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NOMENCLATURA y FORMULACIÓN en QUÍMICA INORGÁNICA Adaptado a las normas de la IUPAC 2005 0. Introducción Valencia Es la capacidad que posee un elemento de combinarse con otro Electrovalencia: nº de electrones que puede ganar o ceder un átomo en la formación de un compuesto iónico Covalencia: nº de electrones que se pueden compartir en un enlace covalente 0. Introducción Número de oxidación de un átomo en un compuesto químico El número de oxidación de un átomo que forma parte de un compuesto químico es la carga aparente con la que dicho elemento está funcionando en ese compuesto o especie. Los estados de oxidación pueden ser positivos, negativos, cero, enteros y fraccionarios. El nº de oxidación no tiene porqué coincidir con la valencia de un elemento: CH4: la valencia del C es IV; el nº oxidación es -4 CH3Cl: la valencia del C es IV; el nº oxidación es -2 CH2Cl2: la valencia del C es IV; el nº oxidación es 0 CCl4: la valencia del C es IV; el nº oxidación es +4 0. Introducción Las reglas de asignación del número de oxidación son: 1. El n.o. de todos los elementos libres es cero, en cualquiera de las formas en que se presenten: Ca , He, N2 , H2, O2 P4 , etc. 2. El n.o. de un ión simple coincide con su carga: Así, los n.o . del S2–, Cl– y Zn2+ son, respectivamente, –2, –1, +2 3. El n.o. del H en sus compuestos es +1, excepto en los hidruros metálicos, que es –1 4. El n.o. del O en sus compuestos es –2, excepto en los peróxidos, que es –1 5. El n.o. de los metales alcalinos (Grupo 1) es siempre +1 6. El n.o. de los metales alcalinotérreos (Grupo 2) es siempre +2 7. La suma algebraica de los n.o. de los átomos de una molécula es cero, y si se trata de un ión , igual a la carga del ión 0. Introducción Cuadro de n.o. de los elementos más frecuentes: No metales: Elemento Nº de oxidación H -1; +1 F Cl, Br, I -1 -1; +1, +3, +5, +7 O S, Se, Te -2 -2; +2, +4, +6 N P As, Sb, Bi -3; +1, +2, +3, +4, +5 -3; +1, +3, +5 -3; +3, +5 B -3; +3 C Si -4; +2, +4 -4; +4 0. Introducción Cuadro de n.o. de los elementos más frecuentes: Metales: Elemento Nº de oxidación Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ag, NH4+ +1 Be, Mg, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd +2 Cu, Hg +1, +2 Al +3 Au +1, +3 Fe, Co, Ni +2, +3 Sn, Pb, Pt, Pd +2, +4 Ir +3, +4 Cr +2, +3, +6 Mn +2, +3, +4, +6, +7 V +2,+3, +4, +5 0. Introducción Regla general de la formulación: En cualquier fórmula química se escribe en primer lugar los elementos situados a la izquierda de la T.P. (menos electronegativo), y en segundo lugar, los situados a la derecha (más electronegativos). Ej: NaCl y no ClNa. Orden de electronegatividad aplicada a la formulación: I. Sustancias simples Aquéllas constituidas por átomos de un mismo elemento • Los gases nobles son monoatómicos: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn • Las moléculas de bastantes sustancias que en c.n. son gases, son diatómicas: N2, F2, O2, … • Elementos que presentan estados alotrópicos (agrupaciones de distintos nº de átomos: S8, O3, P4, … • Los metales, en las ecuaciones químicas, se representan simplemente mediante el símbolo: Cu, Sn, Fe, Ag, … I. Sustancias simples Aquéllas constituidas por átomos de un mismo elemento Compuesto Sistemática Tradicional H2 dihidrógeno hidrógeno F2 Diflúor flúor Cl2 dicloro Cloro Br2 dibromo bromo I2 diyodo yodo O2 dioxígeno oxígeno O3 trioxígeno ozono S8 octaazufre azufre P4 Tetrafósforo Fósforo blanco II. Compuestos binarios Están formados por dos elementos • Se escriben los elementos en un orden: primero el menos electronegativo y luego el más electronegativo • Se intercambian los n. o., pero prescindiendo del signo • Siempre que sea posible se simplifica: Cu2S2 CuS +3 -2 Al 2 O 3 • El compuesto se lee de derecha a izquierda Sistemas de nomenclaturas • De composición • De adición • De sustitución • Tradicional (el sistema más antiguo) Nomenclatura de composición • • • • Está basada en la composición no en la estructura El tipo más simple es la estequiométrica En ella se indica la proporción de los constituyentes Esta proporción puede indicarse de varias formas: 1. Con prefijos multiplicativos (mono-, di-, tri-,…) 2. Utilizando nos de oxidación (Stock, mediante nos romanos) 3. Utilizando la carga de los iones II. Compuestos binarios CLASIFICACIÓN óxidos óxidos básicos peróxidos óxidos ácidos hidruros hidruros metálicos sales neutras hidruros no metálicos grupos 13, 14,15 hidruros volátiles sales neutras grupos 16, 17 haluros de hidrógeno sales volátiles II. Compuestos binarios 1. Óxidos Son combinaciones del oxígeno con otro elemento, metálico o no metálico, a excepción de los halógenos Compuesto Estequiométrica Stock PbO2 dióxido de plomo óxido de plomo (IV) FeO monóxido de hierro óxido de hierro (II) Fe2O3 trióxido de dihierro óxido de hierro (III) Li2O óxido de dilitio óxido de litio Fórmula Antes Fórmula 2005 Cl2O Óxido de dicloro OCl2 Dicloruro de oxígeno Br2O5 pentaóxido de dibromo O5Br2 Dibromuro de pentaoxígeno II. Compuestos binarios 1. Óxidos Óxidos del azufre Fórmula Estequiométrica Stock SO monóxido de azufre óxido de azufre (II) SO2 dióxido de azufre óxido de azufre (IV) SO3 trióxido de azufre óxido de azufre (VI) CO2 dióxido de carbono óxido de carbono (IV) II. Compuestos binarios 1. Óxidos •Mención especial requieren los óxidos del nitrógeno. Fórmula Estequiométrica Stock N2O Óxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (I) NO Monóxido de nitrógeno Óxido de nitrógeno (II) N2O3 Trióxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (III) NO2 Dióxido de nitrógeno Óxido de nitrógeno (IV) N2O4 Tetraóxido de dinitrógeno -- N2O5 Pentaóxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (V) II. Compuestos binarios 2. Peróxidos Son combinaciones del oxígeno que contienen el grupo peroxo (-O-O-). En ellos el número de oxidación del oxígeno es -1 (O2)2La nomenclatura es igual que la de los óxidos. Cambiando en la de Stock la palabra óxido por peróxido Fórmula Estequiométrica Stock CuO2 Dióxido de cobre Peróxido de cobre(II) Na2O2 Dióxido de disodio Peróxido de sodio H2O2 Dioxido de dihidrógeno Peróxido de hidrógeno Para el compuesto H2O2 la IUPAC acepta el nombre común de agua oxigenada II. Compuestos binarios 3. Combinaciones con el hidrógeno Son combinaciones del hidrógeno con cualquier elemento químico • HIDRUROS METÁLICOS: combinación del hidrógeno (-1) con un metal. Fórmula Estequiométrica Stock CaH2 dihidruro de calcio hidruro de calcio LiH hidruro de litio hidruro de litio FeH3 trihidruro de hierro hidruro de hierro (III) SrH2 dihidruro de estroncio hidruro de estroncio II. Compuestos binarios 3. Combinaciones con el hidrógeno • Combinaciones del hidrógeno (+1) con los no metales de los grupos 16 (nº oxidación -2) y 17(nº oxidación -1). •Estos compuestos en disolución acuosa tienen carácter ácido y se llaman ácidos hidrácidos Fórmula Estequiométrica En disolución acuosa HF Fluoruro de hidrógeno Ácido fluorhídrico HCl Cloruro de hidrógeno Ácido clorhídrico HBr Bromuro de hidrógeno Ácido bromhídrico HI Yoduro de hidrógeno Ácido yodhídrico H2S Sulfuro de dihidrógeno Ácido sulfhídrico H2Se Seleniuro de dihidrógeno Ácido selenhídrico II. Compuestos binarios 3. Hidruros • Hidruros volátiles: es la combinación del hidrógeno (+1) con un no metal de los grupos 13, 14 y 15. Fórmula Estequiométrica Stock Sustitutiva NH3 trihidruro de nitrógeno hidruro de nitrógeno (III) amoniaco PH3 trihidruro de fósforo hidruro de fósforo (III) fosfano AsH3 trihidruro de arsénico hidruro de arsénico (III) arsano SbH3 trihidruro de antimonio hidruro de antimonio (III) estibano CH4 tetrahidruro de carbono hidruro de carbono (IV) metano SiH4 tetrahidruro de silicio hidruro de silicio (IV) silano BH3 Trihidruro de boro hidruro de boro borano II. Compuestos binarios 4. Otras combinaciones binarias Combinaciones de dos elementos, que no son ni el O ni el H. • Sales neutras: son combinaciones de un metal y un no metal. Fórmula Estequiométrica Stock LiF fluoruro de litio fluoruro de litio AuBr3 tribromuro de oro bromuro de oro (III) Na2S sulfuro de disodio sulfuro de sodio SnS2 disulfuro de estaño sulfuro de estaño (IV) II. Compuestos binarios 4. Otras combinaciones binarias • Combinaciones de dos no metales. El más electronegativo se pone a la derecha y es el que lleva la terminación -uro Fórmula Estequiométrica Stock BrF3 trifluoruro de bromo fluoruro de bromo (III) BrCl cloruro de bromo cloruro de bromo (I) CCl4 tetracloruro de carbono cloruro de carbono (IV) As2Se3 triseleniuro de diarsénico seleniuro de arsénico (III) III. Compuestos ternarios Están formados por tres elementos clasificación hidróxidos oxoácidos oxosales neutras sales ácidas de hidrácidos y oxisales ácidas III. Compuestos ternarios 1. Hidróxidos Son compuestos formados por un metal y el grupo hidróxido (OH)Cuando se disuelven en agua originan disoluciones básicas, de ahí que también se denominen bases. Fórmula Estequiométrica Stock NaOH hidróxido de sodio hidróxido de sodio Ca(OH)2 dihidróxido de calcio hidróxido de calcio Fe(OH)3 trihidróxido de hierro hidróxido de hierro (III) Au(OH)3 trihidróxido de aluminio hidróxido de oro (III) III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos Son compuestos formados por hidrógeno, no metal y oxígeno. • Su fórmula general es: HaXbOc, donde X es un no metal o algún metal de transición con alto estado de oxidación. Según las recomendaciones de la IUPAC de 2005, se pueden nombrar de tres formas diferentes: nomenclatura común o clásica, nomenclatura de adición y nomenclatura de hidrógeno Prefijos y sufijos utilizados en la nomenclatura tradicional (clásica) • Consiste en añadir un sufijo al nombre del elemento según con el n. o. con el que actúe: Posibilidad de n. o. uno dos terminación -ico n.o. menor -oso n. o. mayor -ico n.o. menor hipo -oso tres n. o. intermedia -oso n.o. mayor -ico n. o. menor hipo -oso cuatro n. o. intermedio -oso n. o. intermedio -ico n. o. mayor per -ico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del grupo de los halógenos (Grupo 17): Cl, Br, I (+1, +3, +5, +7) • Cl2O + H2O HClO • Cl2O3 + H2O HClO2 • Cl2O5 + H2O HClO3 • Cl2O7 + H2O HClO4 Fórmula Tradicional HClO ácido hipocloroso HClO2 ácido cloroso HClO3 ácido clórico HClO4 ácido perclórico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del grupo de los anfígenos (Grupo 16) : S, Se, Te (+2, +4, +6) • SO + H2O H2SO2 • SO2 + H2O H2SO3 • SO3 + H2O H2SO4 Fórmula Tradicional H2SO2 ácido hiposulfuroso H2SO3 ácido sulfuroso H2SO4 ácido sulfúrico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del grupo 15: N (+1, +3, +5), P (+1, +3, +5), As, Sb (+3, +5) • N2O + H2O HNO • N2O3 + H2O HNO2 • N2O5 + H2O HNO3 Fórmula Tradicional HNO ácido hiponitroso HNO2 ácido nitroso HNO3 ácido nítrico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del grupo 15: N (+1, +3, +5), P (+1, +3, +5), As, Sb (+3, +5) El P, As y Sb pueden formar más de un oxoácido con el mismo n. o. • óxido + H2O oxoácido META • P2O5 + H2O HPO3 • óxido + 2H2O oxoácido DI o PIRO • P2O5 +2 H2O H4P2O7 •Óxido + 3H2O oxoácido (ORTO) • P2O5 +3 H2O H3PO4 Fórmula Tradicional HPO3 ácido metafosfórico H4P2O7 ácido difosfórico H3PO4 ácido (orto)fosfórico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del grupo 15: N (+1, +3, +5), P (+1, +3, +5), As, Sb (+3, +5) El P, As y Sb pueden formar más de un oxoácido con el mismo n. o. +1 +5 -2 •H P O 3 = H P O 3 +1 +5 -2 •H3PO3+1 = H3PO4 Fórmula Tradicional HPO3 ácido metafosfórico H4P2O7 ácido difosfórico H3PO4 ácido (orto)fosfórico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del grupo 14: C (+4), Si (+4) Mientras que el C sólo forma un oxoácido (que es inestable), el Si puede formar tres. • CO2 + H2O H2CO3 Fórmula Tradicional H2CO3 ácido carbónico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del grupo 14: C (+4), Si (+4) Mientras que el C sólo forma un oxoácido (que es inestable), el Si puede formar tres. • SiO2 + H2O H2SiO3 • H2SiO3 + H2O H4SiO4 • 2 H4SiO4 - H2O H6Si2O7 Fórmula Tradicional H2SiO3 ácido metasilícico H6Si2O7 ácido disilícico H4SiO4 ácido (orto)silícico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del grupo 13: B (+3) No se formula el ácido dibórico; sí el tetrabórico, que excede a este nivel. • B2O3 + H2O HBO2 • HBO2 + H2O H3BO3 Fórmula Tradicional HBO2 ácido metabórico H3BO3 ácido (orto)bórico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del manganeso: Mn (+4, +6, +7) Análogos serían los oxoácidos del tecnecio y del renio, que exceden a este nivel. • MnO2 + H2O H2MnO3 • MnO3 + H2O H2MnO4 • Mn2O7 + H2O HMnO4 Fórmula Tradicional H2MnO3 ácido manganoso H2MnO4 ácido mangánico HMnO4 ácido permangánico III. Compuestos ternarios 2. Oxoácidos • Oxoácidos del cromo: Cr (+6) Se obtienen los dos oxoácidos siguientes: • CrO3 + H2O H2CrO4 • 2 H2CrO4 - H2O H2Cr2O7 Fórmula Tradicional H2CrO4 ácido crómico H2Cr2O7 ácido dicrómico III. Compuestos ternarios 3. Iones: cationes y aniones Un átomo se transforma en un ión positivo (catión) si cede electrones y en ión negativo (anión) si gana electrones. En general: • los metales forman cationes • los no metales forman aniones monoatómico: formado por un solo átomo. Su carga coincide con su n.o. Ión poliatómicos: formado por varios átomos. La mayoría son aniones. III. Compuestos ternarios 3. Iones: cationes y aniones Nomenclatura: STOCK y uso del número de carga (sistema Ewens-Basset). • Anión monoatómico: se nombran utilizando el sufijo –uro. • Cationes: se nombra como ión o catión, seguido del nombre del ión y su valencia entre paréntesis. • Anión poliatómico: se nombran con los sufijos –ito, -ato, según el oxoácido de procedencia sea –oso o –ico. • CATIONES MONOATÓMICOS Fórmula Sistema de Stock Mediante número de carga K+ ión potasio ión potasio (1+) Fe3+ ión hierro (III) ión hierro (3+) Au+ ión oro (I) ión oro (1+) Au3+ Ión oro (III) ión oro (3+) III. Compuestos ternarios 3. Iones: cationes y aniones Anión monoatómico: se nombran utilizando el sufijo –uro seguido de la carga correspondiente, si no hay ambigüedad, se puede omitir el número de carg • ANIONES MONOATÓMICOS Fórmula Mediante número de carga F- Fluoruro (1-) o fluoruro H- Hidruro (1-) o hidruro N3- Nitruro (3-) o nitruro S2- Sulfuro (2-) o sulfuro Anión poliatómico: se nombran con los sufijos –ito, -ato, según el oxoácido de procedencia sea –oso o –ico. En el ácido Número de oxidación del átomo central En el oxoanión prefijo sufijo Per- -ico Más alto -ico Segundo -ato -oso Tercero -ito -oso Más bajo Hipo- prefijo sufijo Per- -ato Hipo- -ito Aniones derivados de oxoácidos Fórmula nombre ión nombre HClO ácido hipocloroso ClO- Ión hipoclorito HClO2 ácido cloroso ClO2- Ión clorito HNO2 ácido nitroso NO2- Ión nitrito HNO3 ácido nítrico NO3- Ión nitrato H2SO4 ácido sulfúrico SO42- Ión sulfato H2SO4 ácido sulfúrico HSO4- Ión hidrogenosulfato III. Compuestos ternarios 4. Oxosales neutras Son compuestos derivados de un oxoácido, en el que se sustituyen los hidrógenos por un metal Están formados por un metal, no metal y oxígeno. Se obtienen por neutralización total de un oxoácido y un hidróxido: • oxoácido + hidróxido oxosal + agua • HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O NOMENCLATURA • Nomenclatura común o clásica (tradicional): se nombra el oxoanión y tras la palabra “de” el nombre del catión (generalmente un metal) indicando entre paréntesis el número de oxidación si fuera necesario. III. Compuestos ternarios 4. Oxosales neutras Son compuestos derivados de un oxoácido, en el que se sustituyen el (los) hidrógeno(s) por un metal(es). Están formados por un metal, no metal y oxígeno. Se obtien por neutralización total de un oxoácido y un hidróxido: Fórmula Mediante sistema de Stock NaNO3 nitrato de sodio CdSO3 sulfato de cadmio Cu3(PO4)2 fosfato de cobre (II) Sn(NO2)4 nitrito de estaño (IV) III. Compuestos ternarios 5. Sales ácidas de hidrácidos Son sales ácidas que resultan de sustituir un H de un ácido hidrácido por un metal. Se recomienda la nomenclatura de STOCK Fórmula Mediante sistema de Stock NaHS hidrógenosulfuro de sodio Cu(HS)2 hidrógenosulfuro de cobre (II) IV. Oxisales ácidas • Oxosales ácidas: son sales que aún contienen H en su estructura. Derivan de la sustitución parcial de un ácido poliprótico por metales. •Utilizaremos la nomenclatura común o tradicional, en la que se nombra el anión y tras la palabra “de” se indica el nombre del catión indicando entre paréntesis la valencia IV. Compuestos superiores 1. Oxosales ácidas Son sales que aún contienen H en su estructura. Derivan de la sustitución parcial de un ácido poliprótico por metales. - H+ H3PO4 - 2 H+ - 3 H+ H2PO4- HPO42- PO43- + Na+ + 2 Na+ + 3 Na+ NaH2PO4 Na2HPO4 Na3PO4 oxosales ácidas IV. Compuestos superiores 1. Oxosales ácidas Son sales que aún contienen H en su estructura. Derivan de la sustitución parcial de un ácido poliprótico por metales. La nomenclatura recomendada es la de STOCK Fórmula Mediante sistema de Stock Na2HPO4 hidrógenofosfato de sodio NaH2PO4 dihidrógenofosfato de sodio KHCO3 hidrógenocarbonato de potasio Cr(HSO3)3 hidrógenosulfito de cromo (III)
