TEMA 2. FORMULACIÓN INORGÁNICA pero la carga negativa indica que cada átomo de oxígeno ha ganado...

Colegio San José – Hijas de María Auxiliadora C/ Emilio Ferrari, 87 - Madrid 28017 www.salesianassanjose.es Departamento de Ciencia y Tecnología

4º ESO – Ampliación de Física y Química

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TEMA 2. FORMULACIÓN INORGÁNICA

0. ÍNDICE

1. CONCEPTOS BÁSICOS .............................................................................. 2

1.1. Clasificación de la materia ................................................................. 2 1.2. Elementos y sus símbolos químicos ....................................................... 3 1.3. Estructura atómica ........................................................................... 4 1.4. Estructura electrónica de un átomo ...................................................... 5 1.5. Número de oxidación y valencia de un elemento químico ............................ 6 1.6. Fórmula química.............................................................................. 9 1.7. Nomenclatura y normas de la IUPAC ...................................................... 9

2. COMPUESTOS BINARIOS CON HIDRÓGENO ................................................... 10

2.1. Hidruros metálicos ......................................................................... 10 2.2. Hidruros no metálicos o volátiles........................................................ 10 2.3. Haluros de hidrógeno o ácidos hidrácidos ............................................. 11

3. COMPUESTOS BINARIOS CON OXÍGENO ....................................................... 12

3.1. Óxidos ........................................................................................ 12 3.2. Peróxidos .................................................................................... 13

4. HIDRÓXIDOS (Bases = óxidos básicos + agua)................................................ 14

5. ÁCIDOS OXOÁCIDOS (Ácidos = óxidos ácidos + agua) ...................................... 15

5.1. Cómo nombrar ácidos oxoácidos ........................................................ 16 5.2. Cómo formular ácidos oxoácidos ........................................................ 16

5.2.1. A partir de la fórmula sistemática .................................................................... 16 5.2.2. A partir de la fórmula de Stock ......................................................................... 16 5.2.3. A partir de la fórmula tradicional ..................................................................... 17

5.3. Casos particulares de los oxoácidos ..................................................... 17

6. SALES NEUTRAS ................................................................................... 19

6.1. Sales neutras binarias (a partir de ácidos hidrácidos) ............................... 19 6.2. Sales neutras ternarias. Oxisales (a partir de oxoácidos) ........................... 20

6.2.1. Cómo nombrar oxisales ...................................................................................... 21 6.2.2. Cómo formular oxisales ...................................................................................... 21

7. SALES ÁCIDAS ..................................................................................... 23




TEMA 2. FORMULACIÓN INORGÁNICA 1. CONCEPTOS BÁSICOS 1.1. Clasificación de la materia La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Según su composición, la materia se clasifica en:

- Mezcla: materia constituida por varias sustancias puras en proporciones variables, sin que para su formación haya tenido lugar ninguna reacción química. Es decir que sus componentes se pueden separar por medios puramente físicos, como filtración, decantación, destilación, etc…

- Sustancia pura: materia cuya composición química es fija e invariable. A su vez

las sustancias puras se pueden diferenciar entre sustancias simples y sustancias compuestas.

o Sustancia simple: es la que está formada por un único elemento químico como algunos gases diatómicos (O2, H2, N2, Cl2, F2…) o los metales (Fe, Cu…)

- Elemento químico: sustancia que no puede ser descompuesta en otras más sencillas mediante una reacción química y que tiene sus características propias. Algunos ejemplos son el cobre (Cu), la plata (Ag), el oro (Au), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), etc. En el actual sistema periódico de los elementos sólo figuran 118 elementos químicos diferentes.

o Sustancia compuesta: aquella que está formada por más de un elemento

químico. La combinación de varios de estos elementos se denomina compuesto químico.

Materia

Sustancia

Sustancias puras Mezclas

Sustancias simples o elementos

Sustancias compuestas

Átomos y moléculas Moléculas

Se representan mediante fórmulas




- Compuesto químico: es toda sustancia constituida por dos o más elementos en unas proporciones fijas. Las propiedades del compuesto son diferentes de las de sus elementos integrantes (por ejemplo las propiedades del agua H2O son diferentes a las propiedades de los elementos que la forman que son hidrógeno y oxígeno). Existen millones de compuestos químicos diferentes.

Los compuestos químicos pueden descomponerse en otros compuestos más sencillos por medio de reacciones químicas, pudiendo llegar en último extremo a descomponerse en los elementos químicos que los constituyen.

- Átomo: es la parte más pequeña de un elemento que puede entrar en

combinación química para formar un compuesto químico. - Molécula: es la porción más pequeña de una sustancia química pura que puede

existir con carácter independiente que conserve sus propiedades características. Las moléculas de los elementos o sustancias simples, como oxígeno, cloro, nitrógeno, etc., están constituidas por átomos de la misma especie. Las moléculas de las sustancias compuestas, como el ácido nítrico, cloruro de hidrógeno, carbonato de calcio, etc., están constituidas por átomos de diferente especie. Según el número de átomos que presente las moléculas (ya sea de uno o varios elementos), se considerarán diatómicas (formadas por 2 átomos), triatómicas (formadas por 3 átomos), tetraatómicas (formadas por 4 átomos) y en general poliatómicas (formadas por varios átomos).

1.2. Elementos y sus símbolos químicos Cada elemento químico está constituido por un tipo de átomos, por lo tanto todos los átomos con las mismas propiedades representa un elemento químico. Sólo 92 de los elementos químicos conocidos son naturales, los demás se han obtenido artificialmente por métodos radiactivos. Para su identificación a cada elemento se le ha asignado un símbolo químico, que es la forma abreviada, aceptada internacionalmente, de escribir el nombre del elemento. Para algunos de ellos se emplea como símbolo la letra inicial de su nombre escrita en mayúscula:

Carbono C Oxígeno O Boro B Hidrógeno H Uranio U Flúor F

En otros casos, se escriben las dos primeras letras de su nombre, la segunda de ellas siempre con minúscula:

Cloro Cl Calcio Ca Bromo Br Bario Ba

Y hay otros elementos, para los que su símbolo químico procede de sus nombres en latín: Azufre (sulphur) S Oro (aurum) Au Cobre (cuprum) Cu Potasio (kalium) K Fósforo (phosphorus) P Plata (argentum) Ag




1.3. Estructura atómica El átomo está formado por núcleo y corteza. En el núcleo se encuentra concentrada casi la totalidad de la masa del átomo y está constituido por dos tipos de partículas elementales:

- los protones: cuya masa es unas 2000 veces mayor que la de los electrones y posee unidad de carga eléctrica positiva.

- los neutrones: cuya masa es prácticamente igual que la de los protones, pero con carga eléctrica nula (neutra), de ahí su nombre

En la corteza se encuentran los electrones, cuya masa es despreciable en comparación con la de protones y neutrones y poseen la unidad de carga eléctrica negativa. En un átomo neutro, necesariamente, el número de electrones (cargas negativas) debe ser igual al número de protones (cargas positivas). Cada átomo, y por lo tanto cada elemento químico, posee dos características que los definen y diferencian de los demás:

- el número atómico, Z: es el número de protones que posee un átomo en su núcleo; es igual al número de electrones de su corteza cuando el átomo se encuentra en estado neutro. El cobre por ejemplo tiene número atómico Z = 29, esto quiere decir que el átomo de cobre posee 29 protones y en estado neutro, posee 29 electrones.

- el número másico, A: es la suma de protones y neutrones existentes en el núcleo del átomo. El carbono por ejemplo tiene número másico A = 12; esto indica que en el núcleo de dicho átomo hay 6 protones y 6 neutrones.

Con bastante frecuencia, junto al símbolo del elemento químico aparecen una serie de índices que recogen información sobre el elemento:

donde

A número másico Z numero atómico y carga iónica x número de átomos

Ejemplo:

Este símbolo representa una especie química con una doble carga negativa (y) y que consta de dos átomos de oxígeno (x), cada uno de los cuales tiene 16 partículas en el núcleo (A), de ellos, 8 son protones (Z).

De ello, deducimos que el número de neutrones que contiene su núcleo es 8 (16 protones y neutrones – 8 protones) y que el número de electrones que hay en la corteza es 10, debido a que en un átomo neutro el número de protones es igual al número de electrones, pero la carga negativa indica que cada átomo de oxígeno ha ganado 2 electrones (8 electrones + 2 electrones ganados).




1.4. Estructura electrónica de un átomo Los electrones de la corteza del átomo se distribuyen en el átomo en niveles electrónicos de distinta energía. El número de niveles viene determinado por el número cuántico principal (n) que puede tomar valores desde 1 hasta n. El número de electrones que caben en un nivel energético viene dado por la expresión 2n2, en la que n es el número cuántico principal. Cada nivel de energía consta de dos o más subniveles energéticos que se designan por las letras s, p, d, f, dando lugar a 1 orbital s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 orbitales f. Como en cada orbital sólo caben 2 electrones, tendremos que en 1 orbital s caben 2 electrones, en 3 orbitales p caben 6 electrones, en 5 orbitales d caben 10 electrones y en 7 orbitales f caben 14 electrones. El orden de llenado de los orbitales con electrones es siempre de menor a mayor energía. Esta ordenación de los electrones queda reflejada en el diagrama de Möller y define lo que se conoce como configuración electrónica de un átomo.

Diagrama de Möller

Así la configuración electrónica de los elementos alcalinos será: Z = 3 Li 1s2 2s1 Z = 11 Na 1s2 2s2 2p6 3s1

Z = 19 K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Z = 37 Rb 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1

Z = 55 Cs 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1

Z = 87 Fr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s1

Las propiedades químicas de los elementos dependen de la configuración electrónica de su capa más externa; así vemos que todos los elementos alcalinos tienen un único electrón (propiedades similares) en la capa más externa o capa de valencia y se encuentra en el orbital s. La configuración electrónica de los elementos halógenos será: Z= 9 F 1s2 2s2 2p5 Z= 17 Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Z= 35 Br 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 Z = 53 I 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5

Z = 85 At 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p5

Los átomos tienden a adoptar la configuración electrónica más estable, que es la configuración que tienen los gases nobles, es decir 8 electrones en su capa más externa o capa de valencia. Esto se va a conseguir captando o cediendo electrones de esta




última capa. Así los elementos alcalinos tenderán a ceder el electrón de su capa más externa (quedando con carga positiva) y los halógenos tenderán a captar un electrón en su última capa (quedando con carga negativa). K (Z = 19) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 K+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 [Ar] Se trata de un ión con carga positiva o catión Cl (Z= 17) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cl- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 [Ar] Se trata de un ión con carga negativa o anión.

La electronegatividad de los elementos, es la tendencia de éstos a captar electrones, está relacionada con su estructura electrónica. Los elementos que tienen en su último nivel un número de electrones próximo a 8 (6 ó 7 electrones), tienen tendencia a captar electrones de otros átomos, son por tanto muy electronegativos (elementos no metálicos). Aquellos que poseen en su último nivel un número de electrones mucho menor que 8 (1 ó 2 electrones) tienden a ceder esos electrones, son poco electronegativos (elementos metálicos). 1.5. Número de oxidación y valencia de un elemento químico La valencia de un elemento representa la capacidad que posee dicho elemento para combinarse con otro; se toma como referencia al hidrógeno, al que se le asigna valencia 1. Viene dado por el número de electrones captados, cedidos o compartidos por un átomo de dicho elemento al formar un enlace. El número de oxidación es la suma de cargas positivas y negativas de un átomo. Esto, indirectamente indica el número de electrones que le faltan o le sobran al átomo para adquirir la estructura externa propia de los gases nobles, es decir ocho electrones en su último nivel (octeto). Observamos que, en general, a los metales les sobran electrones, mientras que a los no metales les faltan. Según esto los metales tienen tendencia a perder electrones y los no metales tienen tendencia a adquirirlos. Por ejemplo:

- el átomo de cloro tiene 7 electrones en su último nivel; le falta un electrón para adquirir estructura de gas noble; por lo tanto su número de oxidación es -1 (negativo, pues le falta un electrón).

- el átomo de calcio posee 2 electrones en su último nivel; le sobran esos dos electrones para adquirir la estructura del gas noble anterior, tiene por lo tanto número de oxidación +2 (positivo, pues le sobran dos electrones).

A continuación se detallan los números de oxidación y valencias de los elementos más frecuentes:




Elemento Símbolo Número de oxidación Valencia para unión con el Hidrógeno

Valencia para unión con el

Oxígeno

Hidrogeno H -1, +1 - 1 Litio Li

+1 1

Sodio Na Potasio K Rubidio Rb Cesio Cs Plata Ag Berilio Be

+2 2

Magnesio Mg Calcio Ca Estroncio Sr Bario Ba Radio Ra Cinc Zn Cadmio Cd Mercurio Hg +1, +2 1,2 Cobre Cu Oro Au +1, +3 1,3 Boro B -3, +3

3 Aluminio Al +3 Carbono C -4, +2, +4 4 2,4 Silicio Si -4, +4 4 Estaño Sn +2, +4 2,4 Plomo Pb Nitrógeno N

-3, +1, +3, +5 3 1,3,5 Fósforo P Arsénico As Antimonio Sb Bismuto Bi Oxígeno O -2

2

- Azufre S

-2, +2, +4, +6 2,4,6 Selenio Se Teluro Te Flúor F -1 1 Cloro Cl

-1, +1, +3, +5, +7 1 1,3,5,7 Bromo Br Yodo I Hierro Fe

+2, +3 2,3 Cobalto Co Níquel Ni

No metales Metales




Se observa que en la mayoría de los casos, los elementos del mismo grupo, tienen las mismas valencias y por lo tanto tendrán similar comportamiento químico:




1.6. Fórmula química La fórmula química es la representación escrita de una molécula. Así por ejemplo la fórmula H2O representa la molécula de agua y nos indica:

- Composición: la molécula de agua está formada por hidrógeno y oxígeno - Proporción: que en cada molécula hay dos átomos de hidrógeno por cada átomo

de oxígeno - Masa molecular: que la masa de la molécula de agua es la suma de las masas de

sus átomos, es decir, 2 x 1u + 1 x 16u = 18 unidades de masa atómica por cada molécula de agua.

1.7. Nomenclatura y normas de la IUPAC La IUPAC (The International Union of Pure and Applied Chemistry) es el organismo internacional encargado de establecer las normas internacionales de formulación y nomenclatura química. Aunque durante muchos años se ha utilizado el sistema de nomenclatura llamado tradicional, se está evolucionando hacia el sistema propuesto por la Comisión de la IUPAC que está aceptado internacionalmente. Aquí se presentarán tres sistemas de nomenclatura de compuestos inorgánicos:

- nomenclatura sistemática, propuesta por la IUPAC - nomenclatura de Stock - nomenclatura tradicional

Asimismo este organismo establece las siguientes normas sobre formulación:

- Se escribe siempre en primer lugar a la izquierda de la fórmula el símbolo del elemento menos electronegativo (con mayor carácter metálico).

o Ejemplo: Li + H. El litio tiene mayor carácter metálico que el hidrógeno por lo tanto se coloca a la izquierda y el hidrógeno a la derecha LiH

- La valencia de un elemento se pone como subíndice del otro (se intercambian las

valencias) o Ejemplo: Na (valencia 1) + O (valencia 2) Se intercambian las valencias de ambos elementos de forma que la valencia de uno aparezca como subíndice del otro Na2O

- La suma de los números de oxidación de todos los átomos de los elementos que

forman el compuesto debe ser 0. o Ejemplo: Mg (nº de oxidación +2) + O (nº de oxidación -2) La suma de ambos números de oxidación resulta cero (-2 + 2 = 0)

- Si se puede, se simplifican los subíndices, teniendo en cuenta que deben ser

números enteros y que el subíndice 1 no se escribe. o Ejemplo: Ca + O Al intercambiar los subíndices la fórmula queda Ca2O2. Ambos números son divisibles entre 2, por lo que se puede simplificar a CaO.

- Para nombrar un compuesto se comienza por el que está más a la derecha de la

fórmula.




2. COMPUESTOS BINARIOS CON HIDRÓGENO Son aquellos compuestos que están formados por hidrógeno y otro elemento dando lugar a diferentes tipos de moléculas:

- Hidrógeno + metales Hidruros metálicos - Hidrógeno + semimetales Hidruros no metálicos/volátiles - Hidrógeno + no metales Haluros de hidrógeno o ácidos hidrácidos

El hidrógeno, al poseer un solo electrón, siempre actúa con valencia 1, (número de oxidación positivo o negativo según se combine con un elemento más o menos electronegativo que él). 2.1. Hidruros metálicos En estos compuestos el hidrógeno se une a elementos metálicos, actúa con valencia 1 (número de oxidación -1) y se coloca a la derecha de la fórmula.

- Nomenclatura sistemática: se nombra con la palabra hidruro seguida del metal correspondiente. Se utilizan prefijos numerales para indicar el número de átomos de hidrógeno.

- Nomenclatura de Stock: se nombra con la palabra hidruro seguida del nombre del metal y a continuación entre paréntesis y con números romanos la valencia del metal en el caso de que éste tenga más de una.

- Nomenclatura tradicional: se nombra con la palabra hidruro seguida del nombre del metal acabado en –ico o en –oso dependiendo de:

o Si el metal tiene una sola valencia para unirse al hidrógeno, el metal se nombrará acabando en –ico

o Si el metal tiene dos valencias para unirse al hidrógeno, el metal se nombrará acabando en –oso para la menor y en –ico para la mayor.

Ejemplos:

Fórm Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional NaH Hidruro de sodio Hidruro de sodio Hidruro sódico KH Hidruro de potasio Hidruro de potasio Hidruro potásico CuH Monohidruro de cobre Hidruro de cobre (I) Hidruro cuproso CuH2 Dihidruro de cobre Hidruro de cobre (II) Hidruro cúprico CaH2 Dihidruro de calcio Hidruro de calcio Hidruro cálcico MgH2 Dihidruro de magnesio Hidruro de magnesio Hidruro magnésico AlH3 Trihidruro de aluminio Hidruro de aluminio Hidruro alumínico

2.2. Hidruros no metálicos o volátiles En estos compuestos el hidrógeno se une a un número reducido de elementos como: boro, carbono, silicio, nitrógeno, fósforo, arsénico y antimonio. En estos compuestos el hidrógeno se coloca a la derecha.




- Nomenclatura sistemática: se nombra con la palabra hidruro seguida del semimetal correspondiente. Se utilizan prefijos numerales para indicar el número de átomos de hidrógeno presentes en el compuesto.

- Nombre común: todos estos compuestos tienen nombres comunes aceptados por la IUPAC.

Ejemplos:

Fórmula Nomenclatura sistemática Nombre común BH3 Trihudruro de boro Borano CH4 Tetrahidruro de carbono Metano SiH4 Tetrahidruro de silicio Silano NH3 Trihudruro de nitrógeno Amoníaco PH3 Trihidruro de fósforo Fosfano AsH3 Trihidruro de arsénico Arsano SbH3 Trihidruro de antimonio Estibano

2.3. Haluros de hidrógeno o ácidos hidrácidos El hidrógeno actúa en estos compuestos con valencia 1 (número de oxidación +1) y los nos metales con su correspondiente valencia negativa. En estos compuestos, el hidrógeno va a la izquierda de la fórmula.

- Nomenclatura sistemática: se nombra añadiendo la terminación –uro al elemento más electronegativo (el no metal) seguido por el hidrógeno.

- Nomenclatura de Stock: se nombra añadiendo la terminación –uro al elemento más electronegativo (el no metal) seguido por el hidrógeno.

- Nomenclatura tradicional: se nombra poniendo la palabra ácido y añadiendo al no metal la terminación –hídrico.

Ejemplos:

Fórm Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional HCl Cloruro de hidrógeno Cloruro de hidrógeno Ácido clorhídrico HI Yoduro de hidrógeno Yoduro de hidrógeno Ácido yodhídrico H2S Sulfuro de hidrógeno Sulfuro de hidrógeno Ácido sulfhídrico H2Se Seleniuro de hidrógeno Seleniuro de hidrógeno Ácido selenhídrico




3. COMPUESTOS BINARIOS CON OXÍGENO El oxígeno se combina con casi todos los elementos excepto con los gases nobles dando lugar a distintos tipos de óxidos según con quien se combine:

- Oxígeno + metales Óxidos básicos - Oxígeno + no metales Óxidos ácidos (anhídridos)

En estos compuestos el oxígeno actúa con número de oxidación -2, es decir como O2-. Un tipo especial de compuestos con el oxígeno van a ser los peróxidos, en los que el oxígeno va a actuar con número de oxidación -1, como O2

2-. 3.1. Óxidos Combinación del oxígeno con cualquier elemento a excepción del flúor. En estos compuestos el oxígeno va a actuar con valencia 2 (número de oxidación -2) y se va a colocar siempre a la derecha de la fórmula.

- Nomenclatura sistemática: se nombra con la palabra óxido, precedido de un prefijo numérico que indica el número de átomos de oxígeno; a continuación se indica el segundo elemento indicando también con un prefijo numérico la proporción en la que se encuentra.

- Nomenclatura de Stock: se nombra con la palabra óxido, seguido del nombre del segundo elemento y a continuación su valencia entre paréntesis y en números romanos. Si este segundo elemento posee sólo una valencia, no es necesario indicarlo.

- Nomenclatura tradicional: distinguiremos si se trata se un óxido ácido o básico: o Si el oxígeno se combina con un metal, dará origen a un óxido básico y se

nombrarán con la palabra óxido o Si el oxígeno se combina con un no metal, dará origen a un óxido ácido y se

nombrarán con la palabra anhídrido (ya en desuso). El elemento que se combina con el oxígeno se nombrará con una terminación que dependerá de:

o Si el elemento que se combina con el oxígeno tiene 1 valencia se utilizará la terminación –ico

o Si el elemento que se combina con el oxígeno tiene 2 posibles valencias se utilizará: la terminación –oso para indicar que se refiere a la menor la terminación –ico para indicar que se refiere a la mayor

o Si el elemento que se combina con el oxígeno tiene 3 posibles valencias se utilizará: el prefijo hipo- y la terminación –oso para indicar que se refiere a la

menor la terminación –oso para indicar que se refiere a la siguiente la terminación –ico para indicar que se refiere a la mayor

o Si el elemento que se combina con el oxígeno tiene 4 posibles valencias se utilizará: el prefijo hipo- y la terminación –oso para indicar que se refiere a la

menor la terminación –oso para indicar que se refiere a la siguiente la terminación –ico para indicar que se refiere a la siguiente el prefijo per- y la terminación –ico para indicar que se refiere a la

mayor




Resumiendo la nomenclatura tradicional: Si el elemento que se combina con el oxígeno es…

un metal, el compuesto se nombra con un no metal, el compuesto se nombra con Óxido Anhídrido

El elemento que se combina con el oxígeno llevará un prefijo/sufijo dependiendo de:

Valencias Si tiene 1 valencia

Si tiene 2 valencias

Si tiene 3 valencias

Si tiene 4 valencias Prefijo Sufijo

mayor x per- -ico x x x x -ico x x x -oso menor x x hipo- -oso

Ejemplos:

Fórm Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional Li2O Óxido de dilitio Óxido de litio Óxido lítico Na2O Óxido de disodio Óxido de sodio Óxido sódico BaO Óxido de bario Óxido de bario Óxido bárico CaO Óxido de calcio Óxido de calcio Óxido cálcico Al2O3 Trióxido de dialuminio Óxido de aluminio Óxido alumínico CoO Monóxido de cobalto Óxido de cobalto (II) Óxido cobatoso Co2O3 Trióxido de dicobalto Óxido de cobalto (III) Óxido cobáltico CO Monóxido de carbono Óxido de carbono (II) Anhídrido carbonoso CO2 Dióxido de carbono Óxido de carbono (IV) Anhídrido carbónico 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 Pentaóxido de dicloro Óxido de Cloro (V) Anhídrido clórico Cl2O7 Heptaóxido de dicloro Óxido de Cloro (VII) Anhídrido perclórico

3.2. Peróxidos Hay ocasiones en las que dos átomos de oxígeno se unen para formar el ión peróxido (O2

2-), dejando cada uno de ellos un electrón libre con los que se va a unir otros elementos metálicos. El oxígeno exclusivamente en esta situación va a actuar con número de oxidación -1.

Ión peróxido: e- – O – O – e- x tiene 2 electrones libres con los que unirse a iones con carga positiva.

En estos compuestos NO se pueden simplificar los subíndices. Ejemplos:

Fórm Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional H2O2 Dióxido de dihidrógeno Peróxido de hidrógeno Peróxido de hidrógeno Li2O2 Dióxido de dilitio Peróxido de litio Peróxido lítico BaO2 Dióxido de bario Peróxido de bario Peróxido bárico CaO2 Dióxido de calcio Peróxido de calcio Peróxido calcico Cu2O2 Dióxido de dicobre Peróxido de cobre (I) Peróxido cuproso CuO2 Dióxido de cobre Peróxido de cobre (II) Peróxido cúprico




4. HIDRÓXIDOS (Bases = óxidos básicos + agua) Los hidróxidos son compuestos que se caracterizan por tener el grupo OH-(llamado ión hidroxilo o grupo hidróxido) unido a un metal. Estos compuestos se llaman hidróxidos y también son conocidos como bases, por el carácter básico que confieren a sus disoluciones acuosas. En ellos el grupo hidróxido actúa con valencia 1 (número de oxidación -1).

- Nomenclatura sistemática: se nombra con la palabra hidróxido, precedido de un prefijo numérico que indica el número de iones hidróxido que presenta la molécula; a continuación se indica el metal.

- Nomenclatura de Stock: se nombra con la palabra hidróxido, seguido del nombre del metal y a continuación su valencia entre paréntesis y en números romanos. Si este segundo elemento posee sólo una valencia, no es necesario indicarlo.

- Nomenclatura tradicional: se nombra con la palabra hidróxido seguida del nombre del metal acabado en –ico o en –oso.

Ejemplos:

Fórm Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional NaOH Hidróxido de sodio Hidróxido de sodio Hidróxido sódico Mg(OH)2 Dihidróxido de magnesio Hidróxido de magnesio Hidróxido magnésico Co(OH)2 Dihidróxido de cobalto Hidróxido de cobalto (II) Hidróxido cobaltoso Co(OH)3 Trihidróxido de cobalto Hidróxido de cobalto (III) Hidróxido cobáltico Fe(OH)2 Dihidróxido de hierro Hidróxido de hierro (II) Hidróxido ferroso Fe(OH)3 Trihidróxido de hierro Hidróxido de hierro (III) Hidróxido férrico




5. ÁCIDOS OXOÁCIDOS (Ácidos = óxidos ácidos + agua) Los ácidos oxoácidos son compuestos formados por oxígeno, hidrógeno y no metales, cuya fórmula general es HxXyOz, donde X representa por lo general un elemento no metálico. Cuando estos compuestos están disueltos en agua liberan protones, confiriendo propiedades ácidas a las disoluciones. Estos compuestos se obtienen añadiendo al óxido correspondiente una molécula de agua:

Óxido ácido + Agua Ácido oxoácido Ejemplo:

SO3 + H2O H2SO4

- Nomenclatura sistemática: se nombran con el prefijo oxo- precedido de otro prefijo numérico que indica el número de oxígenos que tiene la molécula; a continuación el nombre del no metal acabado en –ato y su valencia en número romanos y entre paréntesis. Si hubiera más de un átomo del no metal, también se indicaría su número con un prefijo numérico. Por último se añade de hidrógeno.

- Nomenclatura de Stock: se nombra con la palabra ácido; después se indica el número de oxígenos con un prefijo numérico y por último el nombre del no metal acabado el –ico con su valencia entre paréntesis y números romanos. Si hubiera más de un átomo del no metal, también se indicaría su número con un prefijo numérico.

- Nomenclatura tradicional: es la más utilizada y su uso está aceptado por la IUPAC. Se nombran de igual forma que el anhídrido del que proceden pero anteponiendo la palabra ácido.

Cl (I) Cl2O + H2O H2Cl2O2 HClO Anhídrido hipocloroso Ácido hipocloroso Cl (III) Cl2O3 + H2O H2Cl2O4 HClO2 Anhídrido cloroso Ácido cloroso Cl (V) Cl2O5 + H2O H2Cl2O6 HClO3 Anhídrido clórico Ácido clórico Cl (VII) Cl2O7 + H2O H2Cl2O8 HClO4 Anhídrido perclórico Ácido perclórico

Ejemplos: Fórm Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional H2CO2 Dioxocarbonato (II) de hidrógeno Ácido dioxocarbónico (II) Ácido carbonoso H2CO3 Trioxocarbonato (IV) de hidrógeno Ácido trioxocarbónico (IV) Ácido carbónico H2SO2 Dioxosulfato (II) de hidrógeno Ácido dioxosulfúrico (II) Ácido hiposulfuroso H2SO3 Trioxosulfato (IV) de hidrógeno Ácido trioxosulfúrico (IV) Ácido sulfuroso H2SO4 Tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno Ácido tetraoxosulfúrico (VI) Ácido sulfúrico HClO Oxoclorato (I) de hidrógeno Ácido oxoclórico (I) Ácido hipocloroso HClO2 Dioxoclorato (III) de hidrógeno Ácido dioxoclórico (III) Ácido cloroso HClO3 Trioxoclorato (V) de hidrógeno Ácido trioxoclórico (V) Ácido clórico HClO4 Tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno Ácido tetraoxoclórico (VII) Ácido perclórico




5.1. Cómo nombrar ácidos oxoácidos Para nombrar los ácidos oxoácidos es necesario conocer el número de oxidación con el que actúa el átomo no metálico (el que está en el centro de la molécula); para calcularlo recurrimos a la propiedad de que las moléculas son neutras (sin carga): Por ejemplo, para obtener la valencia con la que actúa al azufre en la molécula H2SO4:

- Sabemos que el oxígeno siempre actúa con valencia 2 (número de oxidación -2, excepto en los peróxidos que actúa con -1) y que en esta molécula tenemos 4 oxígenos

o 4 x 2 = 8, el oxígeno pone a disposición de la molécula 8 cargas negativas - Sabemos que el hidrógeno siempre actúa con valencia 1 (número de oxidación +1,

menos en los hidruros metálicos que actúa con -1) y que en esta molécula tenemos 2 hidrógenos:

o 2 x 1 = 2, el hidrógeno pone a disposición de la molécula 2 cargas positivas - Como la suma de cargas negativas y cargas positivas debe ser 0

o 8 – 2 = 6, entonces el azufre está actuando con valencia 6 (número de oxidación +6)

- Ahora que conocemos la valencia del elemento central podremos nombrar el compuesto, ya que sabemos que el azufre está actuando con su valencia más alta.

o Tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno o Ácido tetraoxosulfúrico (VI) o Ácido sulfúrico

5.2. Cómo formular ácidos oxoácidos Para formular un compuesto realizamos el proceso inverso; conocida la valencia del elemento no metálico podremos averiguar el número de hidrógenos y oxígenos: 5.2.1. A partir de la fórmula sistemática Si tenemos Trioxocarbonato (IV) de hidrógeno:

- Sabemos que el oxígeno siempre actúa con valencia 2 (número de oxidación -2) y que en esta molécula tenemos 3 oxígenos

o 3 x 2 = 6, el oxígeno pone a disposición de la molécula 6 cargas negativas - Sabemos que el carbono aquí está actuando con valencia 4 (número de oxidación

+4) y que sólo tenemos 1 carbono o 1 x 4 = 4, el carbono pone a disposición de la molécula 4 cargas positivas

- Como la suma de cargas negativas y cargas positivas debe ser 0 o 6 – 4 = 2, entonces tenemos dos hidrógenos en la molécula

- La fórmula del compuesto es H2CO3.

5.2.2. A partir de la fórmula de Stock Si tenemos Ácido trioxoclórico (V)


o 3 x 2 = 6, el oxígeno pone a disposición de la molécula 6 cargas negativas - Sabemos que el cloro aquí está actuando con valencia 5 (número de oxidación +5)

y que sólo tenemos 1 cloro




o 1 x 5 = 5, el cloro pone a disposición de la molécula 5 cargas positivas - Como la suma de cargas negativas y cargas positivas debe ser 0

o 6 – 5 = 1, entonces tenemos un hidrógeno en la molécula - La fórmula del compuesto es HClO3.

5.2.3. A partir de la fórmula tradicional Si tenemos Ácido bromoso

- sabemos que el bromo tiene valencias 1, 3, 5, 7. o Cuando actúa con valencia 1 hipo- + -oso o Cuando actúa con valencia 3 -oso o Cuando actúa con valencia 5 -ico o Cuando actúa con valencia 7 per- + -ico

En este caso el compuesto termina en –oso, por lo tanto del bromo está actuando con valencia 3

- Recurrimos al anhídrido bromoso: Br2O3 - Le añadimos una molécula de agua: Br2O3 + H2O H2Br2O4 y simplificamos (todos

los subíndices son divisibles entre 2) - La fórmula del compuesto es HClO2

5.3. Casos particulares de los oxoácidos Estos casos particulares atienden al número de moléculas de agua que participan en la formación de la molécula del ácido y que se van a distinguir con la utilización de prefijos especiales para la nomenclatura tradicional: - Si en la formación del ácido se produce por la adición de una única molécula de agua se utiliza el prefijo meta- (este prefijo no se usa y se suele omitir) P (III) P2O3 + H2O H2P2O4 HPO2 Anhídrido fosforoso Ácido (meta)fosforoso P (V) P2O5 + H2O H2P2O6 HPO3 Anhídrido fosfórico Ácido (meta)fosfórico

- Si en la formación del ácido se produce por la adición de dos moléculas de agua se utiliza el prefijo piro-. P (III) P2O3 + 2H2O H4P2O5 Anhídrido fosforoso Ácido pirofosforoso P (V) P2O5 + 2H2O H4P2O7 Anhídrido fosfórico Ácido pirofosfórico

- Si en la formación del ácido se produce por la adición de tres moléculas de agua se utiliza el prefijo orto-.




P (III) P2O3 + 3H2O H6P2O6 H3PO3 Anhídrido fosforoso Ácido ortofosforoso P (V) P2O5 + 3H2O H6P2O8 H3PO4 Anhídrido fosfórico Ácido ortofosfórico

Estos casos particulares, en el resto de nomenclaturas se nombran igual que los oxoácidos, según se indica en el punto 5. Ejemplos:

Fórm Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional HPO2 Dioxofosfato (III) de hidrógeno Ácido dioxofosfórico (III) Ácido (meta)fosforoso H4P2O5 Pentaoxodifosfato (III) de hidrógeno Ácido pentaoxodifosfórico (III) Ácido pirofosforoso

H3PO3 Trioxofosfato (III) de hidrógeno Ácido trioxofosfórico (III) Ácido ortofosforoso HPO3 Trioxofosfato (V) de hidrógeno Ácido trioxofosfórico (V) Ácido (meta)fosfórico

H4P2O7 Heptaoxodifosfato (V) de hidrógeno Ácido heptaoxodifosfórico (V) Ácido pirofosfórico

H3PO4 Tetraoxofosfato (V) de hidrógeno Ácido tetraoxofosfórico (V) Ácido ortofosfórico




6. SALES NEUTRAS Son compuestos que se forman cuando el hidrógeno de un ácido (ya sea hidrácido u oxoácido) es sustituido por un metal. Distinguimos dos tipos de sales neutras: 6.1. Sales neutras binarias (a partir de ácidos hidrácidos) Son compuestos formados por un metal y un no metal que se obtienen por la neutralización total de un ácido hidrácido y un hidróxido. La reacción de neutralización que tiene lugar es la siguiente:

Ácido hidrácido + Hidróxido Sal neutra + Agua Ejemplo:

HCl + NaOH NaCl + H2O Ácido

clorhídrico + Hidróxido sódico Cloruro

sódico + Agua

El resultado es que los hidrógenos del ácido son sustituidos por el metal del hidróxido:

Ácido hidrácido Ión + Metal Sal Ejemplos:

HCl Cl- + Na+ NaCl Ácido clorhídrico Ión cloruro Metal Cloruro sódico

H2S S2- + Ca2+ CaS Ácido sulfhídrico Ión sulfuro Metal Sulfuro cálcico

HBr Br- + Mg2+ MgBr2 Ácido bromhídrico Ión bromuro Metal Bromuro magnésico

- Nomenclatura sistemática: se nombran añadiendo la terminación –uro al nombre

del no metal y a continuación el nombre del metal. Se indica con prefijos numéricos, la cantidad de átomos presentes de cada elemento.

- Nomenclatura de Stock: se nombran añadiendo la terminación –uro al nombre del

no metal y a continuación el nombre del metal con su valencia entre paréntesis y números romanos si tuviera más de una.

- Nomenclatura tradicional: cuando el ácido acaba en –hídrico, la sal que se genera

en la neutralización se nombra con la terminación –uro. Después se pone el nombre del metal con terminación en –oso o –ico según corresponda.

Ejemplos: Fórm Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional LiF Floruro de litio Floruro de litio Fluoruro lítico KI Yoduro de potasio Yoduro de potasio Yoduro potásico CaF2 Difloruro de calcio Fluoruro de calcio Fluoruro cálcico

FeCl2 Dicloruro de hierro Cloruro de hierro (II) Cloruro ferroso FeCl3 Tricloruro de hierro Cloruro de hierro (III) Cloruro férrico CuBr Bromuro de cobre Bromuro de cobre (I) Bromuro cuproso

CuBr2 Dibromuro de cobre Bromuro de cobre (II) Bromuro cúprico




6.2. Sales neutras ternarias. Oxisales (a partir de oxoácidos) Son compuestos constituidos por oxígeno, un metal y un no metal, que se obtienen por neutralización total de un ácido oxoácido y un hidróxido. La reacción que tiene lugar en la siguiente:

Ácido oxoácido + Hidróxido Sal neutra + Agua Ejemplo:

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2H2O Ácido

sulfúrico + 2 de Hidróxido sódico Sulfato

sódico + 2 de Agua

El resultado es que todos los hidrógenos del ácido son sustituidos por el metal del hidróxido:

Ácido oxoácido Ión + Metal Sal Ejemplos:

H2SO4 (SO4)2- + Na+ Na2SO4 Ácido sulfúrico Ión sulfato Metal Sulfato sódico

HClO (ClO)- + Na+ NaClO Ácido hipocloroso Ión hipoclorito Metal Hipoclorito sódico

H2CO3 (CO3)2- + Ca2+ CaCO3 Ácido carbónico Ión carbonato Metal Carbonato cálcico

HNO3 (NO3)- + Fe3+ Fe(NO3)3 Ácido nítrico Ión nitrato Metal Nitrato férrico

- Nomenclatura sistemática: se nombran con el prefijo oxo- precedido de otro

prefijo numérico que indica el número de oxígenos que tiene la molécula; después se añade la terminación –ato al nombre del no metal y entre paréntesis y con números romanos la valencia con la que actúa. A continuación se indica el nombre del metal con su valencia entre paréntesis si éste actúa con más de una valencia. Se indica con prefijos numéricos la cantidad de átomos presentes de cada elemento.

- Nomenclatura tradicional: es la más utilizada y su uso está aceptado por la IUPAC. Primero se nombra el no metal teniendo en cuenta el ácido del que procede la sal

o si el ácido acaba en –oso, la sal termina en –ito o si el ácido acaba en –ico, la sal termina en –ato

A continuación se nombra el metal con terminación en –oso o –ico según corresponda. Ejemplos:

Fórm Nom. sistemática Nom. tradicional NaClO Oxoclorato (I) de sodio Hipoclorito sódico NaClO2 Dioxoclorato (III) de sodio Clorito sódico NaClO3 Trioxoclorato (V) de sodio Clorato sódico NaClO4 Tetraoxoclorato (VIII) de sodio Perclorato sódico FeCO2 Dioxocarbonato (II) de Hierro (II) Carbonito ferroso

Fe2(CO2)3 Tris-dioxocarbonato (II) de Hierro (III) Carbonito férrico




FeCO3 Trioxocarbonato (IV) de Hierro (II) Carbonato ferroso

Fe2(CO3)3 Tris-trioxocarbontato (IV) de Hierro (III) Carbonato férrico

6.2.1. Cómo nombrar oxisales Para nombrar las oxisales es necesario conocer el número de oxidación con el que actúa el átomo no metálico; para calcularlo recurrimos a la propiedad de que las moléculas son neutras (sin carga): Por ejemplo, para obtener la valencia con la que actúa al azufre en la molécula CuSO3:

- Sabemos que el oxígeno siempre actúa con valencia 2 (número de oxidación -2) y que en esta molécula tenemos 3 átomos de oxígeno

o 3 x 2 = 6, el oxígeno pone a disposición de la molécula 6 cargas negativas - Sabemos que el calcio actúa con valencia 2 (número de oxidación +2) y que en

esta molécula tenemos 1 átomo de calcio: o 2 x 1 = 2, el calcio pone a disposición de la molécula 2 cargas positivas

- Como la suma de cargas negativas y cargas positivas debe ser 0 o 6 – 2 = 4, entonces el azufre está actuando con valencia 4 (número de

oxidación +4) - Ahora que conocemos la valencia del elemento central podremos nombrar el

compuesto, ya que sabemos que el azufre está actuando con su valencia intermedia

o Trioxosulfato (IV) de calcio o Sulfito cálcico

6.2.2. Cómo formular oxisales Para formular un compuesto realizamos el proceso inverso; conocida la valencia del elemento no metálico podremos averiguar el número del resto de elementos de la molécula.

A partir de la fórmula sistemática Si tenemos Tetraoxobromato (VII) de cobre (I)


o 4 x 2 = 8, el oxígeno pone a disposición de la molécula 8 cargas negativas - Sabemos que el bromo aquí está actuando con valencia 7 (número de oxidación +7)

y que sólo tenemos 1 átomo de bromo o 1 x 7 = 7, el bromo pone a disposición de la molécula 7 cargas positivas

- Como la suma de cargas negativas y cargas positivas debe ser 0 o 8 – 7 = 1, entonces tenemos un átomo de cobre en la molécula que además

está actuando con valencia 1 (número de oxidación +1). - La fórmula del compuesto es CuBrO4. - Si el compuesto fuera Tetraoxobromato (VII) de cobre (II) entonces la fórmula

sería Cu(BrO4)2

A partir de la fórmula tradicional Si tenemos Sulfato férrico




- Sabemos que el azufre tiene valencias 2, 4, 6. o Cuando actúa con valencia 2 hipo- + -oso hipo- + -ito o Cuando actúa con valencia 4 -oso -ito o Cuando actúa con valencia 6 -ico -ato En este caso el no metal termina en –ato, por lo que el azufre está actuando con valencia 6

- Recurrimos al anhídrido sulfúrico: SO3 - Le añadimos una molécula de agua: SO3 + H2O H2SO4 = ácido sulfúrico - El ácido sulfúrico se ioniza ión sulfato (SO4)2- - Sabemos que el hierro tiene valencias 2, 3.

o Cuando actúa con valencia 2 -oso o Cuando actúa con valencia 3 -ico En este caso el metal acaba en –ico, por lo que el hierro está actuando con valencia 3 Fe3+

- La fórmula del compuesto es Fe3+ + (SO4)2- Fe2(SO4)3




7. SALES ÁCIDAS Son compuestos que se forman cuando parte del hidrógeno de un oxoácido es sustituido por un metal. Estarán por lo tanto compuestas por oxígeno, hidrógeno, un no metal y un metal, es decir que con compuestos cuaternarios por estar compuestos por átomos de 4 elementos. Ejemplo:

H2CO3 Ácido carbónico

Sustitución total de hidrógenos (Sales neutras) (CO3)2- Ión carbonato Sustitución parcial de hidrógenos (Sales ácidas) (HCO3)- Ión hidrogenocarbonato

Parte de los hidrógenos del ácido son sustituidos por un elemento metálico:

H2CO3 (HCO3)- + Na+ NaHCO3 Ácido carbónico Ión hidrogenocarbonato Metal Hidrógenocarbonato sódico

- Nomenclatura sistemática: se nombra anteponiendo al nombre sistemático de la

sal neutra correspondiente la palabra hidrógeno, indicando con prefijos numerales el número de hidrógenos presentes en la sal.

- Nomenclatura tradicional: se nombra anteponiendo al nombre tradicional de la sal neutra correspondiente la palabra hidrógeno, indicando con prefijos numerales el número de hidrógenos presentes en la sal.

Ejemplos:

Fórm Nom. sistemática Nom. tradicional NaHCO2 Hidrogenodioxocarbontato (II) de Sodio Hidrogenocarbonito sódico NaHCO3 Hidrogenotrioxocarbonato (IV) de Sodio Hidrogenocarbonato sódico Fe(HSO3)2 Dis-hidrogenotrioxosulfato (IV) de hierro (II) Hidrogenosulfito ferroso Fe(HSO3)3 Tris-hidrogenotrioxosulfato (IV) de hierro (III) Hidrogenosulfito férrico Fe(HSO4)2 Dis-hidrogenotetraoxosulfato (VI) de hierro (II) Hidrogenosulfato ferroso Fe(HSO4)3 Tris-hidrogenotetraoxosulfato (VI) de hierro (III) Hidrogenosulfato férrico KH2PO4 Dihidrogenotetraoxofosfato (V) de potasio Dihidrogenoortofosfato potásico K2HPO4 Hidrogenotetraoxofosfato (V) de dipotasio Hidrogenoortofosfato potásico

TEMA 2. FORMULACIÓN INORGÁNICA pero la carga negativa indica que cada átomo de oxígeno ha ganado...

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