Curso 2012/13

Profesor D. Esteban Moya Morales

[FORMULACIÓN INORGÁNICA]

.

P á g i na 2

Apuntes de formulación inorgánica.

I.P.E..P. Jaén

FORMULACIÓN INORGÁNICA

TABLA DE VALENCIAS

H

Hidrogeno 1

Valencia cuando se combinan con H y Metal -3 -4 -3 -2 -1

Li Litio

1

Be

Berilio 2

B

Boro 3

C Carbono

2, 4

N Nitrógeno 1,2, 3, 4, 5

O Oxígeno

F Flúor

Na

Sodio 1

Mg

Magnesio 2

Al

Aluminio 3

Si Silicio 2, 4

P Fósforo 1, 3, 5

S Azufre 2, 4, 6

Cl Cloro

1,3,5,7

K Potasio

1

Ca

Calcio 2

Sc Escandio

3

Ti Titanio 2, 3, 4

V Vanadio 2, 3, 4,5

Cr Cromo 2, 3, 6

Mn Manganeso 2, 3, 4, 6, 7

Fe Hierro

2, 3

Co Cobalto

2, 3

Ni Niquel

2, 3

Cu Cobre

1, 2

Zn Cinc

2

Ga Galio

3

Ge Germanio

2, 4

As Arsénico

3, 5

Se Selenio 2, 4, 6

Br Bromo 1,3,5,7

Rb

Rubidio 1

Sr

Estroncio 2

Ag Plata

1

Cd Cadmio

2

In Indio

3

Sn Estaño

2, 4

Sb Antimonio

3, 5

Te Telurio 2, 4, 6

I Yodo

1,3,5,7

Cs

Cesio 1

Ba

Bario 2

Pt

Platino 2, 4

Au Oro 1, 3

Hg Mercurio

1, 2

Tl Talio 1, 3

Pb Plomo

2, 4

Bi Bismuto

3, 5

Po Polonio

2, 4

Fr

Francio 1

Ra

Radio 2

1. COMBINACIONES BINARIAS CON OXÍGENO El oxígeno es un elemento muy reactivo y puede combinarse con la mayoría de los elementos de la tabla periódica. Actúa de dos formas diferentes: 1. Como ion ÓXIDO 2. Como ion PERÓXIDO

ION ÓXIDO ION PERÓXIDO

O2- O22-

Valencia=-2 (se escribirá positiva) Valencia=-2 (se escribirá positiva)

Aparece como O Aparece como O2

Sea el compuesto que sea, el elemento más electronegativo siempre se colocará a la derecha.

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Apuntes de formulación inorgánica.

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La prioridad para colocarse a la derecha viene representada (de mayor a menor) por el siguiente esquema:

O sea, si tenemos N y Al en un compuesto, a la derecha escribiremos el N y a la izquierda el Al:

Al N

Si en un compuesto tenemos N y H, a la derecha escribiremos el H y a la izquierda el N:

N H3

El elemento se une al oxígeno, ya sea como óxido o peróxido, y se intercambian las valencias.

Actuación del oxígeno como óxido:

Li O Li2O 1 2

La fórmula final se simplifica, si se puede, dividiendo los subíndices por el máximo común divisor.

Ba O Ba2O2 BaO 2 2

Pt

O

Pt2O4 PtO2 4 2 S O S2O6 SO3 6 2

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Apuntes de formulación inorgánica.

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Actuación del oxígeno como peróxido:

Ba O2 Ba2(O2)2 BaO2 2 2

La fórmula final se simplifica, si se puede, dividiendo los subíndices por el máximo común divisor pero el “2” del ion peróxido no se debe alterar.

Mn O2 Mn2(O2)4 Mn(O2)2 MnO4 4 2

El elemento más electropositivo se colocará a la izquierda.

Así, si el elemento con el que se une el oxígeno es un halógeno (F, Cl, Br, I) el oxígeno se escribirá a la izquierda por ser más electropositivo:

Nomenclatura de composición con número de oxidación en notación romana: Se nombra como óxido o peróxido del elemento, a continuación, escribimos la valencia con la que éste actúe, entre paréntesis y con números romanos. La valencia se omite si el elemento posee sólo esa valencia.

MnO Óxido de manganeso(II) Mn2O3 Óxido de manganeso(III) MnO2 Óxido de manganeso(IV) MnO3 Óxido de manganeso(VI) SnO2 Óxido de estaño(IV) Na2O Óxido de sodio Cu2O2 Peróxido de cobre(I) SnO2 Peróxido de estaño(II)

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Apuntes de formulación inorgánica.

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Nomenclatura con prefijos multiplicadores: Aquí se indica con prefijos (mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, ...) el número de átomos de cada elemento que existen en el compuesto. Nunca se escribe el prefijo mono- delante del elemento más electropositivo (el de la izquierda). Se puede omitir el prefijo mono- del elemento más electronegativo (el de la derecha).

MgO Monóxido de magnesio u óxido de magnesio (se puede decir monóxido o monoóxido).

PbO2 Dióxido de plomo PbO Monóxido de plomo u óxido de plomo. Ni2O3 Trióxido de diníquel HgO Monóxido de mercurio u óxido de mercurio. CrO Monóxido de cromo u óxido de cromo Cu2O Monóxido de dicobre u óxido de dicobre MnO2 Dióxido de manganeso Cu2O2 Dióxido de dicobre SrO2 Dióxido de estroncio Na2O2 Dióxido de disodio Ni2O6 Hexaóxido de diníquel OBr2 Dibromuro de oxígeno O7Cl2 Dicloruro de heptaoxígeno Cu2O2 Dióxido de dicobre SrO2 Dióxido de estroncio Na2O2 Dióxido de disodio Ni2O6 Hexaóxido de diníquel O2Cl Cloruro de dioxígeno

Ejercicios: Completa la siguiente tabla:

Número de oxidación con

números romanos Mediante prefijos numerales

Ag2O

Monóxido de bario

Óxido de bismuto(III)

Prefijo Mono- Di- Tri- Tetra- Penta- Hexa- Hepta-

Nº de átomos

uno dos tres cuatro cinco seis siete

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Trióxido de dioro

Monóxido de cinc

Óxido de manganeso(IV)

O5Br2

Dióxido de dilitio

H2O2

Peróxido de cobalto(III)

Peróxido de aluminio

Agua oxigenada H2O2

2. COMBINACIONES BINARIAS CON HIDRÓGENO

A. HIDRUROS METÁLICOS El metal se une al hidrógeno y le da a este último su valencia como subíndice.

Li H LiH 1 1

Aquí se utiliza la nomenclatura de composición utilizando prefijos numerales y también la que indica el número de oxidación con numeración romana.

NaH Hidruro de sodio (Mono)hidruro de sodio

SnH4 Hidruro de estaño(IV) Tetrahidruro de estaño

FeH3 Hidruro de hierro(III) Trihidruro de hierro

CuH2 Hidruro de cobre(II) Dihidruro de cobre

CuH Hidruro de cobre(I) (Mono)hidruro de cobre

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B. HIDRÁCIDOS Aquí, el orden de los elementos en la fórmula es el contrario de los hidruros metálicos.

HvalenciaX

Sólo son los elementos del grupo del oxígeno y del flúor. Son compuestos gaseosos que cuando están disueltos en agua adquieren propiedades ácidas, por eso se llaman hidrácidos. Se nombran utilizando la nomenclatura con prefijos numerales:

HF Fluoruro de hidrógeno

HCl Cloruro de hidrógeno

HBr Bromuro de hidrógeno

H2S Sulfuro de hidrógeno; sulfuro de dihidrógeno

H2Se Selenuro de hidrógeno; selenuro de dihidrógeno

H2Te Telururo de hidrógeno; telururo de dihidrógeno

El HCl forma parte del jugo gástrico

C. HIDRUROS VOLÁTILES Forman otro grupo al margen de los anteriores con propiedades características.

Prefijos multiplicadores Nomenclatura de

sustitución

H2O (Mono)óxido de dihidrógeno Agua (oxidano)

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NH3 Trihidruro de nitrógeno Amoniaco (azano)

PH3 Trihidruro de fósforo Fosfano

P2H4 Tetrahidruro de difósforo Difosfano

AsH3 Trihidruro de arsénico Arsano

SbH3 Trihidruro de antimonio Estibano

CH4 Tetrahidruro de carbono Metano

SiH4 Tetrahidruro de silicio Silano

Si2H6 Hexahidruro de disilicio Disilano

BH3 Trihidruro de boro Borano

B2H6 Hexahidruro de diboro Diborano

3. RESTO DE COMBINACIONES BINARIAS Formados por la unión de dos elementos que no son ni oxígeno ni hidrógeno. Normalmente se unen dos no metales o bien un metal y un no metal. El elemento más electronegativo actúa con valencia negativa (aparecen en el encabezado de cada columna en la tabla de valencias).

NaCl (sal común)

El ion NH4

+ suele actuar como un metal en estos compuestos viéndose acompañado por metales:

El nombre de las sales binarias sigue las mismas reglas que para los óxidos, hidruros…

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Composición indicando

número de oxidación con números romanos

Composición mediante prefijos numerales

LiF Fluoruro de litio Fluoruro de litio

CaF2 Fluoruro de calcio Difluoruro de calcio

AlCl3 Cloruro de aluminio Tricloruro de aluminio

CuBr2 Brumuro de cobre(II) Dibromuro de cobre

Fe2Te3 Telururo de hierro(III) Tritelururo de dihierro

SiF4 Fluoruro de silicio Tetrafluoruro de silicio

(NH4)2Se Selenuro de amonio Selenuro de diamonio

Fe2C Carburo de hierro(II) (Mono)carburo de dihierro

PCl5 Cloruro de fósforo(V) Pentacloruro de fósforo

SF6 Fluoruro de azufre(VI) Hexafluoruro de azufre

TlI3 Yoduro de talio(III) Triyoduro de talio

SiCl4 Cloruro de silicio(IV) Tetracloruro de silicio

BrI Yoduro de bromo(I) (Mono)yoduro de bromo

Ejercicios:

Número de oxidación con

números romanos Mediante prefijos numerales

Ag2S

Tribromuro de fósforo

Hidruro de hierro(III)

Tetrabromuro de carbono

KH

Hidruro de aluminio

CdH2

H2Te

Triselenuro de cromo

MgS

Cloruro de mercurio(I)

Trifluoruro de boro

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4. HIDRÓXIDOS Se forman por la unión de un elemento con el ion hidróxido (OH-).

Na+ OH- NaOH 1 1

La nomenclatura de composición mediante números romanos funciona aquí igual que en los compuestos binarios anteriores:

NaOH Hidróxido de sodio Sn(OH)4 Hidróxido de estaño(IV) Hg(OH)2 Hidróxido de mercurio(II) Al(OH)3 Hidróxido de aluminio

En la nomenclatura mediante prefijos numerales los nombramos como siempre:

Fe(OH)2 Dihidróxido de hierro Cd(OH)2 Dihidróxido de cadmio CuOH Monohidróxido de cobre

Ejercicios: Completa la siguiente tabla:

Número de oxidación con

números romanos Mediante prefijos numerales

Sn(OH)4

Trihidróxido de cromo

Hidróxido de

manganeso(IV)

Sc(OH)3

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5. OXOÁCIDOS Resultan de la reacción de un óxido (generalmente de un elemento no metálico) y agua.

CO2 + H2O H2CO3

N2O3 + H2O H2N2O4 HNO2

La fórmula general para un oxoácido es:

HaXbOc

Ácido sulfúrico H2SO4

En la nomenclatura tradicional se empieza con la palabra ácido y se sigue con la raíz del elemento utilizando unos prefijos y sufijos que indican la valencia con la que actúa. Esos prefijos y sufijos son per-, -ico, hipo-, -oso. El carbono en el CO2 utiliza la valencia (IV)

CO2 + H2O H2CO3 Ácido carbónico

El nitrógeno en el N2O3 utiliza la valencia (III)

N2O3 + H2O H2N2O4 HNO2 Ácido nitroso

El nitrógeno en el N2O5 utiliza la valencia (V)

N2O5 + H2O H2N2O6 HNO3 Ácido nítrico

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Número de valencias del elemento X

1 BORO

2 NITRÓGENO

3 CROMO

4 BROMO

Pre

fijo

s y

Sufi

jos

hipo-oso V=2

Ácido hipocromoso

V=1 Ácido

hipobromoso

-oso V=3

Ácido nitroso V=3

Ácido cromoso V=3

Ácido bromoso

-ico V=3

Ácido bórico

V=5 Ácido nítrico

V=6 Ácido crómico

V=5 Ácido brómico

per-ico V=7

Ácido perbrómico

Importante:

“El nitrógeno en los oxoácidos sólo utiliza las valencias 3 y 5.”

Mn2O7 + H2O H2Mn2O8 HMnO4 Ácido permangánico

Hay una fórmula con la que se puede calcular la valencia con la que actúa el átomo central:

b

a - c · 2 X de Valencia

Ejemplos:

a. Calculemos la valencia con la que actúa el azufre en el H2SO4:

6 1

2 - 4 x 2 S del Valencia

Como el cromo tiene valencias 2, 3 y 6, estaremos hablando del ácido crómico.

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b. Averigüemos ahora la valencia del fósforo en el ácido pirofosfórico, H4P2O7:

5 2

4 - 7 x 2 P del Valencia

HClO V=1 Ácido hipocloroso HClO2 V=3 Ácido cloroso HClO3 V=5 Ácido clórico HClO4 V=7 Ácido perclórico

Prefijos meta-, piro-, orto- Estos prefijos pueden aparecer en algunos oxoácidos (ácido ortofosfórico, ácido metabórico…). Al óxido se le suman tantas moléculas de agua como indica la siguiente tabla:

Prefijo Valencia PAR Valencia IMPAR

META- + 1 H2O + 1 H2O

PIRO- + 2 H2O

ORTO- + 2 H2O + 3 H2O

Veámoslo mejor con varios ejemplos: Cuando la valencia con la que actúa es impar:

Meta + 1 H2O Ácido metafosforoso P2O3 + 1 H2O → H2P2O4 → HPO2

Piro + 2 H2O Ácido pirofosfórico P2O5 + 2 H2O → H4P2O7

Orto + 3 H2O

Ácido ortofosfórico o ácido fosfórico

(se suele omitir el prefijo orto-). Igual sucede en el ácido

ortobórico o ácido bórico

P2O5 + 3 H2O → H2P2O4 → HPO2

Cuando la valencia es par:

Meta + 1 H2O Ácido metasilícico SiO2 + 1 H2O → H2SiO3

Orto + 2 H2O Ácido ortosilícico o ácido silícico SiO2 + 2 H2O → H4SiO4

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Fórmula Nombre aceptado Transformación Nombre aceptado

HIO4 ácido peryódico H5IO6 ácido ortoperyódico

(+5H2O)

H2TeO4 ácido telúrico H6TeO6 ácido ortotelúrico

(+3H2O)

Dos ácidos “orto”

Fórmula Nombre aceptado Transformación Nombre aceptado

HBO2 ácido metabórico H3BO3 ác. bórico = ác. ortobórico

H2SiO3 ácido metasilícico H4SiO4 ác. silícico = ác. ortosilícico

HPO3 ácido metafosfórico H3PO4

H3PO3

ác. fosfórico (P→As,Sb) = ác. ortofosfórico

ác. fosforoso = ác. ortofosforoso

Ácidos “meta” y no.

Prefijos di-, tri- Multiplicamos el ácido por el número que indica el prefijo y restamos una unidad menos de agua.

Prefijo ¿Qué hacer?

DI- x 2 – 1 H2O

TRI- x 3 – 2 H2O Ejemplo: Acido dicrómico CrO3 + H2O → H2CrO4 2·( H2CrO4) – 1 H2O → H2Cr2O7 Ácido trifosfórico P2O5 + 3 H2O → H3PO4 3·(H3PO4) – 2 H2O → H5P3O10

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Fórmula Nombre aceptado

Transformación Nombre aceptado

H4SiO4 ácido silícico H6SiO7 ácido disilícico

H3PO4 ácido fosfórico H4P2O7 ácido difosfórico

H2SO4 Ácido sulfúrico H2S2O7 Ácido disulfúrico

Importante: Los ácidos con el prefijo piro- se formulan como los di-ácidos. Así, el ácido pirosulfúrico se formula como el ácido disulfúrico. Ácido disulfúrico SO3 + H2O → H2SO4; 2·(H2SO4) – 1 H2O → H2S2O7

6. SALES DE LOS OXOÁCIDOS (OXISALES) Aquí se sustituyen total o parcialmente los hidrógenos del ácido por un metal. Al metal se le pondrá como subíndice el número de hidrógenos que sustituye y todo lo demás tendrá como subíndice la valencia del metal.

NH4+ HNO3 NH4NO3

Valencia=1

1 hidrógeno

Zn H3PO4 Zn3(PO4)2

Valencia=2

3 hidrógenos

Al H2Cr2O7 Al2(Cr2O7)3

Valencia=3

2 hidrógenos

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Aquí se utilizan otros sufijos. En lugar de –oso se utiliza –ito y en lugar de –ico se utiliza –ato.

-oso → -ito

-ico → -ato

“El os-ito tiene pico-pato”

Lejía

(Disolución de NaClO) A continuación se escribe la raíz del metal con los prefijos y sufijos que indiquen la valencia con la que actúa.

Na2SO4 Sulfato sódico (o de sodio) CuPO3 Metafosfato cuproso KMnO4 Permanganato potásico Mn2(SiO4)3 Ortosilicato mangánico

¿Cómo se formulan? Veamos algunos ejemplos

Carbonato de sodio: 1. Primero formulamos el ácido carbónico:

C2O4 → CO2 + H2O → H2CO3 2. Luego sustituimos los hidrógenos por el sodio: Na2CO3

Sulfato de hierro(II):

1. Primero formulamos el ácido sulfúrico:

SO3 + H2O → H2SO4

2. Luego sustituimos los hidrógenos por el hierro y la valencia del hierro pasa a todo lo demás:

Fe2(SO4)2 → FeSO4

Hipoclorito de platino(IV):

1. Primero formulamos el ácido hipocloroso:

Cl2O + H2O → H2Cl2O2 → HClO

2. Luego sustituimos el hidrógeno por el platino pasando la valencia del platino a todo lo demás:

Pt(ClO)4

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Apuntes de formulación inorgánica.

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Dicromato de amonio:

1. Primero formulamos el ácido dicrómico:

Cr2O6 → CrO3

CrO3 + H2O → H2CrO4 (ácido crómico)

Acido dicrómico (H2CrO4)x2- H2O → H2Cr2O7

2. Luego sustituimos los hidrógenos por el ion amonio (NH4+):

(NH4)2(Cr2O7)1 → (NH4)2Cr2O7

También cabe la posibilidad de que se sustituyan sólo parte de los hidrógenos:

Dihidrógenofosfato de bario:

1. Primero formulamos el ácido fosfórico:

P2O5 + 3 H2O → H6P2O8 → H3PO4

2. Luego sustituimos los hidrógenos teniendo en cuenta que deben quedar “dos” hidrógenos (dihidróg…):

Ba(H2PO4)2

(Mono)hidrógenofosfato de sodio:

El prefijo “mono” habitualmente se omite.

1. Primero formulamos el ácido fosfórico:

Na H3PO4 NaH2PO4

Valencia=1

1 hidrógeno sustituido

Na H3PO4 Na2HPO4

Valencia=1

2 hidrógenos sustituidos

Al H2Cr2O7 Al(HCr2O7)3

Valencia=3

1 hidrógeno sustituido

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Apuntes de formulación inorgánica.

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P2O5 + 3 H2O → H6P2O8 → H3PO4

2. Luego sustituimos los hidrógenos teniendo en cuenta que debe quedar “un” hidrógeno (monohidróg…):

Na2(HPO4)1 → Na2HPO4

Las sustituciones parciales de hidrógeno también pueden suceder en los hidrácidos (H2S, H2Se, H2Te):

Hidrógenosulfuro de cobalto(III):

1. Primero formulamos el sulfuro de hidrógeno:

H2S

2. Luego sustituimos los hidrógenos teniendo en cuenta que debe quedar “un” hidrógeno:

Co(HS)3

Hidrógenoselenuro de amonio:

1. Primero formulamos el selenuro de hidrógeno:

H2Se

2. Luego sustituimos los hidrógenos teniendo en cuenta que debe quedar “un” hidrógeno:

NH4(HSe)1 → NH4HSe

Na H2Se NaHSe

Valencia=1

1 hidrógeno sustituido

Fe H2S Fe(HS)2

Valencia=2

1 hidrógeno sustituido

Al H2Te Al(HTe)3

Valencia=3

1 hidrógeno sustituido

P á g i na 19

Apuntes de formulación inorgánica.

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NH4HTe Hidrógenotelururo de amonio Ba(HS)2 Hidrógenosulfuro de bario