Formulación y nomenclatura química inorgánica




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IES Sierra Minera- La Unión

Departamento de Física y Química- Formulación y Nomenclatura Inorgánica




FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICA

Fórmulas químicas

Para representar una sustancia química utilizamos las fórmulas químicas, que nos indican los átomos que la forman así como el número o proporción de estos átomos en dicha sustancia.

La fórmula del agua, H2O, nos informa de que está formada de hidrógeno y oxígeno, y además que por cada átomo de oxígeno tenemos dos átomos de hidrógeno.

Objetivo de la formulación

El objetivo de la formulación y nomenclatura química es que a partir del nombre de un compuesto sepamos cual es su fórmula, y a partir de la fórmula sepamos cual es su nombre. Antiguamente esto no era tan fácil, pero gracias a las normas de la I.U.P.A.C. (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) la formulación resulta más sencilla.

¿Por qué se unen los átomos?

Porque así consiguen más estabilidad.

Cuando se estudian las configuraciones electrónicas de los átomos se ve que los electrones del nivel de número de oxidación (la última capa) tienen una importancia especial ya que son los que participan en la formación de los enlaces y en las reacciones químicas. También estudiaste que los gases nobles tienen gran estabilidad, y eso se debe a que tienen las capas electrónicas completas (ocho electrones en la última capa). Pues bien, tener las capas electrónicas completas será la situación a la que tiendan la mayoría de los átomos a la hora de formar enlaces, o lo que es lo mismo a la hora de formar compuestos.

¿Cómo se consigue configuración de gas noble?

Los átomos pueden conseguir configuración de gas noble de tres formas: ganando, perdiendo o compartiendo electrones con otros átomos.

En los elementos de los grupos representativos (alcalinos, alcalinotérreos, grupo del B, grupo del C, grupo del N, anfígenos y halógenos) el nivel de número de oxidación se completa con ocho electrones. Los átomos con pocos electrones de número de oxidación (alcalinos, alcalinotérreos, etc.) tenderán a perderlos dando lugar a iones positivos (cationes) y formando en general compuestos iónicos. Los átomos con muchos electrones de número de oxidación (halógenos, anfígenos, etc.) tenderán a ganarlos dando lugar a iones negativos (aniones), formando con los metales compuestos iónicos, pero con los no metales compuestos covalentes.

Los átomos con un número intermedio de electrones (el más característico es el grupo del carbono) tenderán a compartir electrones con otros átomos dando lugar a compuestos covalentes.

¿Cuántos átomos se combinarán en un compuesto?

Los compuestos son eléctricamente neutros, excepto los iones cuando los formulemos separadamente. Es decir, la carga que aporten todos los átomos de un compuesto tiene que ser globalmente nula, debemos tener en un compuesto tantas cargas positivas como negativas.

¿Qué es el número de oxidación? 

El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado, es decir la capacidad de combinación de un elemento.

El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

El número de oxidación se escribe en números romanos (recuérdalo cuando veamos la nomenclatura de Stock): +I, +II, +III, +IV, -I, -II, -III, -IV, etc. Pero en esta página también usaremos caracteres arábigos para referirnos a ellos: +1, +2, +3, +4, -1, -2, -3, -4 etc., lo que nos facilitará los cálculos al tratarlos como números enteros.

En los iones monoatómicos la carga eléctrica coincide con el número de oxidación. Cuando nos refiramos al número de oxidación el signo + o - lo escribiremos a la izquierda del número, como en los números enteros. Por otra parte la carga de los iones, o número de carga, se debe escribir con el signo a la derecha del dígito: Ca2+ ión calcio (2+), CO32- ión carbonato (2-).

¿Será tan complicado saber cuál es el número de oxidación que le corresponde a cada átomo?

Pues no, basta con conocer el número de oxidación de los elementos que tienen un único número de oxidación, que son pocos, y es muy fácil deducirlo a partir de las configuraciones electrónicas. Estos números de oxidación aparecen en la tabla siguiente. Los números de oxidación de los demás elementos los deduciremos de las fórmulas o nos los indicarán en el nombre del compuesto, así de fácil.

La suma de los números de oxidación multiplicados por los respectivos subíndices debe ser igual a la carga de la especie química que estemos considerando.

NÚMEROS DE OXIDACIÓN MÁS USUALES DE ALGUNOS ELEMENTOS

METALES

Número de oxidación

Elementos

+ 1

Li, Na, K, Rb, Cs y Ag

+2

Be, Mg, Ca, Sr, Ba ; Zn y Cd

+3

B, Al

+1, +2

Cu y Hg

+1, +3

Au

+2 , +3

Fe, Co, Ni

+2, +3, +6 (cromatos y dicromatos)

Cr

+2 , +3, (+4), +6 (manganatos), +7 (permanganatos)

Mn

+2, +4

Pt, Pb, Sn

NO METALES

Número de oxidación

Elementos

-1

F

- 1, +1

H

- 2

O

-2 , +4, +6

S, Se, Te

- 3, +3, +5,

N, P, As, Sb

- 4 , +4

C, Si

-1, +1, +3, +5, +7

Cl, Br, I


¡¡¡Los números de oxidación que debes saber para formular se encuentran en la página 266 de tu libro!!!!
En las fórmulas

El elemento que se escribe a la izquierda es el más electropositivo (el que tiene número de oxidación positivo), y a la derecha se escribe el más electronegativo (el que tiene número de oxidación negativo). Estas posiciones en general coinciden con la localización que tienen estos elementos en la tabla periódica, los electropositivos a la izquierda y los electronegativos a la derecha. Cuando la combinación se da entre no metales se debe seguir la recomendación de la IUPAC: “se coloca más a la izquierda el elemento que aparece antes en la siguiente lista”:


B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.

¿Pero cuántos átomos de cada elemento tendrá una fórmula? 

En todo compuesto químico neutro, el número de oxidación aportado por la parte electropositiva debe coincidir en valor absoluto con el de la parte electronegativa, es decir, la carga total debe ser nula. Por lo tanto debemos calcular cuántos átomos de cada elemento debe haber para que el compuesto sea eléctricamente neutro.

¿Qué compuestos darán los hipotéticos átomos A y B con diferentes números de oxidación?

Átomo A

Átomo B

Átomos de cada para que el compuesto sea neutro

Fórmula

Ejemplo




A+I

B-I

(+1)+(-1)=0

AB

Na+      Cl-

NaCl

A+II

B-I

(+2)+2(-1)=0

AB2

Ca+2      Br-

CaBr2

A+II

B-III

3(+2)+2(-3)=0

A3B2

Mg+2      N-3

Mg3N2

A+IV

B-II

(+4)+2(-2)=0

AB2

Pb+4      O-2

PbO2


En los nombres

Se nombra primero el elemento que escribimos a la derecha en la fórmula y después el elemento que se escribe a la izquierda.

Si un elemento tiene varios números de oxidación nos lo van a indicar en el nombre, en la nomenclatura de Stock, como se verá luego, o se usará la nomenclatura sistemática en la que no se usan los números de oxidación. Pero sí será necesario saber los números de oxidación de los elementos que tienen número de oxidación fijo, por lo que debes dedicarle un poco de tiempo a la tabla de números de oxidación.

1. SUSTANCIAS SIMPLES

Llamamos sustancias simples a las que están constituidas por átomos de un sólo elemento.

1.1. Elementos

¿Cómo se nombran?

En general se nombran con el nombre del elemento constituyente, y su fórmula será el símbolo del elemento (Fe, Na, Cu, C, etc), excepto las siguientes moléculas gaseosas (H2, N2, O2, O3) y las de los halógenos (F2, Cl2, Br2, I2) que se presentan en forma diatómica o triatómica, y se nombran según la IUPAC con los prefijos di- o tri-, aunque es frecuente que aparezcan sin prefijos. Los átomos de estas moléculas cuando aparecen aislados llevan el prefijo mono-.

Los prefijos que designan el número de átomos son:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12




Mono-

di-

tri-

tetra-

penta-

hexa-

hepta-

octa-

nona-

deca-

undeca-

dodeca-



































































































































































































































































































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