CURSO 2015/16 Septiembre 2015

I.E.S HERMANOS MACHADO2 BachilleratoQUMICATEMA 1FORMULACIN INORGNICA

TEMA 1:FORMULACIN INORGNICA

1. CONCEPTOS ELEMENTALES.

La qumica es la parte de la ciencia que estudia cambios en la composicin de la materia, o de las sustancias.

Existen dos tipos fundamentales de sustancias:

Sustancias puras: Composicin constante.

Elementos. Son sustancias simples, es decir, que no pueden descomponerse en otras ms sencillas por procedimientos qumicos. Componen el sistema peridico. Se representan por smbolos.Los elementos pueden ser monoatmicos (Fe, Na, Al, C,) aunque tambin los hay diatmicos (H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2, I2) e incluso poliatmicos, como el fsforo blanco (P4) o alguna variedad del azufre (S2). Compuestos. Aquellas sustancias formadas por una combinacin fija y constante de tomos diferentes. Los compuestos se representan mediante una frmula que nos indica el nmero y la clase de tomos que forma cada molcula del compuesto. Segn el nmero de tomos que aparezcan en la frmula molecular, los compuestos pueden ser: binarios, ternarios o cuaternarios.El objetivo de la formulacin y nomenclatura qumica es que a partir del nombre de un compuesto sepamos cual es su frmula y viceversa. Antiguamente esto no era tan fcil, pero gracias a las normas de la I.U.P.A.C. (Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada) la formulacin resulta ms sencilla.

Los tomos se unen para conseguir la mxima estabilidad. Cuando se estudian las configuraciones electrnicas de los tomos se ve que los electrones del nivel de valencia (la ltima capa) tienen una importancia especial ya que son los que participan en la formacin de los enlaces y en las reacciones qumicas. Tambin sabemos que los gases nobles tienen gran estabilidad, y eso se debe a que tienen las capas electrnicas completas. Pues bien, tener las capas electrnicas completas ser la situacin a la que tiendan la mayora de los tomos a la hora de formar enlaces, o lo que es lo mismo a la hora de formar compuestos.

Los compuestos son elctricamente neutros. Es decir, la carga que aporten todos los tomos de un compuesto tiene que ser globalmente nula, debemos tener en un compuesto tantas cargas positivas como negativas.Pero para saber cul es la carga que aporta cada tomo vamos a emplear un concepto muy til que se llama nmero de oxidacin.El nmero de oxidacin es un nmero entero que representa el nmero de electrones que un tomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado.El nmero de oxidacin es positivo si el tomo pierde electrones, o los comparte con un tomo que tenga tendencia a captarlos. Y ser negativo cuando el tomo gane electrones, o los comparta con un tomo que tenga tendencia a cederlos.

Es necesario conocer los elementos que tienen un nico nmero de oxidacin, que son pocos, y es muy fcil deducirlo a partir de las configuraciones electrnicas. Estos nmeros de oxidacin aparecen en la tabla siguiente. Los nmeros de oxidacin de los dems elementos los deduciremos de las frmulas o nos los indicarn en el nombre del compuesto.Nota: Aunque la valencia (capacidad que tiene un elemento para combinarse con otros) puede coincidir con el nmero de oxidacin, ambos son conceptos qumicos diferentes. As, la valencia nos indica la capacidad previsible de combinacin de un tomo, mientras que el nmero de oxidacin nos informa de la combinacin real que mantiene ese tomo en un compuesto determinado2. TABLA DE NMEROS DE OXIDACINMetales: usan carga positiva

+1+2+3+1, +2+1, +3+2, +3+2, +3, +4+2, +4

Litio Li Sodio NaPotasio KRubidio RbCesio CsPlata AgBerilio BeMagnesio MgCalcio CaEstroncio SrBario BaRadio RaCinc ZnCadmio Cd

Aluminio AlCobre CuMercurio HgOro AuHierro FeCobalto CoNquel NiCromo CrManganeso MnEstao SnPlomo PbPlatino Pt

Nota: El Cromo Cr con nmero de oxidacin +6 y el Manganeso Mn con +6 y +7 forman xido de carcter cido (como los no metales), pero sus cidos y sales se formulan, como se ver, con reglas especiales. No Metales: pueden usar carga positiva o negativa

-3 +3-4 +4-3 +3,+5-2 +4,+6-1 +1,+3, +5,+7

Boro BCarbono CSilicio SiNitrgeno NFsforo PArsnico AsAntimonio SbAzufre SSelenio SeTelurio TeCloro ClBromo Br

Yodo I

Nota: Los nmeros de oxidacin negativos es frente al hidrgeno y el nmero de oxidacin positivo frente al oxgeno.El C acta tambin con +2 y el N con +1, +2 y +4 en xidos, que aunque tiene carcter cido (no dan lugar a oxocidos ni a oxosales), si con compuestos de cierta importancia.

El hidrgeno (H) presenta nmero de oxidacin +1 con los no metales y 1 con los metales.

El flor (F) slo presenta el nmero de oxidacin 1. El oxgeno (O) presenta el nmero de oxidacin 2, excepto en los perxidos donde es 1 3. TIPOS DE COMPUESTOS3.1. Compuestos binarios

xidos

Metlicos

No metlicos

Perxidos

Hidruros

Metlicos

No metlicos

Sales Binarias (metal-No metal)

3.2. Compuestos terciarios

Sales cidas Hidrxidos

cidos oxocidos

Oxisales

3.3. Compuestos cuaternarios: Sales cidas de oxocidos. No lo vamos a ver3.4. Iones. No lo vamos a ver3.1. Compuestos Binarios.

Normas generales para la formulacin y nomenclatura de los compuestos binarios.

I. El elemento que se escribe a la izquierda es el ms electropositivo (el que tiene nmero de oxidacin positivo), y a la derecha se escribe el ms electronegativo (el que tiene nmero de oxidacin negativo). Estas posiciones en general coinciden con la localizacin que tienen estos elementos en la tabla peridica, los electropositivos a la izquierda y los electronegativos a la derecha.Si ambos elementos son electronegativos (no metales) se coloca en primer trmino el que aparece antes en la lista siguiente:

II. Se colocan los nmeros de oxidacin, en la parte superior y se compensa la carga con los subndices pero se prescindiendo del signo.

Ejemplo: El compuesto binario formado por Al (+3) y O(-2): Al2O3

III. Siempre que sea posible se simplificaIV. El compuesto se lee de derecha a izquierda. En la actualidad se utiliza la nomenclatura de composicin o estequiomtrica, con dos formas de nombrar:

NOMENCLATURA BASADA EN LOS NMEROS DE OXIDACIN EXPRESADOS EN N ROMANOS (ANTIGUA DE STOCK): se escribe el nombre del elemento seguido de su n de oxidacin entre parntesis y en nmeros romanos. Si el elemento tiene un nico n de oxidacin nunca se pone.

NOMENCLATURA DE LOS PREFIJOS MULTIPLICADORES: los subndices de los elementos se especifican mediante los prefijos numerales: mono(1), di (2), tri (3), tetra (4)El prefijo mono puede omitirse cuando solo hay una opcin de compuesto.Las vocales finales de los prefijos no deben ser suprimidas, con la nica excepcin del prefijo mono cuando precede a xido; as, se suele decir monxido en vez de monoxido. XIDOS: metal + oxgeno M(+m) O(-2)Metal: M

N de oxidacin: +mOxgeno: O

N de oxidacin: -2

Se pone el smbolo del metal y del oxgeno y se intercambia el n de oxidacin sin signo para compensar la carga. Si es posible se simplifica.

Fe(+3) O(-2) (Fe2O3Pb(+4) O(-2)( Pb2O4 ( PbO2NOMENCLATURA.

a. N Romanos: XIDO DE (nombre del METAL) (n de oxidacin del metal en n romanos).

b. Prefijos: El nmero de tomos de cada elemento se indica con un prefijo numeral. (Prefijo numeral del subndice del O) XIDO DE (prefijo numeral del subndice del metal) nombre del METAL. Si hay un solo elemento se puede suprimir el prefijo mono-FrmulaN RomanosPrefijos multiplicadores

FeOxido de hierro (II)xido de hierro

CaO

Au2O

PbO2

Al2O3

xido de cinc

Dixido de plomo

xido de cobre(I)

Trixido de wolframio

xido de plata

XIDOS NO METLICOS: no metal + oxgeno N(+n) O(-2)No Metal: N

N de oxidacin: +n

Oxgeno: O

N de oxidacin: -2

Se pone el smbolo del no metal y del oxgeno y se intercambian los n de oxidacin sin signo. Si es posible se simplifica.N(+5) O(-2) (N2O5S(+4) O(-2) ( S2 O4 = SO2NOMENCLATURA.

a. N Romanos: Igual que los xidos. XIDO DE NO METAL (n oxidacin del no metal en n romanos)

b. Prefijos: El nmero de tomos de cada elemento se indica con un prefijo numeral. (Prefijo numeral del subndice del O) XIDO DE (prefijo numeral del subndice del no metal) nombre del NO METAL. Si hay un solo compuesto para un elemento se puede suprimir el prefijo mono-

FrmulaN RomanosPrefijos multiplicadores

CO2xido de carbono (IV)Dixido de carbono

N2O

N2O3

N2O5

SO3

xido de selenio (VI)

Monxido de carbono

xido de boro

Trixido de difsforo

Dixido de silicio

PERXIDOS: metal + grupo perxido M(+m) (O2)2- (-1)Se intercambian los nmeros de oxidacin y no se simplifica el grupo perxido. El oxgeno acta con nmero de oxidacin -1Na(+1) (O2)2- (-1) (Na2 (O2)1 ( Na2O2Ca(+2) (O2)2-(-1)( Ca O2

Nota: El 2 del grupo perxido (dentro del parntesis) no se puede simplificar.

NOMENCLATURA.

a. N Romanos: PERXIDO DE METAL (n de oxidacin del metal en n romanos).

b. Prefijos multiplicadores: Igual que los xidos metlicos.

Frmula N RomanosPrefijos multiplicadores

CaO2Perxido de calcioDixido de calcio

K2O2

Li2O2

BaO2

H2O2

Perxido de cinc

Dixido de disodio

Perxido de magnesio

Dixido de bario

Perxido de litio

Para el H2O2 se acepta el nombre tradicional, agua oxigenada HIDRUROS METLICOS: metal + hidrgeno M(m+)H (-1)Metal: M N de oxidacin: +m

Hidrgeno: H N de oxidacin: -1

Se pone el smbolo del metal y del Hidrgeno, para compensar la carga se intercambian los n de oxidacin sin signo .

Pt(+2) H (-1) PtH2NOMENCLATURAa. N Romanos: HIDRURO DE METAL (n de oxidacin del metal en n romanos).

b. Sistemtica: (prefijo numeral que indica el subndice del hidrgeno) HIDRURO DE METAL

FrmulaN RomanosPrefijos multiplicadores

NaHHidruro de sodioMonohidruro de sodio o hidruro de sodio

NiH3

FeH2

AuH

CoH2

Hidruro de aluminio

Trihidruro de oro

Hidruro de hierro(III)

HIDRUROS NO METLICOS:

Se distinguen dos grupos: Hidruros de los Grupos 13 (B), 14(C, Si) y 15(N, P, As, Sb): no metal + hidrgeno N (-n) H(+1) No Metal: N N de oxidacin: -n (Grupo 13 y 15: -3, Grupo 14: -4)Hidrgeno: H N de oxidacin: +1

Se pone el smbolo del no metal y del hidrgeno, se intercambian los n de oxidacin sin signo. Nota: Segn la regla de la electronegatividad en estos compuestos el hidrgeno se escribe a la derecha.NOMENCLATURA

Presentan nombres vulgares. No tiene nomenclatura Stock, pero s sistemtica. La lista de todos estos hidruros es:BH3: Borano o Trihidruro de boro.

CH4: Metanoo Tetrahidruro de carbono.

SiH4: Silano o Tetrahidruro de silicio.

NH3: Amoniaco o Trihidruro de nitrgeno.

PH3: Fosfano o Trihidruro de fsforo.AsH3: Arsano o Trihidruro de arsnico.SbH3: Estibano o Trihidruro de antimonio. Hidruros de los Grupos 16 (S, Se, Te) y Grupo 17 (F, Cl, Br, I): hidrgeno + no metal H(+1) N(-n)No Metal: N N de oxidacin: -n (Grupo 16: -2, Grupo 17: -1)

Hidrgeno: H N de oxidacin: +1

Se pone el hidrgeno seguido del smbolo del no metal, se intercambian los n de oxidacin sin signo.

H(+1) S(-2) H2SNOMENCLATURA

a. Sistemtica: NO METAL (- uro) DE HIDRGENO. El sufijo uro se usa cuando un elemento usa su valencia ms pequea y negativa.b. En disolucin acuosa: ACIDO NO METAL (-hdrico).

La lista de todos los cidos hidrcidos es:

FrmulaSistemticaFrmulaDisolucin acuosa

HFFluoruro de hidrgenoHF(aq)cido fluorhdrico

HCl Cloruro de hidrgenoHCl (aq)cido clorhdrico

HBr Bromuro de hidrgenoHBr (aq)Acido bromhdrico

HI Yoduro de hidrgenoHI (aq)cido yodhdrico

H2SSulfuro de hidrgenoH2S(aq)cido sulfhdrico

H2SeSeleniuro de hidrgenoH2Se(aq)cido selenhdrico

H2TeTelururo de hidrgenoH2Te(aq)cido telurhdrico

SALES BINARIAS: a. METAL + NO METAL: metal + No metal M(+m) N(-n)Metal: M N de oxidacin: +m

No Metal: N N de oxidacin: -nSe pone el smbolo del metal seguido del smbolo del no Metal, se intercambian los n de oxidacin sin signo. Se simplifica si se puede.Fe(+3) S(-2)(Fe2S3NOMENCLATURA

a. N Romanos: NO METAL (-uro) DE METAL (n de oxidacin del metal en n romanos).

b. Prefijos: (prefijo numeral que indica el subndice del no metal) NO METAL (-uro) de (prefijo numeral que indica el subndice del metal) METAL.

FrmulaN RomanosPrefijos multiplicadores

FeSSulfuro de hierro (II)Sulfuro de hierro

NaCl

Fe2As3

PtI4

Cloruro de cobalto (II)

Triyoduro de oro

Seleniuro de calcio

Dibromuro de cinc

b. NO METAL + NO METAL:No metal + No metal N(+n) N(-n)No Metal: N N de oxidacin: +nNo Metal: N N de oxidacin: -n

El orden de colocacin de los no metales se sigue segn su electronegatividad. El primero acta con nmero de oxidacin positivo y el segundo con nmero de oxidacin negativo. Se recomienda la nomenclatura sistemtica.C(+4) Cl(-1) ( CCl4 Tetracloruro de carbono

P(+3) Cl(-1) ( PCl3 Tricloruro de fsforoC(+4) S(-2) ( CS2 Disulfuro de carbono3.2. COMPUESTOS TERNARIOS

SALES CIDAS: metal + Hidrgeno + No metal M(+m) H(+1) N(-n)(M(HN)mMetal: M N de oxidacin: +m

Hidrgeno: H N de oxidacin: +1

No Metal: N N de oxidacin: -n

Estas sales resultan de una sustitucin parcial de hidrgenos por un metal.

( Ba(+2)(HS)(+1-2)2 ( Ba(HS)2NOMENCLATURA

N Romanos: Se nombran como las sales binarias pero anteponiendo la palabra hidrgeno. KHS Hidrogenosulfuro de bario.

NH4HS Hidrogenosulfuro de amonio HIDRXIDOS: metal + grupo hidrxido: M(+m)(OH)(-1)Metal: M N de oxidacin: +m

Ion hidrxido: OH N de oxidacin: -1Pb(+2) OH (-1) ( Pb (OH)2NOMENCLATURA

a. N Romanos: HIDRXIDO DE METAL (n de oxidacin del metal en n romanos).

b. Prefijos: (prefijo numeral que indica el subndice del OH) HIDRXIDO DE METAL.

FrmulaN RomanosPrefijos multiplicadores

NaOHHidrxido de sodioHidrxido de sodio

KOH

Pb(OH)2

Au(OH)3

Hidrxido de platino (II)

Dihidrxido de berilio

OXOCIDOS: Hidrgeno + No metal + Oxgeno: Ha Nb OcHidrgeno: H

N oxidacin: +1Oxgeno: O

N oxidacin: -2

No metal: N

N oxidacin: +n

Conocida la frmula y teniendo en cuenta que el n de oxidacin del compuesto debe ser nulo para que sea neutro, resulta sencillo determinar el nmero de oxidacin del no metal que ser siempre positivo. Algunos metales como el Cr y el Mn pueden ocupar el lugar del no metal cuando actan con n de oxidacin alto, Cr (+6) y Mn (+6,+7)Si nos dan el nombre sabemos el nmero de oxidacin del carbono, en este caso +4:

H(+1) C(+4) O(-2) H2CO3Para que el n oxidacin sea nulo se colocan los subndices adecuados para compensarlo.

. NOMENCLATURA

Tradicional: con los prefijos y sufijos correspondientes. CIDO + (Prefijo) raz del nombre del NO METAL (sufijo)N de oxidacin

CuatroTresDosUno

Hipo- -oso (menor)

-oso -ico

Per- -ico (mayor)

Hipo- -oso (menor)

-oso (media)

-ico (mayor)

-oso (menor)

-ico (mayor)

-ico

La lista de cidos ms frecuentes que se debe saber es:

FrmulaTradicional

H3BO3cido brico

H2CO3cido carbnico

H4SiO4cido silcico

HNO2cido nitroso

HNO3cido ntrico

H3PO3cido fosforoso

H3PO4cido fosfrico

Las mismas frmulas que para el P son para el As y Sb

H2SO2cido hiposulfuroso

H2SO3cido sulfuroso

H2SO4cido sulfrico

Las mismas frmulas que para el S son para el Se y el Te

HClOcido hipocloroso

HClO2cido cloroso

HClO3cido clrico

HClO4cido perclrico

H2CrO4cido crmico

H2Cr2O7cido dicrmico

H2MnO4cido mangnico

HMnO4cido permangnico

Nota: Los oxocidos de los elementos P, As, Sb, Si y B, pueden tener prefijos especiales.El prefijo meta indica que el cido posee el menor contenido posible de oxgeno el prefijo orto, el mximo (4, excepto para el B que seran 3). cido metafosfrico: H(+1) P(+5) O(-2) La suma de los nmeros de oxidacin positivos debe compensar el nmero de oxidacin del oxgeno. HPO3cido (orto)fosfrico: H(+1) P(+5) O(-2) La suma de los nmeros de oxidacin positivos debe compensar el nmero de oxidacin del oxgeno, en este caso se aade un oxgeno ms que en el caso anterior, la carga positiva se compensa con el nmero de hidrgenos H(+1) P(+5) O4(-2) H3(+1) P(+5) O(-2) H3PO4

El prefijo orto se suprime.En los dicidos (o pirocidos en el caso del P, As y Sb), el no metal tiene subndice 2. La compensacin de la carga se realiza como si fueran un cido tipo meta para los dicidos y como un orto para los pirocidos. cido pirofosfrico H(+1) P2 (+5) O (-2) ( H(+1) P2 (+5) O7 (-2) ( H4(+1) P2 (+5) O7 (-2) ( H4P2O7 OXISALES: Metal + No metal + Oxgeno: Ma( N Oc)m

Metal: M

N oxidacin: +m

Oxgeno: O

N oxidacin: -2

No metal: N

N oxidacin: +nLos subndices a y m se pueden simplificarFe (+3) [ S (+6) O4(-2) ] (-2) ( El nmero de oxidacin total del corchete debe quedar negativo y ser compensado con el nmero de oxidacin del metal ( Fe2 (+3) [ S (+6) O4(-2) ]3 (-2) ( Fe2(SO4)3

NOMENCLATURA

Tradicional: Se sustituye la terminacin -oso del oxocido por -ito y el -ico por ato. A continuacin se nombra el metal especificando su n de oxidacin entre parntesis en n romanos, si es necesario.FrmulaTradicional

NaClO3Clorato de sodio

CuClO3Clorato de cobre (I)

Au2SO3Sulfito de oro (I)

Au2(SO3)3Sulfito de oro (III)

CaCO3

Sulfato de aluminio

Pb3(BO3)4

Hipoclorito de sodio

FePO4

Permanganato de potasio

NaBrO

3.3. COMPUESTOS CUATERNARIOS: SALES CIDAS: Metal +Hidrgeno + No metal + Oxgeno: Ma( Hb N Oc)m

Metal: M

N oxidacin: +m

Hidrgeno: H

N oxidacin: +1

Oxgeno: O

N oxidacin: -2

No metal: N

N oxidacin: +n

Proceden de cidos con al menos 2 hidrgenos, donde slo se han sustituido parte de ellos por un metal. Los subndices a y m se pueden simplificarH2SO4 + Fe(+3)(Fe(HSO4)3. NOMENCLATURA Tradicional: se antepone la palabra hidrgeno al nombre de la oxisal precedida de un prefijo que indica el nmero de hidrgenos no sustituidos. El nmero de oxidacin del metal en nmero romanos si es necesarioFrmulaTradicional

NaHCO3

Hidrogenofosfato de plata

Ca(HPO3)2

Dihidrogenoborato de aluminio

Pb(HPO4)2

Hidrogenocarbonato de hierro(II)

NaH3SiO4

3.4. IONES Iones monoatmicosUn tomo se transforma en un ion positivo si cede electrones y en ion negativo si gana electrones. Como regla general diremos que los tomos de los metales ceden con facilidad electrones y forman iones positivos (cationes). Los no metales tienden, en cambio, a ganar electrones y a formar iones negativos (aniones). La carga de un ion monoatmico es igual al nmero de electrones cedidos o ganados y coincide con el nmero de oxidacin.

Iones positivos: Nomenclatura de Stock

Al3+ ion aluminioFe2+ ion hierro (II)

Zn2+ ion cinc Iones negativos: Nomenclatura tradicional.

F- ion fluoruro

S2- ion sulfuro

P3- ion fosfuro

Iones poliatmicosIones formados por varios tomos. La mayora son aniones, menos dos cationes (ion oxonio H3O+ y el ion amonio NH4+). Muchos de ellos se pueden formular fcilmente partiendo del oxocido eliminando los hidrgenos.Nomenclatura tradicional: Si el cido terminaba en oso, el anin correspondiente terminar en ito. Si el cido terminaba en ico, su anin terminar en -ato

ion hipoclorito: ClO-(procede del cido hipocloroso)

ion clorito: ClO2- (procede del cido cloroso)

ion clorato: ClO3- (procede del cido clrico)

ion perclorato: ClO4- (procede del cido perclrico)

Si el cido no pierde todos los hidrgenos, se precede la palabra hidrgeno con prefijo numeral que indica el nmero de hidrgenos presentes:HCO3- ion hidrogenocarbonato

H2PO4- ion dihidrogenofosfato

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