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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA FORMULACIÓN Una fórmula química es la representación escrita de una molécula o compuesto iónico. Para expresar una fórmula química se utilizan los símbolos de los elementos que intervienen y el número de átomos de cada uno. Para ello se escriben en primer lugar (a la izquierda) los símbolos de los elementos menos electronegativos con un subíndice numérico que indica el números de átomos que aporta y después los más electronegativos con el subíndice numérico correspondiente. N2O5 significa que en el compuesto intervienen 2 átomos de nitrógeno y 5 de oxígeno. Ejemplo: Las fórmulas químicas se nombran siempre de derecha a izquierda, es decir, se empieza por el elemento más electronegativo. TIPOS DE NOMENCLATURA Sistemática (con prefijos multiplicadores) Se utilizan, para nombrar o leer la fórmula, prefijos numerales griegos que indican el número de átomos de cada elemento que interviene en la fórmula: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), hexa (6), hepta (7), octo (8)… N2O5 = Pentaóxido de dinitrógeno Ejemplo: Stock (con números de oxidación) El nombre del elemento electropositivo (menos electronegativo) lleva a continuación, entre paréntesis y sin espacio, el número de oxidación expresado en números romanos. N2O5 = Óxido de nitrógeno(V) Ejemplo: Si el elemento electropositivo tiene un solo número de oxidación se omite el paréntesis Al2O3 = Óxido de aluminio Ejemplo: Tradicional Se designa el número de oxidación con los prefijos y sufijos: hipo-elementooso, elemento-oso, elemento-ico, per-elemento-ico Ejemplo: HClO = Ácido hipocloroso HClO2 = Ácido cloroso 1 HClO3 = Ácido clórico HClO4 = Ácido perclórico La IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) desaconseja su utilización aunque la permite en algunos compuestos. SUSTANCIAS SIMPLES Son las formadas por átomos de un solo elemento. Los gases nobles son monoatómicos. Se representan con el símbolo del elemento: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Se pueden encontrar moléculas, diatómicas, triatómicas, tetraatómicas incluso octaatómicas. H2 = Hidrógeno o dihidrógeno N2 = Nitrógeno o dinitrógeno P4 = Fósforo o tetrafósforo F2= Flúor o Diflúor Cl2= Cloro o Dicloro As4 = Arsénico o tetrarsénico O2 = Oxígeno o dioxígeno S8 = Azufre o octoazufre En general los elementos gaseosos suelen presentarse en forma de moléculas diatómicas. Muchos elementos, a temperatura ambiente, se presentan en estado sólido formando redes cristalinas o metálicas con gran cantidad de átomos. Se representan solo con el símbolo del elemento: C (diamante o grafito), Fe (hierro), Au (oro) COMPUESTOS BINARIOS Compuestos del hidrógeno HIDRUROS METÁLICOS.- Es la unión de un metal y el hidrógeno. Su fórmula es: M Hx en la que x es el número de átomos de hidrógeno que se combinan con un átomo (el número 1 no se coloca de subíndice) del metal M. Este número coincide con el número de oxidación de dicho metal. En las fórmulas químicas siempre se pone el elemento electropositivo antes, por eso se escribe antes el símbolo del metal. Se nombran siempre de derecha a izquierda: prefijo-hidruro de metal. En la nomenclatura Sistemática se utiliza el prefijo mono, di, tri, tetra, etc en función del número de átomos de hidrógeno. El prefijo “mono” puede omitirse en el primer elemento y no se escribe en el segundo elemento. En la nomenclatura Stock se utiliza entre paréntesis y sin espacio, el número de oxidación expresado en números romanos a continuación del símbolo del elemento electropositivo. Si el número de oxidación del metal es único, se omite dicho número y el paréntesis. 2 NOMENCLATURA SISTEMÁTICA NOMENCLATURA STOCK NaH= Hidruro de sodio (Monohidruro de sodio) Hidruro de sodio CuH= Hidruro de cobre (Monohidruro de cobre) Hidruro de cobre(I) AuH3= Trihidruro de oro hidruro de oro(III) CaH2= Dihidruro de calcio hidruro de calcio AlH3= Trihidruro de aluminio hidruro de aluminio HgH2= Dihidruro de mercurio hidruro de mercurio(II) HIDRUROS NO METÁLICOS O HIDRUROS VOLÁTILES.- Es la unión de un no metal y el hidrógeno. Solo intervienen los no metales: N, P, As, Sb, Bi, B, C, Si. Su fórmula es: NM Hx (siempre el elemento más electropositivo antes). La letra x representa el número de átomos de hidrógeno que se combinan con el no metal. Este número coincide con el número de oxidación del no metal. Se nombran siempre de derecha a izquierda: prefijo-hidruro de no metal. El prefijo es mono, di, tri, tetra, etc en función del número de átomos de hidrógeno. El prefijo “mono” no se escribe en el segundo elemento. Tienen nombres especiales aunque se puede utilizar también la nomenclatura sistemática: NH3= Azano o Amoniaco (Trihidruro de nitrógeno) PH3= Fosfano (trihidruro de fósforo) AsH3= Arsano (trihidruro de arsénico) SbH3= Estibano (trihidruro de antimonio) BiH3= Bismutano (trihidruro de bismuto) BH3= Borano (trihidruro de boro) CH4= Metano (tetrahidruro de carbono) SiH4= Silano (tetrahidruro de silicio) No suele utilizarse la nomenclatura Stock HALUROS O ÁCIDOS HIDRÁCIDOS (en disoluciones acuosas).- Están formados por la unión del hidrógeno con los halógenos o calcógenos (F, Cl, Br, I, S, Se, Te) Su fórmula es: Hx NM En este caso el hidrógeno es el elemento más electropositivo. Actúa con número de oxidación +1 y los no metales con su número de oxidación negativo. Como en el caso anterior x representa el número de átomos de hidrógeno que se combinan con el no metal. 3 Se nombran siempre de derecha a izquierda: no metal-uro de hidrógeno. También se les conoce por su nomenclatura tradicional (ácido no metal-hídrico) HF= Fluoruro de hidrógeno (ácido fluorhídrico) H2S= Sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico) HCl= Cloruro de hidrógeno (ácido clorhídrico) H2Se= Seleniuro de hidrógeno (ácido selenhídrico) HBr= Bromuro de hidrógeno (ácido bromhídrico) H2Te= Telururo de hidrógeno (ácido telurhídrico) Compuestos del oxígeno ÓXIDOS METÁLICOS (óxidos básicos).oxígeno. Es la unión de un metal y el Su fórmula es: M2 Ox (siempre el elemento más electropositivo antes). Se nombran siempre de derecha a izquierda: prefijo-óxido de prefijo- metal. El prefijo es mono, di, tri, tetra, etc en función del número de átomos del oxígeno y del no metal. El prefijo “mono” puede omitirse en el primer elemento y no se escribe en el segundo elemento. También se utiliza la nomenclatura “óxido de metal” con la valencia del metal –en caso de tener varias- con números romanos y entre paréntesis (nomenclaturaaStock). Cuando x sea múltiplo de dos se simplifican los valores correspondientes al número de átomos que intervienen en el compuesto como, por ejemplo, en el caso del dióxido de estaño (Sn2O4 = Sn O2). Na2O= Monóxido de disodio Óxido de sodio ( Fe2O2)= FeO= Monóxido de hierro Óxido de hierro (II) Cu2O= Monóxido de dicobre Óxido de cobre (I) Al2O3= Trióxido de dialuminio Óxido de aluminio Fe2O3= Trióxido de dihierro Óxido de hierro (III) (Cu2O2)= CuO= Monóxido de cobre Óxido de cobre (II) ÓXIDOS NO METÁLICOS (óxidos ácidos).- Es la unión de un no metal y el oxígeno. Su fórmula es: NM2 Ox (siempre el elemento más electropositivo antes). Se nombran siempre de derecha a izquierda: prefijo-óxido de prefijo-no metal. El prefijo es mono, di, tri, tetra, etc en función del número de átomos de oxígeno y del metal. El prefijo “mono” no se pronuncia en el segundo elemento. 4 También se utiliza la nomenclatura “óxido de no metal” con la valencia del metal –en caso de tener varias- con números romanos y entre paréntesis (nomenclaturaaStock). Cl2O5= Pentaóxido de dicloro Óxido de cloro (V) CO= Monóxido de carbono Óxido de carbono (II) Cl2O3= Trióxido de dicloro Óxido de cloro (III) CO2= Dióxido de carbono Óxido de carbono (IV) N2O5= Pentaóxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (V) ( S2O6)= SO3= Trióxido de azufre Óxido de azufre (VI) S 2O2= SO= Monóxido de azufre Óxido de azufre (II) (S2O4)= SO2= Dióxido de azufre Óxido de azufre (IV) NOTA.- Las combinaciones de los halógenos con el oxígeno se denominaron tradicionalmente óxidos del halógeno (ej: Cl2O= óxido de dicloro). Aunque actualmente la IUPAC recomienda que se nombren como haluros de oxigeno (ej: OCl2= dicloruro de oxígeno), este procedimiento no está suficientemente extendido, por lo que usaremos el de óxidos del halógeno. PERÓXIDOS.- Es la unión del hidrógeno o un metal (normalmente alcalino o -2 alcalinotérreo) con el anión peróxido O2 formado por dos átomos de oxígeno. Les falta un electrón a cada átomo para completar el octeto (-2) Su fórmula es: M2 (O2)x (siempre el elemento más electropositivo antes). En la fórmula se puede simplificar x y el subíndice de M pero no el “2” del oxígeno. Se nombran siempre de derecha a izquierda: prefijo-óxido de prefijo-no metal. El prefijo es mono, di, tri, tetra, etc en función del número de átomos de oxígeno y del metal. El prefijo “mono” no se escribe en el segundo elemento. También se utiliza la nomenclatura “peróxido de metal” con la valencia del metal –en caso de tener varias- con números romanos y entre paréntesis (nomenclaturaaStock). Na2O2= Dióxido de disodio peróxido de sodio ( Cu2(O2)2 )= CuO2= Dióxido de cobre peróxido de cobre (II) Cu2O2= Dióxido de dicobre peróxido de cobre (I) CaO2= Dióxido de calcio peróxido de calcio MgO2= Dióxido de mercurio peróxido de mercurio H2O2 = Dióxido de dihidrógeno peróxido de hidrógeno agua oxigenada (nombre vulgar aceptado) 5 Sales binarias SALES NEUTRAS.- Son compuestos iónicos formados por la unión de un metal y un no metal. Su fórmula es: My NMx (siempre el elemento más electropositivo antes). Se nombran siempre de derecha a izquierda: prefijo-no metal-uro de prefijometal. El prefijo es mono, di, tri, tetra, etc en función del número de átomos del no metal y del metal. El prefijo “mono” no se escribe en el segundo elemento. CaF2= Difluoruro de calcio FeCl3= Tricloruro de hierro K2S= Monosulfuro de dipotasio NaCl= Monocloruro de sodio Fe2S2= FeS= Monosulfuro de hierro Fe2S3= Trisulfuro de dihierro Mg3N2= Dinitruro de trimagnesio Pt3Se4= Tetraseleniuro de triplatino SALES VOLÁTILES.- Son compuestos covalentes formados por la unión de dos no metales. Su fórmula es: NMy NMx (siempre el elemento más electronegativo después). La tabla de menor a mayor electronegatividad es: B < Si < C < Bi < Sb < As < P < N < Te < Se < S < I < Br < Cl < F Se nombran siempre de derecha a izquierda: prefijo-no metal-uro de prefijo-no metal. El prefijo es mono, di, tri, tetra, etc en función del número de átomos de los no metales. El prefijo “mono” no se pronuncia en el segundo elemento. BrF3= Trifluoruro de bromo CCl4= Tetracloruro de carbono Bi2S3= Trisulfuro de dibismuto SBr2= Dibromuro de azufre B2S3= Trisulfuro de diboro As2Se3= Triseleniuro de diarsénico ALGUNOS COMPUESTOS TERNARIOS ÁCIDOS OXOÁCIDOS.- Son compuestos formados por oxígeno, hidrógeno y un no metal. Se obtienen al añadir agua a un óxido ácido. Su fórmula general es: HaNMbOc *En los oxoácidos, podemos conocer el número de oxidación del no metal sabiendo que la molécula del compuesto es eléctricamente neutra y 6 conociendo, además, los números de oxidación del hidrógeno y oxígeno y el número de átomos que participan en dicho compuesto. Según el ejemplo: Ecuación +1 x -2 2 . (+1) + 1. x + 3 . (-2) = 0 H2SO3 x= 6 – 2 = 4 Número de átomos de cada elemento Para que se cumpla la igualdad x= 4. *Se suele utilizar la nomenclatura tradicional. La estequiométrica se utilizará en cursos posteriores. En la nomenclatura tradicional, cuando el elemento no metálico (NM) tiene un número de oxidación, el ácido se nombrará con la terminación no metal –ico. Si tiene dos números de oxidación, el menor se indica con la terminación –oso y la mayor –ico. Si hay tres números de oxidación, al menor de todos se le asocia la terminación hipo–no metal–oso, el intermedio se indica con la terminación no metal –oso y el mayor no metal –ico. Si hay cuatro números de oxidación, al menor de todos se le asocia la terminación hipo–no metal–oso el siguiente se indica con la terminación no metal –oso, el que le sigue con no metal –ico y el mayor con per–no metal– ico CO2 + H2O H2CO3 = ácido carbónico** SO + H2O SO2 + H2O SO3 + H2O H2SO2 = ácido hiposulfuroso H2SO3 = ácido sulfuroso H2SO4 = ácido sulfúrico** N2O + H2O N2O3 + H2O N2O5 + H2O H2N2O2 H2N2O4 H2N2O6 Cl2O + H2O Cl2O3 + H2O Cl2O5 + H2O Cl2O7 + H2O H2Cl2O2 = HClO = ácido hipocloroso H2Cl2O4 = HClO2 = ácido cloroso H2Cl2O6 = HClO3 = ácido clórico H2Cl2O8 = HClO4 = ácido perclórico HNO = ácido hiponitroso HNO2 = ácido nitroso HNO3 = ácido nítrico** ** En 3º ESO solo se exige formular y nombrar estos tres compuestos. 7 HIDRÓXIDOS O BASES.- Son uniones de un metal con el grupo hidróxido (OH)-. Se obtienen al añadir agua a un óxido básico. Su fórmula general es: metal. M (OH)x en la que “x” es el número de oxidación del Se nombran siempre de derecha a izquierda: prefijo-hidróxido de prefijometal. El prefijo es mono, di, tri, tetra, etc en función del número de átomos del oxígeno y del no metal. El prefijo “mono” no se escribe en el segundo elemento. También se utiliza la nomenclatura “hidróxido de metal” con la valencia del metal –en caso de tener varias- con números romanos y entre paréntesis (nomenclaturaaStock). Na OH = Monohidróxido de sodio Hidróxido de sodio Li OH = Monohidróxido de litio Hidróxido de litio Ca (OH)2 = Dihidróxido de calcio Hidróxido de calcio Al (OH)3 = Trihidróxido de aluminio Hidróxido de aluminio Cu OH = Monohidróxido de cobre Hidróxido de cobre (I) Fe (OH)2 = Dihidróxido de hierro Hidróxido de hierro (II) Cu (OH)2= Dihidróxido de cobre Hidróxido de cobre (II) Fe (OH)3= Trihidróxido de hierro Hidróxido de hierro (III) ESQUEMA FINAL Óxidos ácidos Ácidos óxoácidos No metal + oxígeno C2O4 CO2 Óxidos ácidos + agua CO2 +H2O H2CO3 Dióxido de carbono Ácido carbónico Óxidos básicos Hidróxidos Metal + oxígeno Ca2O2 CaO Óxidos básicos + agua CaO +H2O Ca(OH)2 Monóxido de calcio Hidróxido de calcio 8