Fórmulas químicas



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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA: QUÍMICA INORGÁNICA.
1.-CONCEPTOS BÁSICOS.

Es de gran importancia para el avance de la química disponer de un sistema de representación y nomenclatura unificado. El lenguaje químico se ha ido formando a medida que la química se desarrollaba. La nomenclatura actual está sistematizada mediante reglas propuestas por la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada).

Los elementos químicos se unen para formar diferentes tipos de combinaciones: binarias, ternarias y cuaternarias. En las combinaciones binarias se forman hidruros, óxidos, peróxidos y sales binarias; en las ternarias, hidróxidos, oxoácidos y oxisales, y en las cuaternarias, las sales ácidas.

En este tema vamos aprender a nombrar los compuestos químicos de tres maneras: sistemática, de Stock y tradicional. La IUPAC declaró la nomenclatura sistemática de uso obligatorio, aunque también acepta la de Stock. La tradicional se encuentra en desuso, si bien en determinados casos, como en los oxoácidos, es admitida, como veremos más adelante



Valencia y número de oxidación.

La valencia de un elemento es la capacidad que tiene un átomo de un elemento para combinarse con los átomos de otros elementos y formar compuestos.

Desde el pasado siglo, la valencia de un elemento indica el número de átomos de hidrógeno (o de otros elementos que se comportan como él) que pueden combinarse con un átomo concreto de ese elemento para formar un compuesto.

En la actualidad, este concepto ha caído en desuso y se prefiere el número de oxidación. El número de oxidación de un átomo en un compuesto químico es un número teórico que indica el número de electrones que el átomo habría perdido o ganado si el compuesto fuera perfectamente iónico.

Reglas para la asignación de números de oxidación:


  • El número de oxidación de los átomos de los elementos libres es cero.

  • El número de oxidación del oxígeno en sus componentes es -2, excepto en los peróxidos que es -1.

  • El número de oxidación de un ión monoatómico es su carga eléctrica.

  • El número de oxidación de los metales es siempre positivo.

  • El número de oxidación del hidrógeno es +1, excepto en los hidruros metálicos que es -1.

  • La suma algebraica de los números de oxidación de los átomos que constituyen un compuesto, multiplicado por sus respectivos subíndices, es cero si el compuesto es neutro. Si el compuesto es un ión, dicha suma es igual a la carga eléctrica del mismo.

Principales números de oxidación de los elementos:



  • OXIGENO (número de oxidación –2)

  • HIDRÓGENO (número de oxidación +1 y, SOLAMENTE EN LOS HIDRUROS METÁLICOS, número de oxidación –1)

Columna 1

Número de oxidación


+1

Columna 2

Número de oxidación


+2

Columna 6

Número de oxidación


+6, +3

Columna 7

Número de oxidación


+7 +6 +4 +2

Columnas 8, 9 y 10

Números de oxidación:


+2, +3

Li (litio)

Na (sodio)

K (potasio)

Rb (rubidio)

Cs (cesio)


Be (berilio)

Mg (magnesio)

Ca (calcio)

Sr (estroncio)

Ba (bario)


Cr (cromo)



Mn (manganeso)



Fe (hierro)

Co (cobalto)

Ni (níquel)






















Columna 11

Columna 12

Columna 13

Número de oxidación


+3

Columna 14

Números de oxidación


+4 +2



Columna 15

Números de oxidación:


+5 +3 +1
-3


Columna 16

Números de oxidación:


+6 +4 +2
-2


Columna 17

Números de oxidación:


+7 +5 +3 +1
-1


Cu (cobre) (+1,+2)

Ag (plata) (+1)

Au (oro) (+1, +3)


Zn (zinc) (+2)

Cd (cadmio) (+2)

Hg (mercurio)(+1 +2)


B (boro)(-3)

Al (aluminio)



C (carbono)(-4)

Si (silicio)(-4)

Sn (estaño)
(solo positivas)

Pb (plomo)


(solo positivas)

N (nitrógeno)
(+1+2+3+4+5 –3)

P (fósforo)

As (arsénico)

Sb (antimonio)

Bi (bismuto)
(solo positivas)


S (azufre)

Se (selenio)

Te (teluro)


F (flúor)
(sólo –1)

Cl (cloro)

Br (bromo)

I (yodo)



Significado de las fórmulas químicas:

Estas fórmulas son representaciones de compuestos químicos. Se encuentran formadas por los símbolos de los elementos que los constituyen, con unos subíndices para señalar la cantidad o proporción de los átomos de cada elemento que interviene.



En los compuestos moleculares, la fórmula representa el número total de átomos que forma la molécula. Ejemplo: H2O indica que la molécula de agua dispone de tres átomos.

En los cristales, la fórmula expresa la proporción de los distintos átomos en el cristal. Por ejemplo: NaCl indica que en los cristales iónicos de cloruro de sodio, la proporción entre los átomos de cloro y sodio es 1:1.

Formulación y nomenclatura:

Cuando estemos formulando, vamos a considerar que la “molécula” está formada por la unión de distintos iones y cuya carga coincide con su número de oxidación.

Para formular un compuesto debe haber un intercambio de valencias entre los elementos o entre los iones.

Se empieza a formular por la parte más electropositiva de la molécula y se termina por la más electronegativa.

Se comienza a nombrar por la parte más electronegativa y se termina por la más electropositiva.

Tipos de nomenclaturas:

Aunque la composición química de una sustancia es única, no ocurre lo mismo con su nombre. Las distintas formas de nombrar los compuestos químicos son las siguientes:



- La nomenclatura tradicional. Incluye nombres vulgares muy arraigados por su uso y presenta numerosas excepciones, por lo que no está aconsejada por la IUPAC. Sin embargo, sus nombres se admiten como correctos en muchas ocasiones. Indicando si el elemento positivo actúa con la menor o mayor valencia: se escriben las terminaciones: –oso o –ico, después del nombre del elemento positivo para la menor valencia o la mayor, respectivamente. En el caso de que haya más de dos se utilizan los prefijos hipo- y per- para la más pequeña y la mayor del todo, respectivamente.

Cuando se utilizan los sufijos se escribe sólo la raíz del elemento positivo. Hay algunos elementos que cambian la raíz porque procede del nombre en latín. Los elementos que cambian son los siguientes:




  • Fe (hierro): ferr-

  • S (azufre): sulf-

  • Ag (plata): argent-

  • Cu (cobre): cupr-

  • Au (oro): aur-

  • Pb (plomo): plumb-

La raíz del nombre de los elementos se obtiene cortando el nombre del elemento a partir de su última consonante. Ejemplo: Br ( raíz Brom ).Excepciones:




Elemento

Raíz

Elemento

Raíz

Elemento

Raíz

As

Arseni

C

Carb

H

Hidr

Sb

Antimoni

P

Fosf

Mn

Mangan

N

Nitr

Se

Seleni









  • La nomenclatura sistemática. Recomendada por la IUPAC. Las proporciones de los constituyentes del compuesto se indican basándose en los prefijos: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), etc. (Se puede prescindir del prefijo mono).

  • La nomenclatura de Stock. También sugerida por la IUPAC. En lugar de prefijos numéricos, se coloca entre paréntesis, e inmediatamente después del nombre, el estado de oxidación del elemento en números romanos y entre paréntesis. (Si en el compuesto interviene un elemento con un único número de oxidación, es innecesario indicarlo).



FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA: QUÍMICA INORGÁNICA


  1. COMBINACIONES BINARIAS CON OXÍGENO

Reciben el nombre de óxidos. Distinguimos dos tipos:


  • Óxidos metálicos: están formados por la unión del oxígeno con un metal.

  • Óxidos no metálicos: están formados por la unión del oxígeno con un no metal.

Formulación: Se coloca en último lugar el oxígeno y en primer lugar el otro elemento (a excepción del flúor). A continuación, se intercambian los números de oxidación, escribiéndolos a la derecha de los símbolos como subíndices, y simplificándolos siempre que se pueda. Si el subíndice es 1, no se pone.
El número de oxidación del oxígeno es -2, salvo en su combinación con el flúor que es +2.
La suma de los números de oxidación de los átomos que forman el compuesto, multiplicados por sus respectivos subíndices, es cero. Así podemos calcular el número de oxidación del elemento que acompaña al oxígeno.
Ejemplos:
Na2O → número de oxidación del Na = +1

Co2O3 → número de oxidación del Co = +3


Nomenclatura:


  • Sistemática: se nombran con la palabra óxido seguida del nombre del otro constituyente. Se indican las proporciones de los elementos del compuesto con prefijos: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), etc.

Cuando el prefijo mono resulta innecesario, puede omitirse. (Suele omitirse sobretodo para el metal o el no-metal)

  • Stock: Se nombran con la palabra óxido seguida del nombre del otro elemento y, a continuación, el número de oxidación del elemento en números romanos y entre paréntesis.

Si en el compuesto interviene un elemento cuyo número de oxidación es constante, no es necesario indicarlo.

Ejemplos:



Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura de Stock

Fe2O3

Trióxido de dihierro

Óxido de hierro (III)

Cl2O5

Pentaóxido de dicloro

Óxido de cloro (V)

BaO

Monóxido de bario

Óxido de bario

CO

Monóxido de carbono

Óxido de carbono (II)

CO2

Dióxido de carbono

Óxido de carbono (IV)



  1. COMBINACIONES BINARIAS CON HIDRÓGENO

Reciben el nombre de hidruros. Distinguimos dos tipos:


  • Hidruros metálicos: están formados por la unión del hidrógeno con un metal.

Formulación: Se coloca en primer lugar el metal seguido del hidrógeno. A continuación, se intercambian los números de oxidación, escribiéndolos a la derecha de los símbolos como subíndices, y simplificándolos siempre que se pueda. Si el subíndice es 1, no se pone.
El número de oxidación del hidrógeno es -1.
La suma de los números de oxidación de los átomos que forman el compuesto, multiplicados por sus respectivos subíndices, es cero. Así podemos calcular el número de oxidación del metal que acompaña al hidrógeno.
Nomenclatura:


  • Sistemática: se nombran con la palabra hidruro seguida del nombre del metal. Se indican las proporciones de los elementos del compuesto con prefijos: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), etc.

Cuando el prefijo mono resulta innecesario, puede omitirse.

  • Stock: Se nombran con la palabra hidruro seguida del nombre del metal y, a continuación, el número de oxidación del elemento en números romanos y entre paréntesis.

Si en el compuesto interviene un elemento cuyo número de oxidación es constante, no es necesario indicarlo.

Ejemplos:


Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura de Stock

LiH

Monohidruro de litio

Hidruro de litio

CuH

Monohidruro de cobre

Hidruro de cobre (I)

CuH2

Dihidruro de cobre

Hidruro de cobre (II)




  • Hidruros no metálicos: están formados por la unión del hidrógeno con un no metal de los grupos 13, 14 y 15 del SP.

Formulación: Se coloca en primer lugar el no metal seguido del hidrógeno. A continuación, se intercambian los números de oxidación, escribiéndolos a la derecha de los símbolos como subíndices, y simplificándolos siempre que se pueda. Si el subíndice es 1, no se pone.
El número de oxidación del hidrógeno es +1.
La suma de los números de oxidación de los átomos que forman el compuesto, multiplicados por sus respectivos subíndices, es cero. Así podemos calcular el número de oxidación del no metal que acompaña al hidrógeno.
Nomenclatura:


  • Sistemática: se nombran con la palabra hidruro seguida del nombre del no metal. Se indican las proporciones de los elementos del compuesto con prefijos: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), etc.

Cuando el prefijo mono resulta innecesario, puede omitirse.

Ejemplos:


Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura tradicional

BH3

Trihidruro de boro

Borano

SiH4

Tetrahidruro de silicio

Silano

NH3

Trihidruro de nitrógeno

Amoníaco

PH3

Trihidruro de fósforo

Fosfina o fosfamina

AsH3

Trihidruro de arsénico

Arsina

SbH3

Trihidruro de antimonio

Estibina



  • Ácidos hidrácidos: Están formados por la unión del hidrógeno con un no metal de los grupos 16 y 17 del SP (F, Cl, Br, I, S, Se, Te). Se denominan hidrácidos debido al carácter ácido cuando están en disolución acuosa.

Formulación: Se coloca en primer lugar el hidrógeno, seguido del no metal. A continuación, se intercambian los números de oxidación, escribiéndolos a la derecha de los símbolos como subíndices, y simplificándolos siempre que se pueda. Si el subíndice es 1, no se pone.
El número de oxidación del hidrógeno es +1.
La suma de los números de oxidación de los átomos que forman el compuesto, multiplicados por sus respectivos subíndices, es cero. Así podemos calcular el número de oxidación del no metal que acompaña al hidrógeno. Será -2 para los no metales del grupo 16 y -1 para los no metales del grupo 17.
Nomenclatura:


  • Sistemática: se nombran con el nombre del no metal y el sufijo –uro y, a continuación, de hidrógeno.



  • Tradicional: Se reserva para nombrar disoluciones acuosas de estos compuestos. Se nombran con la palabra ácido seguida de la raíz del no metal terminada en –hídrico.

Ejemplos:


Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura Tradicional

HCl

Cloruro de hidrógeno

Ácido clorhídrico

H2S

Sulfuro de hidrógeno

Ácido sulfhídrico



  1. COMBINACIONES BINARIAS METAL-NO METAL

Formulación: Se formulan poniendo en primer lugar el metal seguido del no metal. A continuación, se intercambian los números de oxidación, escribiéndolos a la derecha de los símbolos como subíndices, y simplificándolos siempre que se pueda. Si el subíndice es 1, no se pone.
La suma de los números de oxidación de los átomos que forman el compuesto, multiplicados por sus respectivos subíndices, es cero.

Nomenclatura:


  • Sistemática: se nombran primero con el nombre del no metal y el sufijo –uro y, a continuación, el nombre del metal. Se indican las proporciones de los elementos del compuesto con prefijos: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), etc.

Cuando el prefijo mono resulta innecesario, puede omitirse.

  • Stock: Se nombran primero el no metal con el sufijo –uro, seguido del nombre del metal y, a continuación, el número de oxidación del elemento metálico en números romanos y entre paréntesis.

Si en el compuesto interviene un elemento cuyo número de oxidación es constante, no es necesario indicarlo.

Ejemplos:


Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura de Stock

NaCl

Monocloruro de sodio

Cloruro de sodio

Fe2S3

Trisulfuro de dihierro

Sulfuro de hierro (III)



4. COMBINACIONES BINARIAS NO METAL-NO METAL

Formulación: Se formulan poniendo en primer lugar el elemento menos electronegativo, según la siguiente lista: B, Si, C, Sb, As, P, N, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, F. A continuación, se intercambian los números de oxidación, escribiéndolos a la derecha de los símbolos como subíndices, y simplificándolos siempre que se pueda. Si el subíndice es 1, no se pone.
La suma de los números de oxidación de los átomos que forman el compuesto, multiplicados por sus respectivos subíndices, es cero.
Nomenclatura:


  • Sistemática: se nombran primero con el nombre del elemento situado más a la derecha (el más electronegativo) y el sufijo –uro y, a continuación, el nombre del otro no metal. Se indican las proporciones de los elementos del compuesto con prefijos: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), etc.

Cuando el prefijo mono resulta innecesario, puede omitirse.

  • Stock: Se nombran primero con el nombre del elemento situado más a la derecha (el más electronegativo) y el sufijo –uro, seguido del nombre del otro no metal y, a continuación, el número de oxidación del elemento situado a la izquierda (el menos electronegativo) en números romanos y entre paréntesis.

Si en el compuesto interviene un elemento cuyo número de oxidación es constante, no es necesario indicarlo.


Ejemplos:


Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura de Stock

CSe2

Diseleniuro de carbono

Seleniuro de carbono (IV)

As2S3

Trisulfuro de diarsénico

Sulfuro de arsénico (III)



  1. HIDRÓXIDOS

Son compuestos formados por la unión de un metal con el grupo hidróxido (OH-).

Formulación: Se coloca en primer lugar el metal y, a continuación, el OH que va entre paréntesis cuando lleva subíndice. A continuación, se intercambian los números de oxidación, escribiéndolos a la derecha de los símbolos como subíndices, y simplificándolos siempre que se pueda. Si el subíndice es 1, no se pone.
El número de oxidación del OH- es -1.
La suma de los números de oxidación de los átomos que forman el compuesto, multiplicados por sus respectivos subíndices, es cero.
Nomenclatura:


  • Sistemática: se nombran con la palabra hidróxido seguida del nombre del metal. Se indican las proporciones de los elementos del compuesto con prefijos: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), etc.

Cuando el prefijo mono resulta innecesario, puede omitirse.

  • Stock: Se nombran con la palabra hidróxido seguida del nombre del metal y, a continuación, el número de oxidación de éste en números romanos y entre paréntesis.

Si en el compuesto interviene un elemento cuyo número de oxidación es constante, no es necesario indicarlo.

Ejemplos:


Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura de Stock

NaOH

Monohidróxido de sodio

Hidróxido de sodio

Cu(OH)2

Dihidróxido de cobre

Hidróxido de cobre (II)



  1. ÁCIDOS OXOÁCIDOS

Son compuestos ternarios formados por hidrógeno, oxígeno y un no metal (aunque a veces puede ser un metal como V, Mn y Cr). Tienen carácter ácido.

Para memorizarlos se usa el recurso teórico de considerar que los oxoácidos derivan de un óxido no metálico que adiciona una o más moléculas de agua, aunque no todos se obtienen así industrialmente. El resultado se simplifica si es posible.



Formulación: Su fórmula general es: HaXbOc, donde:

  • El número de oxidación del hidrógeno es +1.

  • El número de oxidación del oxígeno es -2.

  • El elemento X actúa con número de oxidación positivo, de modo que la suma de los números de oxidación de los átomos que forman el compuesto, multiplicados por sus respectivos subíndices, es cero.

Ejemplo: El número de oxidación del azufre, S, en el compuesto H2SO4, se puede calcular así: 2 · (+1) + 1 · x + 4 · (-2) = 0 → x = +6
Nomenclatura:


  • Sistemática: Se nombra con un prefijo (mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), etc.) que indica el número de átomos de oxígeno seguido de la palabra oxo. A continuación, se escribe la raíz del átomo central terminada en –ato y su número de oxidación entre paréntesis y en números romanos. Por último se añade la terminación “de hidrógeno”.

  • Stock: Se nombra con la palabra ácido seguida de un prefijo (mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), etc.) que indica en número de átomos oxígeno seguido de la palabra oxo. A continuación, se escribe la raíz del átomo central terminada en –ico y su número de oxidación entre paréntesis y en números romanos.

Ejemplos:


Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura de Stock

H2SO4

Tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno

Ácido tetraoxosulfúrico (VI)

HNO2

Dioxonitrato (III) de hidrógeno

Ácido dioxonítrico (III)




  • Tradicional: Se nombra con la palabra ácido, seguida de la raíz del átomo central con los prefijos y sufijos correspondientes a su número de oxidación.

Ejemplos:


Prefijo

Sufijo

Fórmula

Nomenclatura Tradicional

Hipo-

-oso

HClO

Ácido hipocloroso

---------

-oso

HClO2

Ácido cloroso

--------

-ico

HClO3

Ácido clórico

Per-

-ico

HClO4

Ácido perclórico




Fórmula

Nomenclatura Tradicional

HClO

Ácido hipocloroso

H3BO3

Ácido bórico ( + 3 H2O)

HNO

Ácido hiponitroso

HNO2

Ácido nitroso

HNO3

Ácido nítrico

H3PO4

Ácido fosfórico ( + 3 H2O)

H2SO3

Ácido sulfuroso

H2SO4

Ácido sulfúrico

H2Cr2O7

Ácido dicrómico

HMnO4

Ácido permangánico

Los prefijos meta-, piro- y orto- se utilizan para distinguir dos ácidos del mismo elemento (P; As, Sb, B y Si) con el mismo número de oxidación y que sólo se diferencian por su contenido de H y O (meta- 1H2O; piro- 2 H2O y orto- 3 H2O).

  1. IONES

7.1 CATIONES

Formulación: se escribe el símbolo del átomo y se pone como superíndice el valor de su carga.

Nomenclatura: Se nombra con la palabra catión, seguida del nombre del elemento y se indica el número de oxidación entre paréntesis y con números romanos, si fuera necesario.
Ejemplos: Cu+ catión cobre (I); Cu++ catión cobre (II); Mg++ catión magnesio
7.2 ANIONES MONOATÓMICOS

Formulación: se escribe el símbolo del átomo y se pone como superíndice el valor de su carga.

Nomenclatura: Se nombra con la palabra anión, seguida de la raíz del nombre del elemento terminada en -uro.
Ejemplo: I- anión yoduro
7.3 ANIONES POLIATÓMICOS

Formulación: se escribe el símbolo del átomo, seguido del oxígeno y se pone como superíndice el valor de su carga.

Nomenclatura:


  • Sistemática: se nombran igual que los ácidos, anteponiendo la palabra ion.

Ejemplo: NO3- ion trioxonitrato (V)


  • Tradicional: Se nombra con la palabra ion, seguida de la raíz del nombre del elemento y la terminación –ito cuando el ácido del que procede termina en –oso o la terminación –ato cuando el ácido del que procede termina en –ico.

Ejemplo: NO3- ion nitrato; OH- ion hidroxilo

8. OXISALES NEUTRAS

Son sustancias iónicas formadas por un catión y un anión procedente de un oxoácido.



Formulación: se escribe en primer lugar el catión seguido del anión, que irá entre paréntesis cuando lleve subíndices procedentes del intercambio de números de oxidación.

Nomenclatura:

  • Sistemática: Se indica el nombre del anión según esta nomenclatura y, a continuación, la preposición “de” seguida del nombre del catión y su número de oxidación entre paréntesis si es necesario.

  • Tradicional: Se indica el nombre del anión según esta nomenclatura y, a continuación, la preposición “de” seguida del nombre del catión y su número de oxidación entre paréntesis, si es necesario.

Fórmula

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura Tradicional

Fe2(SO4)3

Tetraoxosulfato (VI) de hierro (III)

Sulfato de hierro (III)

Cu(IO3)2

Trioxoyodato (V) de cobre (II)

Yodato de cobre (II)








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