Formulación Química Inorgánica

FORMULACIÓN QUÍMICA INORGÁNICA

INTRODUCCIÓN: La formulación química es el lenguaje utilizado por los químicos para representar las sustancias puras: un elemento químico se representa por un símbolo químico, una sustancia química se representa por una fórmula química. Un símbolo consta de una o dos letras, la primera siempre en mayúsculas, que son las iniciales del nombre del elemento o de su nombre primitivo en latín. Una fórmula química contiene símbolos y unos subíndices y representa la composición química de una sustancia.

Los elementos químicos se clasifican en dos bloques: metales y no metales. (ELEMENTO QUÍMICO es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras más simples por métodos químicos)A cada elemento químico se le asigna un número de átomos de hidrógeno que pueden unirse con un elemento o que pueden ser sustituidos por él)

Existen tres tipos de nomenclaturas que conviene conocer:

     1) NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se basa dar un nombre genérico a una serie de compuestos químicos con propiedad químicas comunes (ácidos, anhídridos, hidróxidos, etc).Además se emplean las terminaciones –oso e –ico para diferenciar la valencia menor de la mayor respectivamente.Ej: FeO es el oxido ferroso y Fe₂O₃ es el óxido férrico.

      

       2) NOMECLATURA DE STOCK: En ella se sustituyen las terminaciones por el empleo del nombre del elemento seguido de la valencia en números romanos y entre paréntesis. Se busca hacerlo más fácil.Ej: FeO se denomina óxido de hierro (II) y Fe₂O₃ es el óxido de hierro (III).

    

       3) NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (de la I.U.P.A.C.): Utilizar los prefijos griegos mono-,di-,tri- tetra-, etc,para indicar el número de átomos de cada elemento en la fórmula. También busca la sencillez.Ej:FeO se nombrará monóxido de hierro y Fe₂O₃  es el trióxido de dihierro.

En todos los compuestos químicos se escribe en primer lugar el metal(parte electropositiva del compuesto) y después el no metal o no metales (parte electronegativa de la molécula), pero de nombran al revés. Para obtener las fórmulas se intercambian las valencias entre el metal y el no metal(o no metales) y si se puede se simplifica.Ej: el óxido de plomo(IV) sería Pb₂O₄, pero su fórmula es PbO₂.

Utilizaremos estas abreviaturas para poner las fórmulas generales de cada grupo de compuestos:

M-Símbolo del elemento metal          m-Valencia del metal

N-Símbolo del elemento no metal      n-Valencia del no metal

1.ELEMENTOS QUÍMICOS:

Se llaman sustancias simples a los elementos químicos cuando se encuentran en estado libre, esto es, sin combinar con otro elemento. En ese caso se formularán de la siguiente manera:

      a)Los metales se encuentran formando redes cristalinas con enlace metálico y se representan por su símbolo.Ej: aluminio es Al, cobre es Cu, etc.

      b)Los no metales se presentan generalmente en forma de moléculas que en el caso de los halógenos y algunos otros elementos muy comunes son diátomicas.Así debemos conocer: flúor: F₂; cloro: Cl₂;bromo Br₂; yodo:I₂ ;hidrógeno: H₂ ;nitrógeno: N₂; oxígeno: O₂.

El resto de los no metales lo podemos representar por su símbolo: carbono: C; teluro: Te; arsénico: As; etc.

2.ÓXIDOS:Formados por oxígeno y otro elemento.

2.1. Óxidos metálicos:Metal + oxígeno = M₂O_m    Si m es par, hay que simplificar .

La valencia del oxígeno es siempre 2.

  Nombre tradicional              Nombre de Stock             Nombre sistemático

Na₂O: óxido de sodio             óxido de sodio(I)           monóxido de disodio

CaO:óxido de calcio               óxido de calcio(II)         monóxido de calcio

Al₂O₃:óxido de aluminio          óxido de aluminio(III)   trióxido de dialuminio

Cu₂O:óxido cuproso               dióxido de cobre(I)        monóxido de dicobre

CuO:óxido cúprico                 óxido de cobre(II)         monóxido de cobre

PbO:óxido plumboso              óxido de plomo(II)        monóxido de plomo

PbO₂:óxido plúmbico              óxido de plomo(IV)       dióxido de plomo

Casos particulares: el cromo y el manganeso (indicamos sólo el nombre tradicional):

MnO: óxido manganoso.                     Mn₂O₃.óxido mangánico.

MnO₂: dióxido de manganeso.             MnO₃: trióxido de manganeso.

Mn₂O₇: anhídrido permangánico.

CrO: óxido cromoso.    Cr₂O₃: óxido crómico.    CrO₃: anhídrido crómico.

2.2. Óxidos no metálicos: Anhídridos:No metal + oxígeno= N₂O_n Si n es par, simplificar. La valencia del oxígeno es siempre 2.El no metal puede adoptar más de una valencia. Conocidos tradicionalmente como anhídridos porque al combinarse uno de estos compuestos con agua se obtiene un ácido.

   Nombre tradicional            Nombre de Stock           Nombre sistemático

Cl₂O: anhídrido hipocloroso     óxido de cloro (I)          monóxido de dicloro

Cl₂O₃:anhídrido cloroso           óxido de cloro (III)       trióxido de dicloro

Cl₂O₅:anhídrido clórico            óxido de cloro (V)         pentóxido de dicloro

Cl₂O₇:anhídrido perclórico       óxido de cloro(VII)        heptóxido de dicloro

Los anhídridos de bromo y de yodo son iguales que los de cloro.

SO:anhídrido hiposulfuroso     óxido de azufre(II)    monóxido de azufre

SO₂:anhídrido sulfuroso          óxido de azufre(IV)   dióxido de azufre

SO₃:anhídrido sulfúrico           óxido de azufre(VI)   trióxido de azufre

Los anhídridos de selenio y teluro son iguales a los de azufre

N₂O₃:anhídrido nitroso     óxido de nitrógeno(III)   trióxido de dinitrógeno

N₂O₅:anhídrido nítrico      óxido de nitrógeno(V)     pentóxido de dinitrógeno

Los anhídridos de fósforo, arsénico y antimonio son iguales a los de nitrógeno

CO₂:anhídrido carbónico  óxido de carbono(IV)     dióxido de carbono

 SiO₂:anhídrido silícico     óxido de silicio(IV)         dióxido de silicio

B₂O₃:anhídrido bórico      óxido de boro(III)          trióxido de diboro

Existen algunos óxidos más de no metales, muy  comunes en la naturaleza, pero cuyo comportamiento químico no corresponde al de los anhídridos. De todos ellos conviene conocer el CO:monóxido de carbono.

2.3.Peróxidos: Metal + grupo peroxo(-O-O-)=M₂(O₂)_M Solo simplificable si la m es par. El oxígeno actúa con valencia 1( es en los únicos compuestos en que esto ocurre).Debemos conocer únicamente el H₂O₂:peróxido de hidrógeno, también conocida como agua oxigenada.

3.HIDRUROS:Formados por hidrógeno y otro elemento.

3.1. Hidruros metálicos: Metal + hidrógeno= MH_m El hidrógeno actúa con valencia 1. Se formulan y nombran como los óxidos de los metales.

   Nombre tradicional             Nombre de Stock        Nombre sistemático

LiH:hidruro de litio               hidruro de litio(I)        Monohidruro de litio

MgH₂:hidruro de magnesio  hidruro de  magnesio(II)  dihidruro de magnesio

AuH:hidruro auroso            hidruro de oro(I)             monohidruro de oro

AuH₃:hidruro aúrico            hidruro de oro(III)          trihidruro de oro

NiH2:hidruro niqueloso        hidruro de níquel(II)       dihidruro de níquel

NiH₃:hidruro niquélico         hidruro de níquel(III)      trihidruro de níquel

3.2. Hidruros no metálicos: No metal + hidrógeno. Hay dos grupos de estos compuestos con comportamiento químico muy distinto.

3.2.1.Acidos hidrácidos:Son combinaciones de hidrógeno con algún no metal del grupo de los halógenos(F,Cl,Br,I) o del grupo de los anfígenos(S,Se,Te).Se caracterizan porque al disolverse en agua se comportan como ácidos, de ahí su nombre. La formula general de estos compuestos es H_nN , siendo n la valencia del no metal frente a hidrógeno o los metales.

Dentro del grupo de los anfígenos no hemos incluido al oxígeno por que el agua(H₂O), compuesto químico formado por hidrógeno y oxígeno, no se comporta como un ácido.

Indicaremos únicamente el nombre tradicional:

HF: ácido fluorhídrico    o    fluoruro de hidrógeno

HCl: ácido clorhídrico     o    cloruro de hidrógeno

HBr: ácido bromhídrico   o   bromuro de hidrógeno

HI: ácido yodhídrico       o    yoduro de hidrógeno

H₂S: ácido sulfhídrico     o    sulfuro de hidrógeno

H₂Se: ácido selenhídrico  o   seleniuro de hidrógeno

H₂Te: ácido telurhídrico   o    telururo de hidrógeno

HCN. Ácido cianhídrico     o   cianuro de hidrógeno

Se les nombra como ácido …..Hídrico cuando están disueltos en agua, que es cuando se manifiesta plenamente su carácter ácido. El nombre….uro de hidrógeno se usa cuando se hallan en estado puro, en este sentido diremos que a temperatura ambiente, son todos gases excepto el HF que es líquido.

3.2.2. Hidruros volátiles: Son combinaciones del hidrógeno con el resto de los no metales. Nitrogenoideos(N,P,As,Sb),carbonoideos(C,Si)y térros(B).Su fórmula general es NH_n,siendo n la valencia del no metal frente a hidrógeno y los metales. Se llaman así porqué a temperatura ambiente son todos gases. Indicaremos únicamente el nombre tradicional:

NH₃: amoniaco      PH₃: fosfina       AsH₃: arsina     SbH₃: estibina        CH₄: metano      SiH₄: silano        BH₃: borano

4. SALES BINARIAS: Metal + No Metal = MnNm n-valencia del no metal con el hidrogeno o los metales. Si el no metal es un halógeno se llaman sales haloideas.

Nombre tradicional         Nombre de Stock             Nombre sistemático

NaCl:cloruro de sodio      cloruro de sodio(I)         monocloruro de sodio

Ag₂S:sulfuro de plata       sulfuro de plata(I)         monosulfuro de diplata

HgI:yoduro mercurioso    yoduro de mercurio(I)    monoyoduro de mercurio

HgI₂:yoduro de mercurio  yoduro de mercurio(II)   diyoduro de mercurio

CoTe:telururo cobaltoso    telururo de cobalto(II)   monoteluluro de cobalto

Co₂Te₃ :telururo cobáltico  telururo de cobalto(III)  tritelururo de dicobalto

Cd₃N₂:nitruro de cadmio    nitruro de cadmio(II)     dinitruro de tricadmio

SnF₂:fluoruro estannoso    fluoruro de estaño(II)     difluoruro de estaño

SnF₄:fluoruro estánnico     fluoruro de estaño(IV)    tetrafluoruro de estaño

Zn(CN)₂.cianuro de cinc     cianuro de cinc(II)         dicianuro de cinc

También existen las sales de amonio NH₄⁺ con valencia (ponemos solo el nombre tradicional): NH₄Br: bromuro de amonio  (NH₄)₂S: sulfuro de amonio.

5. HIDROXIDOS: Metal + grupo hidróxido (OH^-) La valencia del radical hidroxilo es 1 con lo que la formula general es = M(OH)m

Nombre tradicional                Nombre de Stock          Nombre sistemático

NaOH:hidróxido de sodio          hidróxido de sodio(I)   monohidróxido de sodio

Ca(OH)₂:hidróxido de calcio      hidróxido de calcio(II)  dihidróxido de calcio

Bi(OH)₃:hidróxido de bismuto hidróxido de bismuto(III)  trihidróxido de bismuto

Fe(OH)₂:hidróxido ferroso        hidróxido de hierro(II)    dihidróxido de hierro

Fe(OH)₃:hidróxido férrico         hidróxido de hierro(III)    trihidróxido de hierro

Pt(OH)₂:hidróxido platinoso      hidróxido de platino(II)     dihidróxido de platino

Pb(OH)₄:hidróxido de plomo(IV) hidróxido de plomo(IV)      tetrahidróxido de plomo

NH₄OH:hidróxido de amonio

Estos compuestos se caracterizan porque tiene carácter básico

6. ACIDOS OXACIDOS. Se forman a partir de la reacción del anhídrido correspondiente con agua(generalmente una molécula). N₂O_n (Anhídrido) + 1 H₂O = H_aN_bO_c

Los valores a, b y c dependen en cada caso, pues en primer lugar 2 y n han podido o no ser simplificables y lo mismo ocurre al añadir el agua.

En la nomenclatura tradicional se nombran igual que el anhídrido del que proceden (se sustituye el termino anhídrido por el de acido). En las otras nomenclaturas los nombres son más complejos y se utilizan poco por lo que no los tendremos en cuenta.

Solo vamos a estudiar los más importantes:

SO₃ (anhídrido sulfúrico) + H₂O = H₂SO₄. Ácido sulfúrico

N₂O₅ (anhídrido nítrico) + H₂O = H₂N₂O₆ se simplifica NHO₃:ácido nítrico

CO₂= (anhídrido carbónico) + H₂O = H₂CO₃: ácido carbónico.

El ácido carbónico es inestable y, una vez formado, se descompone rápidamente, en dióxido de carbono y agua, pero se formula porque si se forman sus sales: los carbonatos

7. SALES OXISALES:  Se obtienen sustituyendo los hidrógenos de un ácido oxácido por átomos de metales. Partiendo de un ácido (H_aN_bO_c), los hidrógenos se sustituyen por un metal M de valencia m= M_a(N_bO_c)_m. se pueden simplificar en a y m entre si.

Las sales procedentes del ácido sulfúrico se van a llamar sulfatos, las procedentes del ácido nítrico serán nitratos y las procedentes del ácido carbónico van a ser carbonatos:

Na₂CO₃: carbonato de sodio

Z_n(NO₃)₂: nitrato de cinc

C_uSO₄: sulfato cúprico             o        sulfato de cobre (II)

Fe(NO₃)₃: nitrato férrico           o        nitrato de hierro (III)

NiCO₃: carbonato niqueloso     o        carbonato de níquel (II)

Co₂(SO₄)₃: sulfato cobáltico     o        sulfato de cobalto (III)

Pt(NO₃)₄: nitrato platínico        o        nitrato de platino (IV)

Au₂(CO₃)₃:  carbonato aúrico   o        carbonato de oro (III)

Al₂ (SO₄)₃: sulfato de aluminio

MgCO₃: carbonato de magnesio

8. IONES. Son especies químicas (átomos o agrupaciones de átomos ) con carga eléctrica. Si la carga neta es positiva se llaman cationes y si es negativa aniones

8.1. Iones positivos o cationes: pueden ser monoatómicos o poliatómicos.

a) entre los cationes monoatómicos consideraremos el protón o ion hidrógeno: H⁺ y los iones metálicos. Estos últimos son el resultado de la pérdida de uno o más electrones por parte de un átomo metálico neutro. Pondremos algunos ejemplos con sus nombres respectivos:

Li⁺: ion litio                    Sr⁺²: ion estroncio.         Bi⁺³: ion bismuto

Hg⁺: ion mercurioso o ion mercurio (I)           Hg⁺²: ion mercúrico o ion mercurio (II)

Cr⁺²: ion cromoso o ion cromo (II)       Cr⁺³: ion crómico o ion cromo (III)

Pb⁺²: ion plumboso o ion plomo (II)     Pb⁺⁴: ion plúmbico o ion plomo (IV)

b) entre los cationes poliatómicos consideraremos el ion amonio: NH₄⁺

8.2. Iones negativos o aniones: Pueden ser también monoatómicos y poliatómicos.

a)Los aniones monoatómicos se forman cuando un átomo neutro de un no metal gana uno o más electrones. Su nombre es el del no metal terminado en –uro (igual que en las sales binarias). Vemos algunos ejemplos:

F^-: fluoruro           CI^-: cloruro           Br^-: bromuro         I^-: ioduro

S^-2: sulfuro           Se^-2: seleniuro      Te^-2: telururo

O^-2:ion óxido        N^-3: nitruro

b) Los aniones poliatómicos se forman cuando un ácido oxácido pierde sus protones (iones H⁺). El anión que se obtiene tendrá una carga negativa igual al número de hidrógenos cedidos y se nombrará de un modo similar a las sales: la terminación –ico del ácido se cambia por –ato.

SO₄^-2: ion sulfato           No₃^-:ion nitrato              CO₃^-2: ion carbonato.

Existen algunos más como el anión cianuro: CN^- y el ion hidróxido o hidroxilo: OH^-

Una vez vistos los aniones y cationes podemos concluir diciendo que una sal está formada por la unión de aniones y cationes en estructuras cristalinas y que se pueden formular poniendo en primer lugar el anión y luego el catión, a continuación se intercambian las valencias y se simplifica si se puede. Para nombrarlas se nombre primero el anión y luego el catión.