Nomenclatura en química inorgánica

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Nomenclatura en química inorgánica

  1. 1. Capítulo 3 Nomenclatura en química inorgánica Debido a que en los inicios de la química el número de compuestos conocidos era relativamente pequeño, era posible en ese entonces memorizar sus nombres, fórmulas o representaciones pictóricas, aun cuando estas no fueran congruentes o no existiese un acuerdo en su denominación. Los nombres de los compuestos derivaban de cosas tan diversas como los nombres de personas, lugares o países de origen de su descubridor, entre otros. Hoy en día, dos siglos después de Dalton, aún quedan vestigios de este tipo de notación caprichosa que cubrió con un manto oscuro y misterioso el carácter de la química como ciencia. El aceite de vitriolo, el ácido muriático, el espíritu de vino y el agua misma constituyen, actualmente, rezagos de este tipo de denominación que aún se mantiene por la fuerza de la costumbre. Sin embargo, como en la actualidad el número de compuestos conocidos sobrepasa los 15´000.000, resulta imposible e inapropiado mantener un sistema de nomenclatura caprichoso. El Sistema de Nomenclatura IUPAC (organización química internacional) es un sistema de nomenclatura lógico y congruente que facilita la identificación de cualquier compuesto a cualquier investigador en cualquier parte del mundo. Pese a que la fuerza de la costumbre mantiene sobre algunos compuestos su nombre original, el sistema de nomenclatura IUPAC establece reglas claras para la denominación de cualquier compuesto químico. La aplicación y comprensión de este sistema de nomenclatura se facilita mucho si se agrupan o clasifican los compuestos químicos en “Familias de Compuestos”. Es importante, sin embargo, tener presente que dicha clasificación solo tiene por objeto facilitar la comprensión de la nomenclatura y naturaleza de los compuestos, antes que establecer o definir un “supuesto proceso de formación”. 3.1. Familia de los hidrácidos o haluros de hidrógeno Se conocen con el nombre de “hidrácidos” a los compuestos resultantes de la combinación entre el hidrógeno y los “haluros” o elementos del Grupo VII. Esta familia de compuestos tiene en común el “carácter ácido” y, en consecuencia, el “grupo funcional hidronio, H+ ”. En esta familia de compuestos, el hidrógeno presenta una valencia o número de oxidación de “+1” y el halógeno de “—1”. Se exceptúa el sulfuro de hidrógeno (y el hidruro de oxígeno), H2S en donde la valencia del azufre es “-2”. Estos compuestos pueden nombrarse de dos formas. 3.1.1 Como HALUROS Se utiliza esta denominación cuando el compuesto se halla en su forma pura o gaseosa o, en todo caso, no disuelto en agua. Cuando este es el caso, dichos compuestos se nombran adicionando el sufijo-URO al nombre del halógeno y la terminación DE HIDROGENO, ejemplo: fluorURO de HIDRÓGENO, HF; clorURO de HIDRÓGENO, HCl; bromURO de HIDRÓGENO, HBr; yodURO de HIDRÓGENO, HI; sulfURO de HIDRÓGENO, H2S. 3.1.2 Como HIDRÁCIDOS
  2. 2. Se utiliza esta denominación cuando el compuesto se halla disuelto en solución acuosa. En este caso dichos compuestos se nombran anteponiendo la palabra ÁCIDO y el sufijo-HÍDRICO al nombre del halógeno, ejemplo: ÁCIDO fluorHÍDRICO, HF; Ácido clorHÍDRICO, HCl; Ácido bromHÍDRICO, HBr; Ácido yodHÍDRICO, HI; Ácido sulfHÍDRICO, H2S. De esta familia, los compuestos más importantes para los propósitos del curso son los ácidos clorhídrico, fluorhídrico, bromhídrico y sulfhídrico. 3.2 Familia de los óxidos Se conocen con el nombre de “óxidos”, a los compuestos que resultan de la combinación entre el oxígeno y cualquier otro elemento. En estos compuestos la valencia o número de oxidación del oxígeno es “-2”, mientras que la del otro elemento, es “la necesaria para equilibrar eléctricamente la molécula”. La nomenclatura consiste simplemente en anteponer la palabra “ÓXIDO” al nombre del elemento. Cuando un mismo elemento puede formar más de un óxido, se coloca al final del nombre, entre paréntesis y en números romanos, el número de oxidación del elemento en ese compuesto específico. Existen fundamentalmente dos tipos de óxidos. 3.2.1 Óxidos de elementos metálicos Con excepción de los metales de transición, los elementos metálicos solo pueden formar un tipo de óxido. Los elementos del Grupo I, cuyo número de oxidación es “+1”, forman óxidos del tipo X2O. Constituyen ejemplos el óxido de litio, Li2O; el óxido de sodio, Na2O; el óxido de potasio, K2O; etc. Los elementos del Grupo II, cuyo número de oxidación es “+2”, forman óxidos del tipo XO. Constituyen ejemplos el óxido de berilio, BeO; el óxido de magnesio, MgO; el óxido de calcio, CaO; etc. La distinción entre los diferentes óxidos que un mismo elemento puede formar, se ejemplifica mediante los óxidos de Fe, Cr, y Cu: Fórmula Nombre tradicional Nombre IUPAC FeO Oxido ferroso Oxido de hierro (II) Fe2O3 Oxido férrico Oxido de hierro (III) Cr2O3 Oxido cromoso Oxido de cromo (III) CrO3 Oxido crómico Oxido de cromo (VI) CuO2 Oxido cuproso Oxido de cobre (I) CuO Oxido cúprico Oxido de cobre (II) Además de los anteriores, los óxidos más importantes de esta familia son los de manganeso (II, III, IV, VI y VII), los de níquel (II y III), los de titanio (III y IV), los de platino (II y IV), los de mercurio (I y II), la cal viva, CaO y la alúmina, Al2O3. 3.2.2 Óxidos de elementos no-metálicos Los elementos no-metálicos forman por lo general más de un tipo de óxido. En estos como en todos los óxidos, el número de oxidación del oxígeno es “-2”; y el del elemento no metálico, el necesario para equilibrar eléctricamente la molécula. A continuación se muestran algunos ejemplos, de los cuales, los óxidos de azufre (SO2, SO3), nitrógeno (N2O, NO2, N2O5) y carbono (CO, CO2) constituyen los principales exponentes de este grupo, desde un punto de vista ambiental (sobre la atmósfera).
  3. 3. Fórmula Nombre aceptado Nombre IUPAC Cl2O Oxido hipocloroso Oxido de cloro (I) Cl2O3 Oxido cloroso Oxido de cloro (III) Cl2O5 Oxido clórico Oxido de cloro (V) Cl2O7 Oxido perclórico Oxido de cloro (VII) SO2 Dióxido de azufre Oxido de azufre (IV) SO3 Trióxido de azufre Oxido de azufre (VI) N2O Oxido de dinitrógeno Oxido de nitrógeno (I) NO2 Dióxido de nitrógeno Oxido de nitrógeno (IV) N2O5 Pentóxido de dinitrógeno Oxido de nitrógeno (V) 3.2.3 Familia de los hidróxidos Se conocen con el nombre de Hidróxidos, o simplemente Bases, a los compuestos resultantes de la combinación entre los “óxidos metálicos” y el agua. Dicha familia de compuestos tiene en común el carácter básico y, en consecuencia, el “grupo funcional hidroxilo (OH— )”. Estos compuestos se nombran anteponiendo la palabra HIDRÓXIDO al nombre del elemento metálico. Ejemplos: Fórmula Nombre IUPAC Na(OH) Hidróxido de sodio Ca(OH)2 Hidróxido de calcio Al(OH)3 Hidróxido de aluminio Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II) Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III) Son frecuentes como reactivos de laboratorio en esta familia de compuestos, los hidróxidos de sodio y potasio; como materias primas de uso extensivo, los hidróxidos de hierro y aluminio y como productos farmacéuticos los hidróxidos de calcio y aluminio. 3.2.4 Familia de los hidroxiácidos Se conocen con el nombre de “hidroxiácidos” a los compuestos resultantes de la combinación entre los “óxidos no-metálicos” y el agua. Dicha familia de compuestos tiene en común el carácter ácido y en consecuencia, el “grupo funcional hidronio, (H+ )”. Fórmula Nombre IUPAC HNO2 Ácido nitrOSO HNO3 Ácido nitrICO H2SO3 Ácido sulfurOSO H2SO4 Ácido sulfurICO HClO Ácido HIPOclorOSO HClO2 Ácido clorOSO HClO3 Ácido clorICO HClO4 Ácido PERclorICO Los hidroxiácidos se nombran anteponiendo la palabra ÁCIDO al nombre del elemento no metálico y, cuando es preciso hacer diferenciación entre diversos hidroxiácidos de un mismo elemento,
  4. 4. utilizando los sufijos y prefijos “hipo”, “per”, “oso” e “ico”. Los ácidos nítrico, sulfúrico, fosfórico y perclórico constituyen los principales exponentes de este grupo. 3.2.5 Familia de las sales Se conocen con el nombre de “sales” a los compuestos resultantes de la combinación entre los “ácidos” (hidrácidos e hidroxiácidos) y las “bases”. Esta familia de compuestos es quizá la más numerosa en química inorgánica y se caracteriza por la naturaleza iónica de sus soluciones acuosas. Las sales que provienen de los “hidrácidos” se nombran como “HALUROS” del metal respectivo, mientras que las que provienen de los “hidroxiácidos” derivan su nombre del “ANION” correspondiente. En ambos casos, cuando es necesario distinguir entre dos sales diferentes de un mismo metal, se emplean números romanos: Fórmula Nombre Fórmula Nombre KCl ClorURO de Potasio FeSO4 SULFATO de Hierro II NaI YodURO de Sodio Fe2(SO4)2 SULFATO de Hierro III CaS SulfURO de Calcio Na2SO3 SULFITO de Sodio Na2SO4 SULFATO de Sodio A fin de facilitar la identificación de las sales, se anexa al final de este capítulo un compendio de los aniones y cationes más comunes con sus respectivos nombres. El estudiante debe memorizar la mayoría de ellos con el fin de poder asignar los nombres a las diferentes sales de uso frecuente en su ejercicio profesional. La identificación de dichos iones en las fórmulas moleculares no es simplemente una cuestión de nomenclatura, sino que sirve además, para enfatizar el carácter particular e individual de las especies iónicas, como “unidades elementales de reacción”. En efecto, muchas de las reacciones en química inorgánica ocurren entre especies iónicas, más que entre partículas identificables como especies moleculares. Un ión es pues, “un átomo o agregado de átomos de composición constante y carga neta, positiva o negativa, que tiene un comportamiento químico y un conjunto de propiedades distintivas que le caracterizan”. 3.2.6 Familia de los hidruros Los “hidruros” son una pequeña familia de compuestos que provienen de la combinación del hidrógeno con el nitrógeno y el fósforo, y con los elementos de los grupos I y II. Estos compuestos se caracterizan por ser fuertes reductores y porque en ellos el número de oxidación del hidrógeno es “-1”. Dichos compuestos se nombran anteponiendo la palabra “HIDRURO” al nombre del elemento correspondiente. Constituyen ejemplos el hidruro de sodio NaH, el hidruro de litio LiH, y el hidruro de nitrógeno, N2H4; más conocido como hidracina. 3.2.7 Familia de los peróxidos Los “peróxidos” son otra pequeña familia de compuestos (orgánicos e inorgánicos) que se caracterizan porque son fuertes oxidantes y porque en ellos la valencia del oxígeno es “-1”. Uno de los compuestos más comunes de esta familia es el “peróxido de hidrógeno”, H2O2, o agua oxigenada, utilizada en la desinfección de heridas superficiales. El sistema de nomenclatura, tal cual se ha descrito en este capítulo, es el sistema oficialmente aceptado para la publicación de documentos científicos. Sin embargo, existen muchos compuestos
  5. 5. cuyo nombre no se ajusta a estas reglas y que, por fuerza de la costumbre, conservan aún su nombre original. Ese es el caso del agua H2O; el amoniaco, NH3; y la sal de mesa, NaCl, en química inorgánica, o del ácido acético, CH3COOH; el acetileno, CHCH; y la glucosa en química orgánica. Catión Anión Catión Anión Aluminio (Al + ) Bromuro, Br¯ Magnesio, Mg 2+ Nitrato NO - 3 Amonio ( NH4 + ) Carbonato, CO 2- 3 Mn II o manganoso, Mn 2+ Nitruro (N 3- ) Bario (Ba 2+ ) Clorato (CIO - 3) Hg I o mercurioso, Hg 2 2+ * Nitrito (NO - 2) Cadmio (Cd 2+ ) Cloruro (Cl - ) Hg II o mercúrico, Hg 2+ Oxido (O 2- ) Calcio (Ca 2+ ) Cromato (CrO 2- 4) Potasio (K + ) Permanganato, MnO - 4 Cesio (Cs + ) Cianuro (CN - ) Plata (Ag + ) Peróxido (O 2- 2) Cr III o cromoso, (Cr 3+ ) Dicromato, Cr2O 2- 7 Sodio (Na + ) Fosfato (PO 3- 4) Co II o cobaltoso ( Co 2+ ) Monofosfato, H2PO - 4 Estroncio (Sr 2+ ) Sulfato (SO 2- 4) Cu I o cuproso ( Cu + ) Fluoruro (F - ) Sn II o estanoso, Sn 2+ Sulfuro (S 2- ) Cu II o cúprico (Cu 2+ ) Hidruro (H + ) Zinc (Zn 2+ ) Sulfito (SO 2- 3) H I o hidronio (H + ) bicarbonato, HCO - 3 Fe II o ferroso, (Fe 2+ ) Tiocianato (SCN - ) Pb II o plumboso (Pb 2+ ) bifosfato, HPO 2- 4 Fe III o férrico, (Fe 3+ ) Hidróxido (OH -) Litio (Li + ) bisulfato (HSO - 4) Yoduro (I-) ANEXO 1 NOMBRES Y FÓRMULAS DE ALGUNOS CATIONES Y ANIONES INORGÁNICOS. FUENTE: AUTOR 3.4 Epílogo El arte mas importante del maestro consiste en provocar la alegría de la acción creadora y del conocimiento. Su peor error consiste en educar por métodos basados en el temor, la fuerza o la autoridad; con ello, sólo se consigue destruir la sinceridad y la confianza, y fomentar falso respeto y sumisión. A.L. Germaine Contrariamente a lo que piensa la mayoría de la gente, la ciencia no es ni mucho menos un conjunto de libros, sino un método lógico de proceder para adquirir nuevos conocimientos. Todos somos científicos cuando somos niños, pero al crecer, sólo algunos conservan un poco de esa curiosidad que es la madre de la ciencia. La técnica, es la hermana laica de la ciencia. Juan Aguilar M. Biólogo teórico. La química orgánica es la química de los compuestos del carbono. La bioquímica es el estudio de los compuestos de carbono que andan en cuatro patas. Juan Aguilar M. Biólogo teórico.
  6. 6. Compuestos Químicos Inorgánicos Ubicación Clasificación Nomenclatura En el Aire En el Agua En la tierra Óxidos: Combinaciones del oxígeno con cualquier otro elemento Hidrácidos: Combinaciones de hidrógeno con elementos No-metálicos Hidróxidos: Combinaciones del agua con los óxidos Metálicos Hidroxi-ácidos: Combinaciones del agua con óxidos No-metálicos Sales: Combinaciones de compuestos ácidos con compuestos básicos Peróxidos: Compuestos que contienen oxígeno con No de Oxidación —1 Hidruros: Compuestos que contienen hidrógeno con No de Oxidación —1 Óxido + Nombre del elemento + No de Oxidación del elemento Ácido + nombre del elemento + terminación URO o HIDRICO Hidróxido + nombre del metal + No de oxidación del elemento Ácido + No-metal. Aplican los prefijos HIPO/PER y los sufijos OSO/ ICO Nombre del ANION + nombre del CATION Peróxido + Nombre del elemento Hidruro + Nombre del elemento ANEXO 2 CLASIFICACIÓN DE LOS COMPUESTOS QUÍMICOS INORGÁNICOS. FUENTE: AUTOR Ejercicios de aplicación y reflexión 1. Haciendo uso de una Tabla Periódica, escriba y nombre todos los haluros posibles de obtener por combinación entre los elementos del Grupo VII y los elementos de los grupos I y II.
  7. 7. 2. Escriba y nombre todos los óxidos metálicos y no metálicos posibles de obtener a partir de sus números de oxidación. Utilice una Tabla Periódica. 3. Escriba y nombre todos los hidrácidos posibles en la naturaleza. 4. Intente memorizar la fórmula, el nombre y los números de oxidación de cada uno de los elementos que componen los principales iones inorgánicos y orgánicos: Ión sulfato, ión fosfato, ión carbonato, ión bicarbonato, ión tiosulfato, ión persulfato, ión clorato, ión cromato, Ión dicromato, ión permanganato, etc. 5. De ahora en adelante adopte por costumbre, cada vez que observe una sustancia química o su nombre en una revista o periódico, nombrarla de acuerdo con el sistema de nomenclatura IUPAC, clasificarla en alguna de las familias químicas y escribir todo aquello que pueda deducir a partir de su fórmula o composición. 6. Halle el número de oxidación de cada uno de los elementos en los siguientes compuestos y diga a cuál familia pertenece y qué propiedades cabría esperar de ellos: Na2SO3, KMnO4, CuSO4, PbSO4, Fe, Cu, Zn(NO3)2, N2, O2, KClO3, K2CrO4, MnO2, Cr2O3, Na2S2O8, KH, N2H4, K2O2, Lecturas y referencias sugeridas Phillips, Strozag & Wistrom. Química, conceptos y aplicaciones. McGraw-Hill Interamericana Editores, Bogotá, 2000. Chang Raymond. Química. Mc Graw Hill Interamericana Editores, Bogotá, 1999. Cualquier texto de química general universitaria, preferiblemente con no más de 10 de edición. http//WW.fisicanet.com. Entrar por Química y posteriormente por Nomenclatura. http://www.geocities.com/SoHo/Coffeehouse/6696/quimica.html http://users.servicios.retecal.es/tpuente/cye/formulacion/formulacion.htm http://users.servicios.retecal.es/tpuente/cye/formulacion/formulacion.htm http://orbita.starmedia.com/~zitro57/nomenclatura.html http://www.terra.es/personal3/jjalss2/acidobase.htm http://www.ugr.es/~decacien/web/licccambientales/temarios/60111d3.htm http://www.uv.es/~bertomeu/material/termino/guiaterm.html http://www.unides.edu.mx/unides/libros/CN2G/html/CN2GU2.htm

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