Quimica Inorganica
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Quimica Inorganica Quimica Inorganica Document Transcript

  • ELEMENTOS QUÍMICOS, NOMENCLATURA Y FORMULACIÓNEn esta página se encuentran algunos conceptos básicos de química general einorgánica, que ayudan al aprendizaje, donde, uno necesariamente debeinvolucrarse además de la parte teoría, con la experimentación, ejercitación y laresolución de problemas que constituye una parte esencial del aprendizaje de estacienciaIndice: • Introducción • Clases de elementos y algunas propiedades • Compuestos químicos • Notación química • Óxidos metálicos • Hidróxidos • Óxidos no metálicos (anhídridos) • Ácidos oxigenados (oxoácidos) • Ácidos sin oxígeno (hidrácidos) • Sales • Clases de sales • Obtención de sales • Clasificación de las salesINTRODUCCIÓN
  • Ya se indico anteriormente que los elementos son sustancias que no puedendescomponerse químicamente, esto se debe porque están constituidas porátomos de una misma clase, es decir, átomos que tiene el mismo número atómico.Pueden existir libres, o también pueden existir en forma de combinacionesquímicas para formar la gran cantidad de compuestos que conocemos en eluniverso que son los constituyentes básicos de toda la materia. Existen diferentesclases de elementos que los mencionaremos a continuación.CLASES DE ELEMENTOS Y ALGUNAS PROPIEDADES.Existen cuatro clases de elementos: • Metales, • No Metales, • Anfóteros y, • Gases Nobles.El primer grupo y segundo grupo (metales y no metales) son los consideradosprincipales.En el caso de los metales son generalmente sólidos a la temperatura ambiente,pero existe una excepción que es el mercurio que es líquido a la temperaturaordinaria, se conocen más de 80 metales. La mayoría tienen color blancoargéntico brillante, con matices, pero el oro es dorado, y el cobre, rojizo; entrealgunas de sus propiedades podemos indicar que son buenos conductores delcalor y la electricidad, cambian de forma sin romperse cuando son sometidos a losgolpes y a la presión, por esta razón son maleables y dúctiles, no son frágiles, susátomos presentan pocos electrones en su último nivel de energía los cualespierden fácilmente formando iones positivos (cationes), forman óxidos básicos conel oxígeno y tienen baja electronegatividad.En el caso de los no metales, son más de 16, algunos son sólidos, como porejemplo, el azufre, fósforo, carbón; otros son gaseosos como el oxígeno, cloro,nitrógeno; y uno es líquido, el bromo; podemos indicar algunas de suspropiedades, son malos conductores pero existe una excepción que es el grafito(una variedad de carbono), no tiene brillo metálico, no soportan golpes o presión,es decir, se rompen o son frágiles, a diferencia de los metales sus átomospresentan más electrones en su último nivel de energía, ganan fácilmenteelectrones y así forman iones negativos (aniones), forman óxidos ácidos con eloxígeno y son de alta electronegatividad.Es necesario hacer notar que esta división de metales y no metales, no esperfecta, porque muchos elementos presentan propiedades intermedias.
  • En el caso de los elementos anfóteros, reciben también el nombre de metaloides osemimetales, es decir, que se comportan como metales en algunos casos, y comono metales en otros, por ejemplo, tenemos el bismuto, cromo y manganeso porqueson capaces de formar óxidos básicos y óxidos ácidos.En el caso del aluminio, zinc, plomo, antimonio y arsénico, porque forman óxidosanfóteros, es decir, óxidos capaces de reaccionar tanto con ácidos como conbases, por otro lado son capaces de formar cationes y aniones (pierden electroneso ganan electrones). Los gases nobles son pocos elementos que tienen lacaracterística de ser átomos con configuración estable (tienen 8 electrones en suúltimo nivel de energía), pero existe una excepción el Helio que tiene 2 electronesen su único nivel de energía.COMPUESTOS QUÍMICOS.A toda combinación química de dos o más elementos (síntesis) que estánconstituidos por dos o más átomos se llaman compuestos químicos, (se llamaanálisis, a la descomposición de una compuesto en sustancias más sencillas). Loscompuestos pueden ser dedos clases:-Compuestos inorgánicos-Compuestos orgánicosCompuestos inorgánicos: son aquellos que constituyen todos los metales y nometales (exceptuando carbono). Entre los compuestos inorgánicos tenemos losóxidos metálicos y no metálicos, hidróxidos, ácidos y sales. Esta clasificación espor su composición. También estos compuestos inorgánicos se pueden clasificaren binarios, ternarios, cuaternarios, etc., según tengan en su estructura dos, tres,cuatro, o más elementos distintos, es decir, que esta clasificación se realiza deacuerdo al número de sus elementos. Por otro lado también se puede clasificarpor su constitución en compuestos moleculares (son eléctricamente neutras, porejemplo, óxidos no metálicos y los ácidos) e iónicos (cargados de electricidadpositiva o negativa, por ejemplo, todos los compuestos que llevan algún metal, esdecir, los óxidos metálicos, los hidróxidos y las sales).Compuestos orgánicos: son los que llevan el carbono en su composición, se sabeque los primeros compuestos orgánicos se extraían de los animales y losvegetales, pero actualmente se pueden obtener en forma artificial; existennumerosos compuestos orgánicos que también se clasifican en grupos, porejemplo tenemos: los hidrocarburos, aldehídos, cetonas, alcoholes, ésteres,éteres, glúcidos, lípidos, aminoácidos, proteínas, vitaminas, hormonas, etc.
  • NOTACIÓN QUÍMICA.Se entiende por notación química, a la representación escrita de sustancias pormedio de símbolos y fórmulas. Los símbolos son abreviaturas que representan unátomo de elementos, por ejemplo: Ca = calcio. En lo que respecta a las fórmulas,es la representación escrita de la composición de una sustancia, en el que seutilizan símbolos, subíndices y paréntesis, por ejemplo: Ca(OH)2 = hidróxido decalcio. Es importante aclarar que si existe un coeficiente que se colocan delantede las fórmulas o de los símbolos, estos multiplicadores afectan a toda la fórmula,por ejemplo: 3H2O, representa 3 moléculas de agua en el que existen 6 átomos dehidrógeno y 3 átomos de oxígeno.En primer lugar analizaremos sobre la nomenclatura de los compuestosinorgánicos, estos compuestos se designan por medio de dos palabras: el nombregenérico y el nombre específico. En lo que respecta al nombre genérico, indica elgrupo al que pertenece el compuesto, en cambio el nombre específico de cual delos miembros del grupo se trata. Por ejemplo: el ácido clorhídrico, el nombregenérico es la palabra ácido y el nombre específico es la palabra clorhídrico.Existen otros compuestos que se designan por una sola palabra, por ejemplo:agua, amoniaco y otros compuestos. Para la notación de las diferentes clases decompuestos, es necesario indicar lo que se entiende por el número de oxidación.El número de oxidación es la carga eléctrica que se le asigna a cada átomo en uncompuesto determinado.Para poder realizar la escritura de fórmulas químicas, en primer lugar se debecombinar elementos que tengan número de oxidación positivo con otros quetengan número de oxidación negativo.Se puede presentar tres casos en la igualación de los números de oxidación en laescritura de las fórmulas químicas:· La igualación automática.Que se presenta en aquellos que tengan átomos con número de oxidaciónequivalentes.· El intercambio.En el que los átomos tienen diferentes números de oxidación.· La simplificación.En el que los átomos tienen números de oxidación que pueden simplificar, es decirmúltiplos.
  • Ejemplos: Fe (+2) con el O(-2) se tiene: FeO Fe(+3) con el O(-2) se tiene: Fe2O3 Sn(+4) con el O(-2) se tiene: SnO2Para facilitar la escritura de las fórmulas químicas, es necesario conocer losnúmeros de oxidación de los diferentes metales y los no metales, cuadro.ÓXIDOS METÁLICOS.Son compuestos que contienen un metal unido a oxígeno. Primeramente seescribe el símbolo del metal y luego el oxígeno, se igualan sus números deoxidación. Para la nomenclatura de estos compuestos en primer lugar se lee lapalabra óxido y el nombre del metal. Ejemplos: Na2O óxido de sodio Fe O óxido de hierro (II) sistema STOCK Fe2O3 óxido de hierro (III) sistema STOCK Fe O óxido ferroso nomenclatura clásica Fe2O3 óxido férrico nomenclatura clásicaPor otro lado se tienen también los óxidos mixtos y los peróxidos. En el caso delos óxidos míxtos, tiene como fórmula general M3O4. Por ejemplo:Fe OFe2O3Fe3O4 óxido ferroso férrico, óxido de hierro (II,III)Los peróxidos son compuestos que contiene un metal unido a un grupo peróxidoO2-2, que siempre consta de dos oxígenos y tiene número de oxidación total -2.Estos compuestos se dan con los metales que tiene números de oxidación +1, +2y el hidrógeno. Ejemplos: Na2O2 peróxido de sodio BaO2 peróxido de bario
  • H2O2 peróxido de hidrógenoPara la obtención de los óxidos metálicos, se combinan metal más oxígeno ycomo resultado nos da un óxido metálico. Ejemplo: 4Fe + 3O2 --> 2Fe2O3Pero el oro, plata y platino, se obtienen por otros caminos; en el caso de losmetales nobles no se forman por combinación directa con el oxígeno. La mayoríade los óxidos metálicos son compuestos iónicos, por lo que se puede decir queson combinaciones de los iones metálicos con el ion negativo óxido.HIDRÓXIDOS.Se llaman hidróxidos todos aquellos compuestos que tiene un metal unido al grupohidróxido (OH-). Todos los hidróxidos son bases. En lo que respecta a la notación,se escribe el símbolo del metal seguido del grupo hidróxido y se igualan susnúmeros de oxidación. Para la nomenclatura, se lee la palabra hidróxido seguidodel nombre del metal. Ejemplo:Fe(OH)2 hidróxido ferroso (nombre clásico)Fe(OH)3 hidróxido de hierro (III) (sistema STOCK).Estos compuestos se obtienen por combinación de un óxido metálico con el agua;los metales alcalinos (por ejemplo el Li) y los alcalinos térreos (por ejemplo el Ca)se obtienen por éste método. Los hidróxidos de otros metales no puedenobtenerse por este método, pero para ejercitar se pueden escribir ecuacionesteóricas. Ejemplo: Na2O + H2O -> 2NaOHLos hidróxidos son compuestos iónicos, es decir, están formados por ionesmetálicos (positivos) y el ion negativo hidróxido.ÓXIDOS NO METÁLICOS (ANHÍDRIDOS).Son óxidos que contienen un no-metal unido a oxígeno. Se escribe el símbolo delno-metal y del oxígeno y se igualan sus números de oxidación. Se lee con lapalabra anhídrido y el nombre del no-metal, para este fin existe la nomenclaturaclásica y el sistema Werner (indica el número de átomos por medio de los prefijosnumerales: mono, di, tri, tetra, penta, hepta, octa, etc, es decir, uno, dos, tres,cuatro, cinco, seis, siete, ocho, etc. Respectivamente, y se utiliza la palabra óxidoy no anhídrido). Ejemplo:
  • Cl2O5 anhídrido clórico (nomenclatura clásica) S O3 anhídrido sulfúrico (nomenclatura clásica) Cl2O5 petóxido de dicloro (sistema Werner) S O3 trióxido de azufre (sistema Werner)Estos compuestos se obtienen combinando no-metal con oxígeno ya sea poroxidación, combustión. Ejemplo: C + O2 --> CO2Es necesario aclarar que los elementos anfóteros se comportan como metales consus números de oxidación más bajos, y como no metales con sus números deoxidación más altos. En el caso de la constitución de los óxidos no metálicos soncompuestos moleculares (eléctricamente neutros), que no constan de iones.ÁCIDOS OXIGENADOS (OXOÁCIDOS)Estos compuestos están formados por hidrógeno unido a un no-metal y oxígeno,se leen con la palabra ácido y el nombre del no-metal, (nomenclatura clásica),luego se igualan los números de oxidación, para esto el hidrógeno trabaja connúmero de oxidación de +1, el no-metal con número de oxidación positiva, y eloxígeno con número de oxidación -2; par escribir fórmulas de estos compuestos,primeramente se escribe el símbolo del hidrógeno seguido del símbolo del no-metal y finalmente el símbolo del oxígeno, luego, si el número de oxidación del no-metal es impar se escribe 1 hidrógeno y si es par 2 hidrógenos; el número deoxidación del no-metal se suma con los hidrógenos, y la mitad del resultado es elsubíndice del oxígeno. Ejemplo: el H2SO4 (ácido sulfúrico), el número deoxidación del azufre es +6, como este número es par se escriben 2 hidrógenos, lasuma de estos es igual a 8, la mitad de este resultado es 4, este valor es elsubíndice del oxígeno. De igual manera se escribe la fórmula del HNO3 (ácidonítrico), en el que el número de oxidación del nitrógeno es +5, como es impar seescribe 1 hidrógeno, la mitad de la suma de estos números es 3 que resulta sersubíndice del oxígeno.Pero existen casos especiales como es el caso de los elementos fósforo, arsénico,antimonio y boro, que forman ácidos meta, piro y orto, el silicio forma ácidos metay orto. En el caso de los ácidos meta, lleva 4 hidrógenos y 2 átomos de no-metal,en los ácidos orto llevan 3 hidrógenos y un átomo de no-metal, en cambio losácidos meta son como los ácidos normales. Ejemplos: HClO4 ácido per clórico H4P2O5 ácido pero fosforoso
  • H3PO3 ácido orto fosforoso HPO2 ácido meta fosforoso.Estos compuestos (oxoácidos) pueden ser obtenidos por combinación delanhídrido correspondiente con agua. En el caso de la obtención de ácidos meta,piro y orto, los anhídridos correspondientes se combinan con una, dos y tresmoléculas de agua respectivamente. Ejemplos: SO2 + H2O --> H2SO3 P2O5 + 2H2O --> H4P2O7 P2O5 + 3H2O --> 3H3PO4Los oxoácidos son compuestos moleculares, es decir, son compuestos que notienen iones, sin embargo tienen la propiedad de formar iones hidrógenospositivos e iones halogénicos negativos, en el momento de disolverse en agua.ÁCIDOS SIN OXÍGENO (HIDRÁCIDOS).Estos compuestos contiene hidrógeno unido a un no-metal de la primera ysegunda familia, es decir, del grupo de los halógenos, F, Cl, Br, I (número deoxidación -1) ó de los calcógenos S, Se, T (número de oxidación -2). Para escribirestos compuestos, primeramente se escribe el símbolo del hidrógeno con +1 y acontinuación el no-metal con -1 ó con -2 dependiendo si el no-metal es halógeno ocalcógeno respectivamente. Para la lectura de estos compuestos primeramente selee la palabra ácido y el nombre del no-metal terminado en hídrico. También se loslee como hologenuros o calcogenuros de hidrógeno, es decir, -uro de hidrógeno.Ejemplos: HCl ácido clorhídrico ó cloruro de hidrógeno H2S ácido sulfhídrico ó sulfuro de hidrógeno.Estos compuestos se obtienen combinando hidrógeno con un no-metal de losgrupos indicados anteriormente. Ejemplo: H2 + Cl2 --> 2HClEn lo que respecta a su constitución de estos compuestos, podemos indicar queson moleculares, es decir que no son iónicos, pero al disolverse en agua formaniones como es el caso de los oxoácidos.
  • SALES.Las sales son compuestos que se forman cuando un ion metálico positivo se unecon un ion hologénico negativo.Para poder escribir estos compuestos es necesario saber escribir iones metálicose iones hologénicos (sin oxígeno y con oxígeno).IONES METÁLICOS: son átomos de metales que se caracterizan por tenerelectricidad siempre positiva, y esta carga es numéricamente igual al número deoxidación. Ejemplos: Na+ ion sodio Fe2+ ion ferroso Fe3+ ion férricoIONES HALÓGENOS: estos son átomos de no-metales cargados de electricidadnegativa. Existen dos clases de iones halogénicos:-De tipo -uro o sin oxígeno-Oxigenados o de tipo -ito, -ato.En el primer caso, es un átomo de no-metal halógeno con carga eléctrica 1- (porejemplo Cl1-) o de calcógeno con carga 2-(por ejemplo S2-). Estos ionesprovienen de los hidrácidos (ácidos sin oxígeno). En el segundo caso, es un no-metal positivo (con carga eléctrica positiva cuyo valor depende del número deoxidación del metal respectivo) acompañado de un o más oxígenos, los cualespredominan y por esto el ion entero tiene carga negativa. Estos iones tienen suorigen en los oxoácidos. Para este caso se usan los siguientes prefijos yterminaciones: hipo-ito = número de oxidación mínimo -ito = número de oxidación menor -ato = número de oxidación mayor per-ato = número de oxidación máximo.Para escribir estos iones, se escribe el símbolo del no-metal y oxígeno, ydependiendo del número se anotará una carga negativa o dos cargas negativas siel número de oxidación del no-metal es impar o par respectivamente, la mitad de
  • la suma de ese número de oxidación con las cargas negativas, es el subíndice deloxígeno. Ejemplo: SO42- ion sulfatoEn este caso el número de oxidación del azufre es +6, como este valor es par seanota 2 cargas negativas, la mitad de la suma de estos dos valores resulta ser 4que es el subíndice del oxígeno.En el caso de los iones meta, piro y orto, se escriben usando las reglas similares alas empleadas en la escritura de los ácidos.Con este repaso de la escritura de los iones nos abocaremos a las sales.CLASES DE SALES.Hay dos clases de sales: sales holoideas (sales del tipo uro) que presentan su ionhologénico sin oxígeno; las oxisales (sales del tipo ito-ato) presentan un ionhologénico con oxígeno. Para la escritura de estos compuestos, se anota el ionmetálico positivo, seguido del ion halogénico negativo y se igualan sus cargaseléctricas.Para la nomenclatura, primer se lee el ion halogénico con su nombre propio, yluego del metal de manera exactamente igual que en los óxidos metálicos.Ejemplos:Sistema Stock Nomenclatura clásicaNaCl cloruro de sodio cloruro de sodioSnS2 sulfuro de estaño (II) sulfuro estánnicoFeSO4 sulfato de hierro (II) sulfato ferrosoFe2(SO4)3 sulfato de hierro (III) sulfato férricoCa3(PO4)2 fosfato de calcio fosfato de calcio.
  • OBTENCIÓN DE SALES.Las sales se obtienen principalmente por la reacción de: Ácido + Metal --> SAL + H2 H2SO4 + Mg --> MgSO4 + H2 Ácido + óxido --> SAL + H2O H2SO4 + MgO --> MgSO4 + H2O Ácido + Hidróxido --> SAL + H2O H2SO4 + Mg(OH)2 --> MgSO4 + H2OCLASIFICACIÓN DE LAS SALES.Las sales se clasifican en 5, esta clasificación se basa en su composición:1.- Neutras o normales2.- Ácidas o hidrógeno sales3.- Básicas o hidróxido sales4.- Óxido sales5.- Sales dobles.Las sales neutras o normales, son las que contienen un ion metálico positivo y union hologénico negativo.Las sales ácidas o hidrógeno sales, contienen un ion metálico positivo y un ionhidrógeno hologénico negativo.Las sales básicas o hidróxido sales, tienen un ion metálico, iones hidróxido y union hologénico. Estas sales básicas son sales e hidróxidos a la vez.Óxido sales, llevan el ion metálico, iones negativos óxido O22- y el ion halogénico.Las sales dobles, llevan dos iones metálicos distintos y un ion hologénico, otambién pueden llevar un ion metálico y dos iones hologénicos distintos, es decir,que estos compuestos pueden ser sales dobles por la parte positiva o sales doblespor la parte negativa. Ejemplos:
  • 1.- NaCl cloruro de sodioCu(NO3)2 nitrato de cobre(II)2.- Ba(HCO3)2 carbonato ácido de bario(hidrógeno carbonato de bario)KHSO4 Sulfato ácido de potasio(hidrógeno sulfato de potasio)Nombre clásico IUPAC (UIQPA)3.- Fe(OH)2Cl Cloruro dibásico férrico dihidróxido cloruro de hierro (III)4.- Hg2O(NO3)2 oxinitrato mercúrico óxido dinitrato de dimercurio(II)BiOCl oxicloruro de bismuto óxido cloruro de bismuto5.- CuFeS2 sulfuro cuproso férrico sulfuro de cobre(I) y hierro(III)Na3ClSO4 clorosulfato de sodio cloruro sulfato de sodio