Formulación y nomenclatura de compuestos inorgánicos




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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS

María Irene Vera
Contenidos: La fórmula química. Tipos de fórmulas Número de oxidación. Formulación y nomenclatura química inorgánica. Normativa IUPAC y tradicional. Compuestos binarios y ternarios.
INTRODUCCIÓN

Sabemos que toda la materia existente es el resultado de combinaciones de los elementos de la Tabla Periódica. Actualmente se conocen millones de compuestos químicos y cada uno de ellos tiene un nombre que lo identifica.

A muchos compuestos se les dieron nombres comunes antes que se conocieran sus composiciones, por ejemplo: agua, azúcar, sal. A lo largo de los años, los químicos diseñaron un sistema adecuado para nombrar las sustancias químicas. Un nombre sistemático revela los elementos presentes en un compuesto y, en algunos casos, cómo están dispuestos los átomos. La nomenclatura sistemática de los compuestos recibe el nombre de nomenclatura química y sigue un conjunto de reglas.

En 1921, se reunieron por primera vez, un grupo de químicos que pertenecían a la Comisión de Nomenclatura de Química Inorgánica de la IUPAC (Asociación Internacional de Química Pura y Aplicada) y desarrollaron reglas para nombrar a los compuestos inorgánicos. Estas reglas son revisadas y actualizadas periódicamente.

Las normas que propone la IUPAC no son obligatorias en sentido estricto, pero es recomendable ajustarnos cada vez más a ellas e ir abandonando otros sistemas de nomenclatura más antiguos aun vigentes. Con la ayuda de algunas reglas nemotécnicas aprenderás a escribir y nombrar los compuestos inorgánicos siguiendo las normas de la IUPAC, pero como las otras nomenclaturas están muy arraigadas ( pero en desuso en textos científicos), también las presentaremos en algunos casos.
LA FÓRMULA QUÍMICA. TIPOS DE FÓRMULAS
La composición de un compuesto está dada por su fórmula química. Composición significa no solo los elementos presentes sino también la proporción en la cual se combinan los átomos. Hay tres tipos principales de fórmulas químicas: a) fórmula empírica; b) fórmula molecular y c) fórmula estructural.

Las fórmulas químicas que indican los tipos de átomos y el número real de cada uno en una molécula, se denominan fórmulas moleculares. Ejemplo: H2, O2, O3, H2O. Los subíndices numéricos, indican la cantidad de átomos de cada elemento presentes en una molécula. Se omite el subíndice “ uno” de las fórmulas. La fórmula molecular de una sustancia muestra su composición pero no muestra la forma en que están unidos sus átomos Las fórmulas moleculares son las fórmulas verdaderas de las moléculas.

Las fórmulas que solo indican el menor número relativo de átomos de cada tipo en una molécula se llaman fórmulas empíricas. Estas nos indican cuáles elementos están presentes y la relación mínima, en números enteros entre sus átomos, pero no indica, necesariamente el número real de átomos en una molécula determinada. La palabra

empírica” significa que se deriva de un experimento, es decir se determinan experimentalmente. Los subíndices de una fórmula empírica siempre son las proporciones enteras más pequeñas.

Ejemplo: Fórmula molecular del peróxido de hidrógeno: H2O2; fórmula empírica: HO, nos indica que el hidrógeno y el oxígeno están presentes en una proporción 1 : 1. Esta proporción se mantiene sea cual sea el tamaño de la muestra. Para muchas sustancias la fórmula molecular y la empírica son idénticas, como en el caso del agua.

La fórmula estructural de una sustancia muestra la forma en que se unen los átomos, representándolos por sus símbolos químicos y empleando líneas para representar los enlaces que mantienen unidos a los átomos.

Generalmente, la fórmula estructural, no representa la geometría real de la molécula, a veces se escriben las fórmulas estructurales como un dibujo en perspectiva, dando así mejor idea de la forma tridimensional.

Ejemplo:

O

H

H H OO

Agua H Peróxido de hidrógeno


Siempre que conozcamos la fórmula molecular de un compuesto podremos determinar su fórmula empírica, en cambio lo opuesto no se cumple, ya que necesitamos más información. Ciertos métodos de analizar sustancias, sólo conducen a la fórmula empírica, y una vez conocida la fórmula empírica, experimentos adicionales pueden proporcionar la información necesaria para convertir la fórmula empírica en la molecular. Hay sustancias, como el carbono, que no existen como moléculas aisladas; su símbolo químico, C , es su fórmula empírica.

Las fórmulas de los compuestos iónicos siempre son las mismas que sus fórmulas empíricas, debido a que los compuestos iónicos no están formados por unidades moleculares discretas. En el NaCl existe una relación entre cationes y aniones de 1 : 1, de forma que el compuesto es eléctricamente neutro. NaCl es la fórmula empírica del cloruro de sodio. Este mismo número de iones Na + y Cl - están acomodados en una red tridimensional en la que cada ion sodio es atraído por los seis iones Cl que le rodean y viceversa. En los compuestos iónicos, los cationes y aniones se acomodan de tal forma, que el compuesto resulta eléctricamente neutro. Para que esto sea así, la suma de las cargas del catión y del anión de cada unidad de fórmula debe ser igual a cero. En la fórmula de un compuesto iónico no se muestra la carga del catión ni del anión.

Para obtener información acerca de una sustancia dada, necesitamos conocer su fórmula química y su nombre. Cuando eran pocos los compuestos conocidos, era posible memorizar sus nombres, muchos de los cuales se derivaban de su aspecto físico, de sus propiedades, de su origen o de sus aplicaciones. Por ejemplo: leche de magnesia, gas hilarante, piedra caliza, sosa cáustica, lejía, polvo para hornear, etc. La asignación de nombres a las sustancias, se denomina nomenclatura química, del latín nomen: nombre y calare: llamar. Si cada una de las 10 millones de sustancias conocidas, tuviera un nombre especial, independiente de todos los demás, sería muy complicado nombrarlas. Por eso para la mayor parte de las sustancias, nos apoyamos en un conjunto sistemático de reglas que nos llevan a un nombre único para cada sustancia, en base a su composición.
NÚMERO DE OXIDACIÓN
El concepto de número de oxidación o estado de oxidación permite describir y manejar a los compuestos iónicos y covalentes con el mismo modelo ya que consideran que los compuestos iónicos, y también los covalentes (exceptuando especies moleculares como O2, Cl2, P4, S8, etc.) son iónicos. No importa si en realidad el compuesto contiene iones.

El número de oxidación de un átomo es la carga que resulta cuando se asignan los electrones de un enlace covalente al átomo más electronegativo. Es la carga que un átomo poseería si el enlace fuera iónico.

Al átomo de estroncio, en el SrCl2 (compuesto iónico) y al átomo de carbono en el CO (compuesto covalente) se le asignan números de oxidación de +II. En el HCl el número de oxidación del H es +1 y el del Cl es - 1 . Se escribe el signo delante del número para distinguirlos de las cargas eléctricas reales. Los números de oxidación no corresponden a cargas reales de los átomos, excepto en el caso de las sustancias iónicas simples; se los determina siguiendo una serie de reglas:


  1. El número de oxidación de los átomos de un elemento en su forma elemental (H2, O2, O3, P4, etc.) es cero

  2. El número de oxidación de un ion monoatómico es igual a su carga. Por ejemplo, el número de oxidación del ion Na+ es +I y el del ion S2- es –II.

  3. El número de oxidación del hidrógeno es +I cuando se combina con un elemento más electronegativo, por ejemplo en H2O, NH3, HCl.

  4. El número de oxidación del hidrógeno es –I cuando se combina con un elemento menos electronegativo, por ejemplo LiH, NaH, CaH2 (hidruros).

  5. Los elementos de los grupos IA y IIA forman compuestos en los que los átomos de metal tienen números de oxidación de +I y +II respectivamente.

  6. El oxígeno, en sus compuestos tiene número de oxidación –II, con excepción de los peróxidos (número de oxidación –I) y superóxidos ( - ½ ).

  7. Los elementos del grupo VIIA tienen número de oxidación –I cuando el átomo se enlaza con un elemento menos electronegativo

  8. En los compuestos binarios (dos elementos distintos), al elemento con mayor electronegatividad se le asigna un número de oxidación igual a su carga en compuestos iónicos simples del elemento.

  9. La suma de los números de oxidación es igual a cero para un compuesto eléctricamente neutro

  10. La suma de los números de oxidación en un ion poliatómico es igual a la carga global.


Al formular un compuesto, te será de mucha utilidad recordar estas reglas y el siguiente orden de electronegatividades, ya que la IUPAC recomienda que al escribir fórmulas químicas los elementos se escriban en orden creciente de electronegatividades, es decir, siempre se colocará más a la izquierda el elemento menos electronegativo.

Metales  H  otros no metales  O  F

FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICA.
Sustancias simples.
Son aquellas sustancias cuyas moléculas están formadas por átomos idénticos. En el caso de elementos que son gases, suelen encontrarse en forma diatómica (N2, H2, O2). A veces ciertos elementos se presentan en agrupaciones de distinto número de átomos, son las formas alotrópicas del elemento,( O2, O3). Otras sustancias simples forman redes de un gran número de átomos. Tal es el caso de los metales (en los que existe el enlace metálico) y de otras sustancias simples como el grafito, el diamante, el silicio, etc. Estas sustancias se representan mediante el símbolo del elemento; es decir, el símbolo Al, representa un elemento, pero también la sustancia simple: el metal aluminio. Con el símbolo Sb representamos el elemento antimonio y también el metaloide antimonio.

Los gases nobles son gases monoatómicos y se representan mediante el símbolo del elemento: He, Ne, Ar, Kr, Xe.

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