato
Ion nitrato
Ion permanganato
CO32CrO42Cr2O72SO42PO43-
Ion carbonato
Ion cromato
Ion dicromato
Ion sulfato
Ion fosfato
Ejercicio de aplicación: La fórmula del ion selenato es SeO42-. Escriba la fórmula del ion
selenito. Solución: La terminación “ito” indica un oxianión con la misma carga pero un
átomo de O menos que el axianión correspondiente que termina en “ato”, por tanto, el
ion selenito tiene un O menos que el ion selenato, o sea: SeO32-.
Ejercicio de aplicación: La fórmula del ion bromato es BrO3-. Escriba la fórmula del ion
hipobromito. Respuesta: BrO-.
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Compuestos iónicos
Los nombres de los compuestos iónicos consisten en el nombre del anión seguida de la palabra
“de” y el nombre del catión, por ejemplo:
CaCl2 cloruro de calcio
Al(NO3)3 nitrato de aluminio
Cu(ClO4)2 perclorato de Cobre(II) o perclorato cúprico
Ejercicio tipo: Dé nombre a los siguientes compuestos: (a) K2SO4; (b) Ba(OH)2; (c) FeCl3.
Solución: Todos estos compuestos son iónicos y se nombran de acuerdo a las reglas vistas: (a) El
catión en este compuesto es K + y el anión es SO42-, por tanto el nombre es sulfato de potasio; (b)
En este compuesto el catión es Ba2+ y el anión es OH- (hidróxido), por tanto, el nombre es
hidróxido de bario; (c) En este compuesto el catión es hierro, pero para determinar la carga se
debe observar que se necesitan tres aniones Cl- para equilibrarlo, o sea, que se tiene catión Fe3+
hierro (III) o férrico, por tanto, el nombre es cloruro férrico.
Ejercicio de aplicación: Dé nombre a los siguientes compuestos: (a) NH 4Br; (b) Cr2O3; (c) Co(NO3)2.
Respuestas: (a) bromuro de amonio; (b) óxido de cromo (III) u óxido crómico; (c) nitrato de cobalto
(II) o nitrato cobaltoso.
Ejercicio tipo: Escriba las fórmulas químicas de los siguientes compuestos: (a) sulfuro de potasio;
(b) hidrógeno carbonato de calcio o bicarbonato de calcio; (c) perclorato de niquel (II) o perclorato
niqueloso. Solución: Para deducir la fórmula química de un compuesto iónico a partir de su
nombre es necesario conocer las cargas de los iones: (a) el ion potasio es K+ y el ion sulfuro es S2-,
dado que el compuesto debe ser eléctricamente neutro se necesitan dos iones potasio por cada
ion sulfuro, por tanto, la fórmula es K2S. (b) el ion calcio es Ca2+ y el ion hidrógeno carbonato
(bicarbonato) es HCO3-, por lo que se necesitan dos de estos para equilibrar al calcio, por tanto la
fórmula es Ca(HCO3)2. (c) El ion niquel (II) o niqueloso es Ni2+ y el ion perclorato es ClO4-, o sea, se
necesitan dos de estos para equilibrar al niquel, por tanto, la fórmula es Ni(ClO4)2.
Ejercicio de aplicación: Escriba la fórmula química de (a) sulfato de magnesio; (b) sulfuro de plata;
(c) nitrato de plomo (II) o nitrato plumboso. Respuestas: (a) Mg(SO4); (b) Ag2S; (c) Pb(NO3)2.
Nombres y fórmulas de ácidos
Definiremos ácido como una sustancia cuyas moléculas producen iones hidrógeno (H +) cuando se
disuelven en agua. Se escriben con el H como primer elemento, por ejemplo: HCl y H 2SO4.
Podemos considerar que un ácido se compone de un anión unido a suficientes iones H + como para
neutralizar la carga del anión. Así pues el ion SO42- requiere dos iones H+ para formar H2SO4. El
nombre del ácido deriva del nombre del anión.
Anión
-----------------------uro
(cloruro, Cl-)
Acido
agregar iones H+
Ácido----------------hídrico
(ácido clorhídrico, HCl)
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Anión
-----------------------ato
Acido
agregar iones H+
Ácido-------------------------ico
(clorato, ClO3-)
(ácido clórico, HClO3)
(perclorato, ClO4-)
(ácido perclórico, HClO4)
-----------------------ito
agregar iones H+
Acido----------------------oso
(clorito, ClO2-)
(ácido clórico, HClO3)
(hipoclorito, ClO-)
(ácido hipocloroso, HClO)
a) Acidos basados en aniones cuyo nombre terminan en “uro” termina en “hídrico”, por
ejemplo:
Anión
Acido correspondiente
Cl ion cloruro
HCl ácido clorhídrico
S2- ion sulfuro
H2S ácido sulfhídrico
b) Acidos basados en aniones cuyo nombre termina en “ato” termina en “ico” y aniones cuyo
nombre termina en “ito” termina en “oso”.
Anión
Acido correspondiente
ClO4 ion perclorato
HClO4 ácido perclórico
ClO3- ion clorato
HClO3 ácido clórico
ClO2 ion clorito
HClO2 ácido cloroso
ClO- ion hipoclorito
HClO ácido hipocloroso
Ejercicio tipo: Dé nombre a los siguientes ácidos: (a) HCN; (b) HNO3; (c) H2SO4; (d) H2SO3
Solución: (a) El anión que deriva de este ácido es CN- cianuro, por tanto, el ácido es cianhídrico;
(b) El anión es NO3- nitrato, por tanto, el ácido es nítrico; (c) El anión es SO42- sulfato, por tanto el
ácido es sulfúrico; (d) El anión es SO32- sulfito, por tanto, el ácido es sulfuroso.
Ejercicio de aplicación: Escriba las fórmulas químicas del: (a) ácido bromhídrico; (b) ácido
carbónico. Respuestas: (a) HBr; (b) H2CO3.
Nombres y fórmulas de compuestos moleculares binarios
Los procedimientos que se siguen para dar nombre a los compuestos moleculares son similares a
los que se emplean para compuestos iónicos:
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a) Por lo general se escribe primero el nombre del elemento que está más a la derecha en la
tabla periódica. Una excepción es el caso de los compuestos que contiene oxígeno, que se
escribe siempre último.
b) Si ambos elementos están en el mismo grupo de la tabla periódica se nombra primero el
que está más arriba.
c) Se añade a la terminación “uro” (“ido” en el caso del oxígeno) al primer elemento y se
inserta la palabra “de” entre los nombres de ambos elementos.
d) Se usan prefijos griegos para indicar el números de átomos de cada elemento, por
ejemplo:
Cl2O monóxido de dicloro
NF3 trifloruro de nitrógeno
N2O4 tetróxido de dinitrógeno
P4S10 decasulfuro de tetrafósforo
Ejercicio tipo: Dé nombre a los siguientes compuestos: (a) SO2; (b) PCl5; (c) N2O3.
Solución: (a) dióxido de azufre; (b) pentacloruro de fósforo; (c) trióxido de dinitrógeno.
Ejercicio de aplicación: Escriba las fórmulas químicas de: (a) tetrabromuro de silicio; (b) dicloruro
de diazufre. Respuestas: (a) SiBr4; (b) S2Cl2.
Compuestos orgánicos simples
El estudio de los compuestos del carbono se llama química orgánica. En ellos el carbono se
combina con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y algunos otros elementos.
Alcanos
Los compuestos que solo contienen carbono e hidrógeno se llaman hidrocarburos. En la
estructura más sencilla cada átomo de carbono está unido a otros cuatro átomos, y estos se
llaman alcanos. Los cuatro alcanos más comunes son: metano (CH4), etano (C2H6), propano (C3H8)
y butano (C4H10). Las fórmulas estructurales son:
H
H
C
H
Metano
H
H
H
H
C
C
H
H
H
Etano
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H
Propano
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
H
H
H
H
H
Butano
El nombre de los alcanos termina en “ano”, en el caso de alcanos con cinco o más átomos de
carbono se usan prefijos, por ejemplo:
Número de carbonos
Prefijo
16
Cinco
Seis
Siete
Ocho
Nueve
Diez
PentaHexaHeptaOctaNonaDeca-
Por ejemplo un alcano con ocho átomos de carbono se llama octano, que es componente principal
de la nafta.
Derivados de los alcanos
Los alcoholes se obtiene sustituyendo un átomo de H de un alcano por un grupo –OH. El nombre
del alcohol se deriva del alcano añadiendo la terminación “ol”, por ejemplo:
H
H
C
O
H
H
H
H
H
C
C
H
H
Metanol
O
H
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H
Etanol
O
H
1-propanol
El prefijo 1 indica que la sustitución se produjo en un carbono extremo, también se puede dar en
un carbono intermedio y se denomina 2-propanol (también llamado alcohol isopropílico).
En todos estos casos el carbono y otros átomos tienen un enlace sencillo. Sin embargo el carbono
también puede formar enlaces múltiples consigo mismo y con otros átomos, por ejemplo:
H
H
C
C
H
H
H
H
O
C
C
O
H
H
H
H
O
H
C
C
C
H
H
H
Eteno
ácido etanoico
propanona
(etileno)
(ácido acético)
(acetona)
Ejercicio de aplicación: Considere el alcano llamado pentano: (a) Suponiendo que los átomos de
carbono están en línea recta, escriba la fórmula estructural del pentano: (b) ¿Qué fórmula
molecular tiene el pentano? Solución: (a) Los alcanos tienen exclusivamente carbono e hidrógeno
y cada átomo de carbono está unido a otros cuatro átomos, el prefijo “penta” significa cinco
átomos de carbono, por tanto, la fórmula estructural es:
17
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
(b) Una vez escrita la fórmula estructural podemos determinar la fórmula molecular, así el
pentano es C5H12.
Ejercicio de aplicación: El butano es el alcano de cuatro átomos de carbono. (a) ¿Qué fórmula
molecular tiene el butano? (b) ¿Cómo se llamaría y qué fórmula molecular tendría el alcohol
derivado del butano? Respuestas: (a) C4H10; (b) butanol, C4H10O