Estequiometría
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En química, la estequiometría (del griego στοιχειον, stoicheion, 'elemento' y μετρον, métrón, 'medida') es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química. Estas relaciones se pueden deducir a partir de la teoría atómica, aunque históricamente se enunciaron sin hacer referencia a la composición de la materia, según distintas leyes y principios.
El primero que enunció los principios de la estequiometría fue Jeremias Benjamin Richter (1762-1807), en 1792, quien describió la estequiometría de la siguiente manera:
La estequiometría es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa en la que los elementos químicos que están implicados.
Principios
En una reacción química se observa una modificación de las sustancias presentes: los reactivos se consumen para dar lugar a los productos.
A escala microscópica, la reacción química es una modificación de los enlaces entre átomos, por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman, pero los átomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos la ley de conservación de la masa, que implica las dos leyes siguientes:
la conservación del número de átomos de cada elemento químico
la conservación de la carga total
Las relaciones estequiométricas entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamente de estas leyes de conservación, y están determinadas por la ecuación (ajustada) de la reacción.
Balance de materia
Una ecuación química es la representación escrita de una reacción química. Se dice que está ajustada o equilibrada cuando respeta la ley de conservación de la materia, según la cual la suma de los átomos cada elemento debe ser igual en los reactivos y en los productos de la reacción. Para respetar estas reglas, se pone delante de cada especie química un número denominado coeficiente estequiométrico, que indica la proporción de cada especie involucrada.
Por ejemplo, en la reacción de combustión de metano (CH4), éste se combina con oxígeno molecular(O2) del aire para formar dióxido de carbono (CO2) y agua. (H2O). La reacción sin ajustar será:
En esta ecuación, las incógnitas son a, b, c y d, que son los denominados coeficientes estequiométricos. Para calcularlos, debe tenerse en cuenta la ley de conservación de la materia, por lo que la suma de los átomos cada elemento debe ser igual en los reactivos y en los productos de la reacción. En el ejemplo, para el elemento hidrógeno (H) hay 4·a átomos en los reactivos y 2·d átomos en los productos. De esta manera se obtiene un sistema de ecuaciones:
Hidrógeno: 4·a = 2·d
Oxígeno: 2·b = 2·c + d
Carbono: a=c
Obteniendo en este caso es un sistema de ecuaciones indeterminado, con tres ecuaciones y cuatro incógnitas. Para resolverlo, se asigna un valor a una de las variables, obteniendo así una cuarta ecuación, que no debe ser combinación lineal de las demás. Por ejemplo: a=1.
Sustituyendo a=1 en la primera ecuación del sistema de ecuaciones, se obtiene d=2.
Sustituyendo a=1 en la tercera ecuación, se obtiene c=1.
Sustituyendo c=1 y d=2 en la segunda ecuación, se obtiene b=2.
Sustituyendo los coeficientes estequimétricos en la ecuación de la reacción, se obtiene la ecuación ajustada de la reacción:
Ésta dice que 1 molécula de metano reacciona con 2 moléculas de oxígeno para dar 1 molécula de dióxido de carbono y 2 moléculas de agua.
Al fijar arbitrariamente un coeficiente e ir deduciendo los demás pueden obtenerse valores racionales no enteros. En este caso, se multiplican todos los coeficientes por el mínimo común múltiplo de los denominadores. En reacciones más complejas, como es el caso de las reacciones redox, se emplea el método del ion-electrón.
Coeficiente estequiométrico
Es el coeficiente de una especie química que le corresponde en una ecuación química dada. En el ejemplo anterior:
El coeficiente del metano es 1, el del oxígeno 2, el del dióxido de carbono 1 y el del agua 2. Los coeficientes estequiométricos son en principio números enteros, aunque para ajustar ciertas reacciones alguna vez se emplean números fraccionarios. Es el número de moles de cada sustancia.
Cuando el coeficiente estequiométrico es igual a 1, no se escribe. Por eso, en el ejemplo CH4 y CO2 no llevan ningún coeficiente delante.
Mezcla, proporciones y condiciones estequiométricas
Cuando los reactivos de una reacción están en cantidades proporcionales a sus coeficientes estequiométricos se dice:
La mezcla es estequiométrica;
Los reactivos están en proporciones estequiométricas;
La reacción tiene lugar en condiciones estequiométricas;
Las tres expresiones tienen el mismo significado.
En estas condiciones, si la reacción es completa, todos los reactivos se consumirán dando las cantidades estequiométricas de productos correspondientes.
Si no en esta forma, existirá el reactivo limitante que es el que está en menor proporción y que con base en él se trabajan todos los cálculos.
Ejemplo
¿Qué cantidad de oxígeno es necesaria para reaccionar con 100 gramos de carbono produciendo dióxido de carbono?
Masa atómica del oxígeno = 15,9994.
Masa atómica del carbono = 12,0107.
La reacción es:
para formar una molécula de dióxido de carbono, hacen falta un átomo de carbono y dos de oxígeno, o lo que es lo mismo, un mol de carbono y dos mol de oxígeno.
despejando x:
realizadas las operaciones:
Reacción química
Una reacción química o cambio químico es todo proceso químico en el cual dos o más sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro.
A la representación simbólica de las reacciones se les llama ecuaciones químicas.
Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total.
Los tipos de reacciones inorgánicas son: Ácido-base (Neutralización), combustión, solubilización, reacciones redox y precipitación.
Modelos de reacciones químicas y sus clasificaciones
Desde un punto de vista octogonal se pueden postular dos grandes modelos para las reacciones químicas: reacciones ácido-base (sin cambios en los estados de oxidación) y reacciones Redox (con cambios en los estados de oxidación). Sin embargo, podemos estudiarlas teniendo en cuenta que ellas pueden ser:
Nombre
Descripción
Representación
Reacción de síntesis
Elementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto más complejo.
B+C → BC
Reacción de descomposición
Un compuesto se fragmenta en elementos o compuestos más sencillos.En este tipo de reacción un solo reactivo se convierte en zonas o productos.
BC → B+C
Reacción de desplazamiento o simple sustitución
Un elemento reemplaza a otro en un compuesto.
C + AB → AC + B
Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución
Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes.
AB + CD → CB + AD
Grado de avance de la reacción y afinidad
Desde el punto de vista de la física, representamos a la reacción como:
tal que νi son los coeficientes estequiométricos de la reacción, que pueden ser positivos (productos) o negativos (reactivos). La ecuación presenta dos formas posibles de estar químicamente la naturaleza (como suma de productos o como suma de reactivos).
Si dmi es la masa del producto que aparece, o del reactivo que desaparece, resulta que:
constante . Mi sería la masa molecular del compuesto correspondiente y ξ se denomina grado de avance. Este concepto es importante pues es el único grado de libertad en la reacción.
Cuando existe un equilibrio en la reacción, la entalpía libre es un mínimo, por lo que:
nos lleva a que la afinidad química es nula.
Rendimiento de una reacción
La cantidad de producto que se suele obtener de una reacción química, es menor que la cantidad teórica. Esto depende de varios factores, como la pureza del reactivo, las reacciones secundarias que puedan tener lugar, es posible que no todos los productos reaccionen, la recuperación del 100% de la muestra es prácticamente imposible...
El rendimiento de una reacción se calcula mediante la siguiente fórmula:
Cuando uno de los reactivos esté en exceso, el rendimiento deberá calcularse respecto al reactivo limitante. Y el rendimiento depende del calor que expone la reacción.
Un reactivo es, en química, toda sustancia que interactúa con otra (también reactivo) en una reacción química que da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos.
Por tratarse de compuestos químicos, los reactivos se pueden clasificar según muchas variables: propiedades físico-químicas, reactividad en reacciones químicas, características del uso del reactivo.
Sin embargo, por tratarse del concepto de reactivo la clasificación más adecuada en este caso sería la de características de su uso, según la cual se clasifican en el uso al que están destinados los reactivos. Esta clasificación viene dada en el envase del reactivo y depende del tratamiento que se le haya dado, de su riqueza, de su pureza que determina el uso químico que se le va a poder dar, teniendo en cuenta la precisión, exactitud y error absoluto que se ha de tener en la operación química a realizar.
Así los reactivos se pueden clasificar en:
PB: Destinado a bioquímica.
PA: Destinados a aplicaciones analíticas
QP: Químicamente puro, destinado a uso general en laboratorio.
DC: Destinados a las aplicaciones del análisis clínico.
Que produce reacción. Substancia que se emplea en química para reconocer la naturaleza de ciertos cuerpos por medio de la acción que produce sobre ellos (es casi lo mismo que sustancia reactante).
Producto, en una reacción química, es el conjunto de substancias que se obtienen al combinar los reactivos. Es decir, es el material que se forma como resultado de una reacción química. Se escribe en el lado derecho de una ecuación química.
martes, 25 de mayo de 2010
Teoría Atómica
Teoría Atómica
De genesis.uag
El modelo actual del átomo se basa en la mecánica cuántica ondulatoria, la cual está fundamentada en cuatro números cuánticos, mediante los cuales puede describirse un electrón en un átomo.
El desarrollo de está teoría durante la década de 1920 es el resultado de las contribuciones de destacados científicos entre ellos Einstein, Planck (1858-1947), de Broglie, Bohr (1885-1962), Schrödinger (1887-1961) y Heisenberg..
La siguiente figura muestra las modificaciones que ha sufrido el modelo del átomo desde Dalton hasta Schrödinger.
NÚMEROS CUÁNTICOS
1) NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n)
Representa los niveles energéticos. Se designa con números enteros positivos desde n=1 hasta n=7 para los elementos conocidos.
Para calcular el número máximo de electrones que acepta cada nivel se calcula con la fórmula 2n donde "n" es el nivel.
El valor de "n" determina el volumen efectivo.
Ejms:
NIVEL ( n ) Número máximo de electrones
1 2 ( 1 )= 2
2 2 ( 2 ) = 8
3 2 ( 3 ) = 18
4 2 ( 4 ) = 32
2) NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO O AZIMUTAL ( l )
Determina el subnivel y se relaciona con la forma del orbital.
Cada nivel energético ( n ) tiene "n" subniveles.
Ejms.
NIVEL ENERGÉTICO ( n ) Número de subniveles contenidos en el nivel
1 1
2 2
3 3
Se designa con números que van de cero a n-1, los cuales se identifican con las letras s, p, d, f.
NIVEL SUBNIVEL
(número asignado)
LETRA
1 l = 0 s
2 l = 0
l = 1 s
p
3 l = 0
l = 1
l = 2 s
p
d
A continuación se muestra la forma de los 4 subniveles: s, p, d, f
Cada subnivel acepta un número máximo de electrones:
s = 2 e-
p = 6 e-
d = 10 e-
f = 14 e-
3) NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO (m)
Representa los orbitales presentes en un subnivel.
Se designa con números que van de -l a + l pasando por cero.
n l m
1 0 ( s ) 0
2 0 ( s )
1 ( p ) 0
-1, 0, +1
3 0 ( s )
1 ( p )
2 ( d ) 0
-1, 0, +1
-2, -1, 0, +1, +2
Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones.
4) NÚMERO CUÁNTICO POR SPIN (s)
Se relaciona con el giro del electrón sobre su propio eje. Al estar juntos en un mismo orbital, un electrón gira hacia la derecha y otro hacia la izquierda. Se le asignan números fraccionarios: -1/2 y +1/2
EJERCICIO DE NÚMEROS CUÁNTICOS:
Señala con una "X" el número incorrento de las series mostradas a continuación, dando una breve explicación justificando su respuesta. El primer renglón está resuelto como ejemplo señalando con rojo el número incorrecto.
n l s m Explicación
5 5 -2 +1/2 En n = 5 l = 0,1,2,3 y 4
0 1 0 -1/2
4 2 -3 +1/2
1 0 0 0
-2 1 -1 +1/2
3 1 +2 -1/2
6 -2 0 +1/2
3 2 -1 +1/3
2 3 -1 -1/2
6 5 -5 3
4 2 +3 -1/2
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA.-
Muestra el acomodo de los electrones en el átomo en niveles y suniveles.
La configuración electrónica puede mostrarse en dos formas:
a) Condensada
b) Desarrollada
a) CONDENSADA.- Solo muestra el nivel, el subnivel y el número de electrones.
Ejm:
PRINCIPIO DE EDIFICACIÓN PROGRESIVA O REGLA DE AUFABU
Establece que: " Los electrones van formando los orbitales atómicos de menor a mayor contenido de energía."
Cada uno de los subniveles con su respectivo nivel principal de energía, tiene diferente energía. Los subniveles están ordenados de acuerdo co su incremento de energía en la siguiente lista (el símbolo < se lee "menor que".)
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d <4p < 5s < 4d < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d...
A continuación se muestra un diagrama que representa las energías relativas de los diferentes subniveles electrónicos. Los números entre paréntesis significan la cantidad máxima de electrones en el subnivel. Los subniveles "s" se muestran en negro, los subnivel "p" en rojo, los subniveles "d" en azul y los "f" en verde.
A continuación se muestra una diagrama fácil de elaborar, que nos ayuda a recordar la forma en los que niveles y subniveles del átomo se van llenando.
Ejemplos de configuraciones electrónicas condensadas
Número de masa (# de p+ + # de no)
17Cl: 1s, 2s, 2p,3s, 3p5
Número atómico (Representa el # de p+, y como el átomo es neutro # p+ = #e-)
30Zn: 1s, 2s, 2p,3s, 3p, 4s, 3d
A partir de la configuración electrónica condensada, nosotros podemos obtener los siguientes datos:
a) Nivel de energía más externo: Es el último nivel, por tanto está representado por el coeficiente más alto.
b) Último subnivel que se forma: Es el subnivel en el cual termina la configuración.
c) Electrones de valencia: Número de electrones presentes en el último nivel.
Ejm:
14Si: 1s, 2s, 2p,3s, 3p
a) Nivel de energía más externo: 3
b) Último subnivel que se forma: p
c) Electrones de valencia: 2 + 2 = 4
29Cu: 1s, 2s, 2p,3s, 3p, 4s, 3d
a) Nivel de energía más externo: 4
b) Último subnivel que se forma: d
c) Electrones de valencia: 2
Es importante observar que el nivel de energía mas externo, no corresponde necesariamente al último subnivel.
EJERCICIOS: Escriba la configuración electrónica condensada de los siguientes elementos indicando en cada caso:
a) Nivel de energía más externo
b) Electrones de valencia
c) Último subnivel que se forma
1.- 11Na
2.- 60Nd
3.- 25Mn
4.-51Sb
b) DESARROLLADA.- En este tipo de configuración se muestran los cuatro números cuánticos: n, l, m y s.
El número cuántico por spin ( s ) se representa con flechas, una hacia arriba, otra hacia abajo, si están juntas en el mismo orbital:
El realizar la configuración electrónica desarrollada sigue ciertas reglas tales como:
PRINCIPIO DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD O REGLA DE HUND.-
"Los orbitales con igual contenido de energía se van formando con un solo electrón antes de que formen pares".
PRINCIPIO DE EDIFICACIÓN PROGRESIVA.-
"Dos electrones de un mismo átomo no pueden tener idénticos los cuatro números cuánticos, al menos uno es diferente".
De genesis.uag
El modelo actual del átomo se basa en la mecánica cuántica ondulatoria, la cual está fundamentada en cuatro números cuánticos, mediante los cuales puede describirse un electrón en un átomo.
El desarrollo de está teoría durante la década de 1920 es el resultado de las contribuciones de destacados científicos entre ellos Einstein, Planck (1858-1947), de Broglie, Bohr (1885-1962), Schrödinger (1887-1961) y Heisenberg..
La siguiente figura muestra las modificaciones que ha sufrido el modelo del átomo desde Dalton hasta Schrödinger.
NÚMEROS CUÁNTICOS
1) NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n)
Representa los niveles energéticos. Se designa con números enteros positivos desde n=1 hasta n=7 para los elementos conocidos.
Para calcular el número máximo de electrones que acepta cada nivel se calcula con la fórmula 2n donde "n" es el nivel.
El valor de "n" determina el volumen efectivo.
Ejms:
NIVEL ( n ) Número máximo de electrones
1 2 ( 1 )= 2
2 2 ( 2 ) = 8
3 2 ( 3 ) = 18
4 2 ( 4 ) = 32
2) NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO O AZIMUTAL ( l )
Determina el subnivel y se relaciona con la forma del orbital.
Cada nivel energético ( n ) tiene "n" subniveles.
Ejms.
NIVEL ENERGÉTICO ( n ) Número de subniveles contenidos en el nivel
1 1
2 2
3 3
Se designa con números que van de cero a n-1, los cuales se identifican con las letras s, p, d, f.
NIVEL SUBNIVEL
(número asignado)
LETRA
1 l = 0 s
2 l = 0
l = 1 s
p
3 l = 0
l = 1
l = 2 s
p
d
A continuación se muestra la forma de los 4 subniveles: s, p, d, f
Cada subnivel acepta un número máximo de electrones:
s = 2 e-
p = 6 e-
d = 10 e-
f = 14 e-
3) NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO (m)
Representa los orbitales presentes en un subnivel.
Se designa con números que van de -l a + l pasando por cero.
n l m
1 0 ( s ) 0
2 0 ( s )
1 ( p ) 0
-1, 0, +1
3 0 ( s )
1 ( p )
2 ( d ) 0
-1, 0, +1
-2, -1, 0, +1, +2
Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones.
4) NÚMERO CUÁNTICO POR SPIN (s)
Se relaciona con el giro del electrón sobre su propio eje. Al estar juntos en un mismo orbital, un electrón gira hacia la derecha y otro hacia la izquierda. Se le asignan números fraccionarios: -1/2 y +1/2
EJERCICIO DE NÚMEROS CUÁNTICOS:
Señala con una "X" el número incorrento de las series mostradas a continuación, dando una breve explicación justificando su respuesta. El primer renglón está resuelto como ejemplo señalando con rojo el número incorrecto.
n l s m Explicación
5 5 -2 +1/2 En n = 5 l = 0,1,2,3 y 4
0 1 0 -1/2
4 2 -3 +1/2
1 0 0 0
-2 1 -1 +1/2
3 1 +2 -1/2
6 -2 0 +1/2
3 2 -1 +1/3
2 3 -1 -1/2
6 5 -5 3
4 2 +3 -1/2
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA.-
Muestra el acomodo de los electrones en el átomo en niveles y suniveles.
La configuración electrónica puede mostrarse en dos formas:
a) Condensada
b) Desarrollada
a) CONDENSADA.- Solo muestra el nivel, el subnivel y el número de electrones.
Ejm:
PRINCIPIO DE EDIFICACIÓN PROGRESIVA O REGLA DE AUFABU
Establece que: " Los electrones van formando los orbitales atómicos de menor a mayor contenido de energía."
Cada uno de los subniveles con su respectivo nivel principal de energía, tiene diferente energía. Los subniveles están ordenados de acuerdo co su incremento de energía en la siguiente lista (el símbolo < se lee "menor que".)
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d <4p < 5s < 4d < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d...
A continuación se muestra un diagrama que representa las energías relativas de los diferentes subniveles electrónicos. Los números entre paréntesis significan la cantidad máxima de electrones en el subnivel. Los subniveles "s" se muestran en negro, los subnivel "p" en rojo, los subniveles "d" en azul y los "f" en verde.
A continuación se muestra una diagrama fácil de elaborar, que nos ayuda a recordar la forma en los que niveles y subniveles del átomo se van llenando.
Ejemplos de configuraciones electrónicas condensadas
Número de masa (# de p+ + # de no)
17Cl: 1s, 2s, 2p,3s, 3p5
Número atómico (Representa el # de p+, y como el átomo es neutro # p+ = #e-)
30Zn: 1s, 2s, 2p,3s, 3p, 4s, 3d
A partir de la configuración electrónica condensada, nosotros podemos obtener los siguientes datos:
a) Nivel de energía más externo: Es el último nivel, por tanto está representado por el coeficiente más alto.
b) Último subnivel que se forma: Es el subnivel en el cual termina la configuración.
c) Electrones de valencia: Número de electrones presentes en el último nivel.
Ejm:
14Si: 1s, 2s, 2p,3s, 3p
a) Nivel de energía más externo: 3
b) Último subnivel que se forma: p
c) Electrones de valencia: 2 + 2 = 4
29Cu: 1s, 2s, 2p,3s, 3p, 4s, 3d
a) Nivel de energía más externo: 4
b) Último subnivel que se forma: d
c) Electrones de valencia: 2
Es importante observar que el nivel de energía mas externo, no corresponde necesariamente al último subnivel.
EJERCICIOS: Escriba la configuración electrónica condensada de los siguientes elementos indicando en cada caso:
a) Nivel de energía más externo
b) Electrones de valencia
c) Último subnivel que se forma
1.- 11Na
2.- 60Nd
3.- 25Mn
4.-51Sb
b) DESARROLLADA.- En este tipo de configuración se muestran los cuatro números cuánticos: n, l, m y s.
El número cuántico por spin ( s ) se representa con flechas, una hacia arriba, otra hacia abajo, si están juntas en el mismo orbital:
El realizar la configuración electrónica desarrollada sigue ciertas reglas tales como:
PRINCIPIO DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD O REGLA DE HUND.-
"Los orbitales con igual contenido de energía se van formando con un solo electrón antes de que formen pares".
PRINCIPIO DE EDIFICACIÓN PROGRESIVA.-
"Dos electrones de un mismo átomo no pueden tener idénticos los cuatro números cuánticos, al menos uno es diferente".
Propiedades de la tabla periódica
Propiedades de la tabla periódica
Número atómico
El número atómico indica el número de protones en la cortaza de un átomo. El número atómico es un concepto importante de la química y de la mecánica cuántica.
El elemento y el lugar que éste ocupa en la tabla periódica derivan de este concepto. Cuando un átomo es generalmente eléctricamente neutro, el número atómico será igual al número de electrones del átomo que se pueden encontrar alrededor de la corteza. Estos electrones determinan principalmente el comportamiento químico de un átomo. Los átomos que tienen carga eléctrica se llaman iones. Los iones pueden tener un número de electrones más grande (cargados negativamente) o más pequeño (cargados positivamente) que el número atómico.
Masa atómica
El nombre indica la masa atómica de un átomo, expresada en unidades de masa atómica (umas). Cada isótopo de un elemento químico puede variar en masa. La masa atómica de un isótopo indica el número de neutrones que están presentes en la corteza de los átomos. La masa atómica indica el número partículas en la corteza de un átomo; esto quiere decir los protones y los neutrones. La masa atómica total de un elemento es una media ponderada de las unidades de masa de sus isótopos. La abundancia relativa de los isótopos en la naturaleza es un factor importante en la determinación de la masa atómica total de un elemento.
Electronegatividad de Pauling
La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo.
La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los elementos químicos de acuerdo con su electro negatividad. El premio Nobel Linus Pauling desarrolló esta escala en 1932.
Los valores de electronegatividad no están calculados, ni basados en formulas matemáticas ni medidas. Es más que nada un rango pragmático.
Pauling le dio un valor de 4,0 al elemento con la electronegatividad más alta posible, el flúor. Al francio, el elemento con la electronegatividad más baja posible, se le dio un valor de 0,7. A todos los elementos restantes se les dio un valor entre estos dos extremos.
Densidad
La densidad de un elemento indica el número de unidades de masa del alemento que están presentes en cierto volumen de un medio. Tradicionalmente la densidad se expresa a través de la letra griega “ro” (escrita r). Dentro del sistema internacional de unidades (SI) la densidad se expresa en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad de un elemento se expresa normalmente de forma gráfica con temperaturas y presiones del aire, porque ambas propiedades influyen en la densidad.
Punto de fusión
El punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual la forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma líquida. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.
Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0oC, o 273 K.
Punto de ebullición
El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la temperatura a la cualla forma líquida de un elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma gaseosa. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.
Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100oC, o 373 K.
En el punto de ebullición la presión de un elemento o compuesto es de 1 atmósfera.
Radio de Vanderwaals
Incluso si dos átomos cercanos no se unen, se atraerán entre sí. Este fenómeno es conocido como fuerza de Vanderwaals.
Las fuerzas de Vanderwaals provocan una fuerza entre los dos átomos. Esta fuerza es más grande cuanto más cerca estén los átomos el uno del otro. Sin embargo, cuando los dos átomos se acercan demasiado actuará una fuerza de repulsión, como consecuencia de la repulsión entre las cargas negativas de los electrones de ambos átomos. Como resultado, se mantendrá una cierta distancia entre los dos átomos, que se conoce normalmente como el radio de Vanderwaals.
A través de la comparación de los radios de Vanderwaals de diferentes pares de átomos, se ha desarrollado un sistema de radios de Vanderwaals, a través del cual podemos predecir el radio de Vanderwaals entre dos átomos, mediante una simple suma.
Radio iónico
Es el radio que tiene un ión en un cristal iónico, donde los iones están empaquetados juntos hasta el punto que sus orbitales atómicos más externos están en contacto unos con otros. Un orbital es el área alrededor de un átomo donde, de acuerdo con la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.
Isótopos
El número atómico no determina el número de neutrones en una corteza atómica. Como resultado, el número de neutrones en un átomo puede variar. Como resultado, los átomos que tienen el mismo número atómico pueden diferir en su masa atómica. Átomos del mismo elemento que difieren en su masa atómica se llaman isótopos (isotopos). Principalmente con los átomos más pesados que tienen un mayor número, el número de neutrones en la corteza puede sobrepasar al número de protones.
Isótopos del mismo elemento se encuentran a menudo en la naturaleza alternativamente o mezclados.
Un ejemplo: el cloro tiene un número atómico de 17, lo que básicamente significa que todos los átomos de cloro contienen 17 protones en su corteza. Existen dos isótopos. Tres cuartas partes de los átomos de cloro que se encuentran en la naturaleza contienen 18 neutrones y un cuarto contienen 20 neutrones. Los números atómicos de estos isótopos son: 17 + 18 = 35 y 17 + 20 = 37. Los isótopos se escriben como sigue: 35Cl y 37Cl.
Cuando los isótopos se denotan de esta manera el número de protones y neutrones no tienen que ser mencionado por separado, porque el símbolo del cloro en la tabla periódica (Cl) está colocado en la posición número 17. Esto ya indica el número de protones, de forma que siempre se puede calcular el número de electrones fácilmente por medio del número másico.
Existe un gran número de isótopos que no son estables. Se desintegrarán por procesos de decaimiento radiactivo. Los isótopos que son radiactivos se llaman radioisótopos.
Corteza electrónica
La configuración electrónica de un átomo es una descripción de la distribución de los electrones en círculos alrededor de la corteza. Estos círculos no son exactamente esféricos; tienen una forma sinuosa. Para cada círculo la probabilidad de que un electrón se encuentre en un determinado lugar se describe por una fórmula matemática. Cada uno de los círculos tiene un cierto nivel de energía, comparado con la corteza. Comúnmente los niveles de energía de los electrones son mayores cuando están más alejados de la corteza, pero debido a sus cargas, los electrones también pueden influir en los niveles de energía de los otros electrones. Normalmente los círculos del medio se llenan primero, pero puede haber excepciones debido a las repulsiones.
Los círculos se dividen en capas y subcapas, que se pueden numerar por cantidades.
Energía de la primera ionización
La energía de ionización es la energía que se requiere para hacer que un átomo libre o una molécula pierdan un electrón en el vacío. En otras palabras; la energía de ionización es una medida de la fuerza con la que un electrón se enlaza con otras moléculas. Esto involucra solamente a los electrones del círculo externo.
Energía de la segunda ionización
Aparte de la energía de la primera ionización, que indica la dificultad de arrancar el primer electrón de un átomo, también existe la medida de energía par ala segunda ionización. Esta energía de la segunda ionización indica el grado de dificultad para arrancar el segundo átomo.
También existe la energía de la tercera ionización, y a veces incluso la de la cuarta y quinta ionizaciones.
Potencial estándar
El potencial estándar es el potencial de una reacción redox, cuando está en equilibrio, con respecto al cero. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de oxidación. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de reducción. El potencial estándar de los electrones se expresa en voltios (V), mediante el símbolo V0.
Número atómico
El número atómico indica el número de protones en la cortaza de un átomo. El número atómico es un concepto importante de la química y de la mecánica cuántica.
El elemento y el lugar que éste ocupa en la tabla periódica derivan de este concepto. Cuando un átomo es generalmente eléctricamente neutro, el número atómico será igual al número de electrones del átomo que se pueden encontrar alrededor de la corteza. Estos electrones determinan principalmente el comportamiento químico de un átomo. Los átomos que tienen carga eléctrica se llaman iones. Los iones pueden tener un número de electrones más grande (cargados negativamente) o más pequeño (cargados positivamente) que el número atómico.
Masa atómica
El nombre indica la masa atómica de un átomo, expresada en unidades de masa atómica (umas). Cada isótopo de un elemento químico puede variar en masa. La masa atómica de un isótopo indica el número de neutrones que están presentes en la corteza de los átomos. La masa atómica indica el número partículas en la corteza de un átomo; esto quiere decir los protones y los neutrones. La masa atómica total de un elemento es una media ponderada de las unidades de masa de sus isótopos. La abundancia relativa de los isótopos en la naturaleza es un factor importante en la determinación de la masa atómica total de un elemento.
Electronegatividad de Pauling
La electronegatividad mide la tendencia de un átomo para atraer la nube electrónica hacia sí durante el enlace con otro átomo.
La escala de Pauling es un método ampliamente usado para ordenar los elementos químicos de acuerdo con su electro negatividad. El premio Nobel Linus Pauling desarrolló esta escala en 1932.
Los valores de electronegatividad no están calculados, ni basados en formulas matemáticas ni medidas. Es más que nada un rango pragmático.
Pauling le dio un valor de 4,0 al elemento con la electronegatividad más alta posible, el flúor. Al francio, el elemento con la electronegatividad más baja posible, se le dio un valor de 0,7. A todos los elementos restantes se les dio un valor entre estos dos extremos.
Densidad
La densidad de un elemento indica el número de unidades de masa del alemento que están presentes en cierto volumen de un medio. Tradicionalmente la densidad se expresa a través de la letra griega “ro” (escrita r). Dentro del sistema internacional de unidades (SI) la densidad se expresa en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad de un elemento se expresa normalmente de forma gráfica con temperaturas y presiones del aire, porque ambas propiedades influyen en la densidad.
Punto de fusión
El punto de fusión de un elemento o compuesto es la temperatura a la cual la forma sólida del elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma líquida. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.
Por ejemplo: el punto de fusión del agua es de 0oC, o 273 K.
Punto de ebullición
El punto de ebullición de un elemento o compuesto significa la temperatura a la cualla forma líquida de un elemento o compuesto se encuentra en equilibrio con la forma gaseosa. Normalmente se asume que la presión del aire es de 1 atmósfera.
Por ejemplo: el punto de ebullición del agua es de 100oC, o 373 K.
En el punto de ebullición la presión de un elemento o compuesto es de 1 atmósfera.
Radio de Vanderwaals
Incluso si dos átomos cercanos no se unen, se atraerán entre sí. Este fenómeno es conocido como fuerza de Vanderwaals.
Las fuerzas de Vanderwaals provocan una fuerza entre los dos átomos. Esta fuerza es más grande cuanto más cerca estén los átomos el uno del otro. Sin embargo, cuando los dos átomos se acercan demasiado actuará una fuerza de repulsión, como consecuencia de la repulsión entre las cargas negativas de los electrones de ambos átomos. Como resultado, se mantendrá una cierta distancia entre los dos átomos, que se conoce normalmente como el radio de Vanderwaals.
A través de la comparación de los radios de Vanderwaals de diferentes pares de átomos, se ha desarrollado un sistema de radios de Vanderwaals, a través del cual podemos predecir el radio de Vanderwaals entre dos átomos, mediante una simple suma.
Radio iónico
Es el radio que tiene un ión en un cristal iónico, donde los iones están empaquetados juntos hasta el punto que sus orbitales atómicos más externos están en contacto unos con otros. Un orbital es el área alrededor de un átomo donde, de acuerdo con la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.
Isótopos
El número atómico no determina el número de neutrones en una corteza atómica. Como resultado, el número de neutrones en un átomo puede variar. Como resultado, los átomos que tienen el mismo número atómico pueden diferir en su masa atómica. Átomos del mismo elemento que difieren en su masa atómica se llaman isótopos (isotopos). Principalmente con los átomos más pesados que tienen un mayor número, el número de neutrones en la corteza puede sobrepasar al número de protones.
Isótopos del mismo elemento se encuentran a menudo en la naturaleza alternativamente o mezclados.
Un ejemplo: el cloro tiene un número atómico de 17, lo que básicamente significa que todos los átomos de cloro contienen 17 protones en su corteza. Existen dos isótopos. Tres cuartas partes de los átomos de cloro que se encuentran en la naturaleza contienen 18 neutrones y un cuarto contienen 20 neutrones. Los números atómicos de estos isótopos son: 17 + 18 = 35 y 17 + 20 = 37. Los isótopos se escriben como sigue: 35Cl y 37Cl.
Cuando los isótopos se denotan de esta manera el número de protones y neutrones no tienen que ser mencionado por separado, porque el símbolo del cloro en la tabla periódica (Cl) está colocado en la posición número 17. Esto ya indica el número de protones, de forma que siempre se puede calcular el número de electrones fácilmente por medio del número másico.
Existe un gran número de isótopos que no son estables. Se desintegrarán por procesos de decaimiento radiactivo. Los isótopos que son radiactivos se llaman radioisótopos.
Corteza electrónica
La configuración electrónica de un átomo es una descripción de la distribución de los electrones en círculos alrededor de la corteza. Estos círculos no son exactamente esféricos; tienen una forma sinuosa. Para cada círculo la probabilidad de que un electrón se encuentre en un determinado lugar se describe por una fórmula matemática. Cada uno de los círculos tiene un cierto nivel de energía, comparado con la corteza. Comúnmente los niveles de energía de los electrones son mayores cuando están más alejados de la corteza, pero debido a sus cargas, los electrones también pueden influir en los niveles de energía de los otros electrones. Normalmente los círculos del medio se llenan primero, pero puede haber excepciones debido a las repulsiones.
Los círculos se dividen en capas y subcapas, que se pueden numerar por cantidades.
Energía de la primera ionización
La energía de ionización es la energía que se requiere para hacer que un átomo libre o una molécula pierdan un electrón en el vacío. En otras palabras; la energía de ionización es una medida de la fuerza con la que un electrón se enlaza con otras moléculas. Esto involucra solamente a los electrones del círculo externo.
Energía de la segunda ionización
Aparte de la energía de la primera ionización, que indica la dificultad de arrancar el primer electrón de un átomo, también existe la medida de energía par ala segunda ionización. Esta energía de la segunda ionización indica el grado de dificultad para arrancar el segundo átomo.
También existe la energía de la tercera ionización, y a veces incluso la de la cuarta y quinta ionizaciones.
Potencial estándar
El potencial estándar es el potencial de una reacción redox, cuando está en equilibrio, con respecto al cero. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de oxidación. Cuando el potencial estándar supera al cero, tenemos una reacción de reducción. El potencial estándar de los electrones se expresa en voltios (V), mediante el símbolo V0.
Enlace, estructura y propiedades de compuestos químicos
Enlace, estructura y propiedades de compuestos químicos
Concepto de enlace químico
Un enlace químico es el proceso físico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos. La explicación de tales fuerzas atractivas es un área compleja que está descrita por las leyes de la electrodinámica cuántica.[1] Sin embargo, en la práctica los químicos suelen apoyarse en la mecánica cuántica o en descripciones cualitativas que son menos rigurosas, pero más sencillas en su descripción del enlace químico. En general, el enlace químico fuerte está asociado con la compartición o transferencia de electrones entre los átomos participantes. Las moléculas, cristales, y gases diatómicos -o sea la mayor parte del ambiente físico que nos rodea- está unido por enlaces químicos, que determinan la estructura de la materia.
Los enlaces varían ampliamente en su fuerza. Generalmente, el enlace covalente y el enlace iónico suelen ser descritos como "fuertes", mientras que el enlace de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals son consideradas como "débiles". Debe tenerse cuidado porque los enlaces "débiles" más fuertes pueden ser más fuertes que los enlaces "fuertes" más débiles.
Teoría del enlace de valencia
Artículo principal: Teoría del enlace de valencia
En el año 1927, la teoría de enlace de valencia fue formulada, argumentando esencialmente que el enlace químico se forma cuando dos electrones de valencia, en sus respectivos orbitales atómicos, trabajan o funcionan para mantener los dos núcleos juntos, en virtud a los efectos de disminución de energía del sistema. En 1931, a partir de esta teoría, el químico Linus Pauling publicó lo que algunos consideran uno de los más importantes papeles en la historia de la química: "Sobre la naturaleza del enlace químico". En este papel, extendiendo los trabajos de Lewis, y la teoría del enlace de valencia (TEV) de Heitler y London, y su propio trabajo previo, presentó seis reglas para el enlace de electrones compartidos, las tres primeras de las cuales generalmente ya eran conocidas:
1. El enlace de par de electrones a través de la interacción de un electrón desapareado de cada uno de dos átomos.
2. El spin de los electrones tienen que ser opuestos.
3. Una vez apareados, los dos electrones no pueden tomar parte en enlaces adicionales.
Sus tres últimas reglas eran nuevas:
4. Los términos de canje de electrones para el enlace involucra sólo una función de onda de cada átomo.
5. Los electrones disponibles en el menor nivel de energía forman los enlaces más fuertes.
6. De dos orbitales en un átomo, el que puede traslapar en mayor cantidad con un orbital de otro átomo formará el enlace más fuerte, y este enlace tenderá a yacer en la dirección del orbital más concentrado.
A partir de este artículo, Pauling publicaría en 1939 un libro de texto: "Sobre la Naturaleza del Enlace Químico" que vendría a ser llamado por algunos como la "biblia" de la química moderna. Este libro ayudó a los químicos experimentales a entender el impacto de la teoría cuántica sobre la química. Sin embargo, la edición posterior de 1939 falló en explicar adecuadamente los problemas que parecían ser mejor entendibles por la teoría de orbitales moleculares. El impacto de la teoría del enlace de valencia declinó durante la decáda de 1960 y 1970 a la par con el crecimiento en popularidad de la teoría de orbitales moleculares, que estaba siendo implementada en muchos programas de grandes ordenadores. A partir de la década de 1960, los problemas más difíciles de la implementación de la teoría del enlace de valencia en programas de computadoras habían sido mayormente resueltos y la teoría del enlace de valencia vio un resurgimiento.
Teoría de los orbitales moleculares
Artículo principal: Teoría de los orbitales moleculares
Orbital molecular HOMO-5 de tipo pi, en la molécula de trifluoruro de boro, calculado usando Spartan.
La teoría de los orbitales moleculares (TOM) usa una combinación lineal de orbitales atómicos para formar orbitales moleculares, que abarcan la molécula entera. Estos orbitales son divididos frecuentemente en orbitales enlazantes, orbitales antienlazantes, y orbitales de no enlace. Un orbital molecular es simplemente un orbital de Schrödinger que incluye varios, pero frecuentemente sólo dos, núcleos. Si este orbital es del tipo en que los electrones tienen una mayor probabilidad de estar entre los núcleos que en cualquier otro lugar, el orbital será un orbital enlazante, y tenderá a mantener los núcleos cerca. Si los electrones tienden a estar presentes en un orbital molecular en que pasan la mayor parte del tiempo en cualquier lugar excepto entre los núcleos, el orbital funcionará como un orbital antienlazante, y realmente debilitará el enlace. Los electrones en orbitales no enlazantes tienden a estar en orbitales profundos (cerca a los orbitales atómicos) asociados casi enteramente o con un núcleo o con otro y entonces pasarán igual tiempo entre los núcleos y no en ese espacio. Estos electrones no contribuyen ni detractan la fuerza del enlace.
Comparación de las teorías del enlace de valencia y de los orbitales moleculares
En algunos aspectos, la teoría del enlace de valencia es superior a la teoría de orbitales moleculares. Cuando se aplica a la molécula más simple de dos electrones, H2, la teoría del enlace de valencia, incluso al nivel más simple de la aproximación de Heitler-London, produce una aproximación más cercana a la energía de enlace, y provee una representación más exacta del comportamiento de los electrones al formarse y romperse los enlaces químicos. En contraste, la teoría de orbitales moleculares simple predice que la molécula de hidrógeno se disocia en una superposición lineal de átomos de hidrógeno, y iones positivos y negativos de hidrógeno, un resultado completamente contrario a la evidencia física. Esto explica en parte por qué la curva de energía total versus la distancia interatómica del método de orbitales de valencia yace por encima de la curva del método de orbitales moleculares a todas las distancias y, más particularmente, para distancias mucho más grandes. Esta situación surge para todas las moléculas diatómicas homonucleares y es particularmente un problema para el F2, para el que la energía mínima de la curva con la teoría de orbitales moleculares es aún mayor en energía que la energía de los dos átomos de flúor no enlazados.
Los conceptos de hibridación son versátiles, y la variabilidad en el enlace en muchos compuestos orgánicos es tan modesta que la teoría del enlace permanece como una parte integral del vocabulario del químico orgánico. Sin embargo, el trabajo de Friedrich Hund, Robert Mulliken, y Gerhard Herzberg mostró que la teoría de orbitales moleculares provee una descripción más apropiada de las propiedades espectroscópicas, magnéticas y de ionización de las moléculas. Las deficiencias de la teoría del enlace se hicieron aparentes cuando las moléculas hipervalentes (por ejemplo, el PF5) fueron explicadas sin el uso de los orbitales "d" que eran cruciales en el esquema de enlace basado en hibridación, propuesto para tales moléculas por Pauling. Los complejos metálicos y compuestos deficientes en electrones (como el diborano) también resultaron ser mejor descritos por la teoría de orbitales moleculares, aunque también se han hecho descripciones usando la teoría del enlace de valencia.
En la década de 1930, los dos métodos competían fuertemente hasta que se observó que ambas eran aproximaciones a una teoría mejor. Si se toma la estructura de enlace de valencia simple y se mezcla en todas las estructuras covalentes y iónicas posibles que surgen de un juego particular de orbitales atómicos, se llega a lo que se llama la función de onda de interacción de configuración completa. Si se toma la descripción de orbital molecular simple del estado fundamental y se combina dicha función con las funciones que describen todos los estados excitados posibles usando los orbitales no ocupados que surgen del mismo juego de orbitales atómicos, también se llega a la función de onda de interacción de configuración completa. Puede verse que la aproximación de orbital molecular simple da demasiado peso a las estructuras iónicas, mientras que la aproximación de enlace de valencia simple le da demasiado poco. Esto puede ser descrito diciendo que la aproximación de orbitales moleculares simple es demasiado deslocalizada, mientras que la aproximación de enlaces de valencia es demasiado localizado.
Estas dos aproximaciones son ahora observadas como complementarias, cada una proveyendo sus propias perspectivas en el problema del enlace químico. Los cálculos modernos en química cuántica generalmente empiezan a partir de (pero finalmente van más allá) un orbital molecular en vez de una aproximación de enlace de valencia, no por algún tipo de superioridad intrínseca de la primera, sino porque la aproximación de orbitales moleculares es mucho más rápidamente adaptable a computación numérica. Sin embargo, ahora hay mejores programas de enlace de valencia disponibles.
Enlaces en fórmulas químicas
La tridimensionalidad de los átomos y moléculas hace difícil el uso de una sola técnica para indicar los orbitales y enlaces. En la fórmula molecular, los enlaces químicos (orbitales enlazantes) entre átomos están indicados por varios métodos diferentes de acuerdo al tipo de discusión. Algunas veces, se desprecian completamente. Por ejemplo, en química orgánica, la fórmula molecular del etanol (un compuesto en bebidas alcohólicas) puede ser escrito en papel como isómeros conformacionales, tridimensional, completamente bidimensional (indicando cada enlace con direcciones no tridimensionales), bidimensional comprimida (CH3–CH2–OH), separando el grupo funcional del resto de la molécula (C2H5OH), o sus constituyentes atómicos (C2H6O), de acuerdo a lo que se esté discutiendo. Algunas veces, incluso se marcan los electrones no enlazantes de la capa de valencia (con las direcciones aproximadas bidimensionalmente, estructura de Lewis). Algunos químicos pueden también representar los orbitales respectivos.
Enlaces químicos
Longitudes de enlace típicas, en pm,
y energía de enlace en kJ/mol.
Información recopilada de [1].
Enlace Longitud
(pm) Energía
(kJ/mol)
H — Hidrógeno
H–H 74 436
H–C 109 413
H–N 101 391
H–O 96 366
H–F 92 568
H–Cl 127 432
H–Br 141 366
C — Carbono
C–H 109 413
C–C 154 348
C=C 134 614
C≡C 120 839
C–N 147 308
C–O 143 360
C–F 135 488
C–Cl 177 330
C–Br 194 288
C–I 214 216
C–S 182 272
N — Nitrógeno
N–H 101 391
N–C 147 308
N–N 145 170
N≡N 110 945
O — Oxígeno
O–H 96 366
O–C 143 360
O–O 148 145
O=O 121 498
F, Cl, Br, I — Halógenos
F–H 92 568
F–F 142 158
F–C 135 488
Cl–H 127 432
Cl–C 177 330
Cl–Cl 199 243
Br–H 141 366
Br–C 194 288
Br–Br 228 193
I–H 161 298
I–C 214 216
I–I 267 151
S — Azufre
C–S 182 272
Estos enlaces químicos son fuerzas intramoleculares, que mantienen a los átomos unidos en las moléculas. En la visión simplista del enlace localizado, el número de electrones que participan en un enlace (o están localizados en un orbital enlazante), es típicamente un número par de dos, cuatro, o seis, respectivamente. Los números pares son comunes porque las moléculas suelen tener estados energéticos más bajos si los electrones están apareados. Teorías de enlace sustancialmente más avanzadas han mostrado que la fuerza de enlace no es siempre un número entero, dependiendo de la distribución de los electrones a cada átomo involucrado en un enlace. Por ejemplo, los átomos de carbono en el benceno están conectados a los vecinos inmediatos con una fuerza aproximada de 1.5, y los dos átomos en el óxido nítrico, NO, están conectados con aproximadamente 2.5. El enlace cuádruple también son bien conocidos. El tipo de enlace fuerte depende de la diferencia en electronegatividad y la distribución de los orbitales electrónicos disponibles a los átomos que se enlazan. A mayor diferencia en electronegatividad, con mayor fuerza será un electrón atraído a un átomo particular involucrado en el enlace, y más propiedades "iónicas" tendrá el enlace ("iónico" significa que los electrones del enlace están compartidos inequitativamente). A menor diferencia de electronegatividad, mayores propiedades covalentes (compartición completa) del enlace.
Los átomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra, por lo que el enlace se puede llamar no polar.
Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres tipos de electrones, o cuádruples cuando comparten cuatro tipos de electrones.
Los enlaces covalentes no polares se forman entre átomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los enlaces covalentes polares se forman con átomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo.
Enlace covalente
Artículo principal: Enlace covalente
El enlace covalente polar es intermediado en su carácter entre un enlace covalente y un enlace iónico. Los átomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra.
Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres pares de electrones, o cuádruples cuando comparten cuatro pares de electrones.
Los enlaces covalentes no polares se forman entre átomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los enlaces covalentes polares se forman con átomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo.
En otras palabras, el enlace covalente es la unión entre átomos en donde se da un compartimiento de electrones, los átomos que forman este tipo de enlace son de caracter no metálico. Las moléculas que se forman con átomos iguales (mononucleares) presentan un enlace covalente pero en donde la diferencia de electronegatividades es "0"
Enlace iónico
Artículo principal: Enlace iónico
El enlace iónico es un tipo de interacción electrostática entre átomos que tienen una gran diferencia de electronegatividad. No hay un valor preciso que distinga la ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad, pero una diferencia sobre 2.0 suele ser iónica, y una diferencia menor a 1.5 suele ser covalente. En palabras más sencillas, un enlace iónico es aquel en el que los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (se da entre un catión y un anión) o dicho de otra forma, es aquel en el que un elemento más electronegativo atrae a los electrones de otro menos electronegativo[4] El enlace iónico implica la separación en iones positivos y negativos. Las cargas iónicas suelen estar entre -3e a +3e.
Enlace covalente coordinado
Artículo principal: Enlace covalente coordinado
En enlace covalente coordinado, algunas veces referido como enlace dativo, es un tipo de enlace covalente, en el que los electrones de enlace se originan sólo en uno de los átomos, el donante de pares de electrones, o base de Lewis, pero son compartidos aproximadamente por igual en la formación del enlace covalente. Este concepto está cayendo en desuso a medida que los químicos se pliegan a la teoría de orbitales moleculares. Algunos ejemplos de enlace covalente coordinado existen en nitronas y el borazano. El arreglo resultante es diferente de un enlace iónico en que la diferencia de electronegatividad es pequeña, resultando en una covalencia. Se suelen representar por flechas, para diferenciarlos de otros enlaces. La flecha muestra su cabeza dirigida al aceptor de electrones o ácido de Lewis, y la cola a la base de Lewis. Este tipo de enlace se ve en el ion amonio.
Enlace de uno y tres electrones
Los enlaces con uno o tres electrones pueden encontrarse en especies radicales, que tienen un número impar de electrones. El ejemplo más simple de un enlace de un electrón se encuentra en el catión de hidrógeno molecular, H2+. Los enlaces de un electrón suelen tener la mitad de energía de enlace, de un enlace de 2 electrones, y en consecuencia se les llama "medios enlaces". Sin embargo, hay excepciones: en el caso del dilitio, el enlace es realmente más fuerte para el Li2+ de un electrón, que para el Li2 de dos electrones. Esta excepción puede ser explicada en términos de hibridación y efectos de capas internas.[5]
El ejemplo más simple de enlace de tres electrones puede encontrarse en el catión de helio dimérico, He2+, y puede ser considerado también medio enlace porque, en términos de orbitales moleculares, el tercer electrón está en un orbital antienlazante que cancela la mitad del enlace formado por los otros dos electrones. Otro ejemplo de una molécula conteniendo un enlace de tres electrones, además de enlaces de dos electrones, es el óxido nítrico, NO. La molécula de oxígeno, O2, también puede ser vista como si tuviera dos enlaces de 3-electrones y un enlace de 2-electrones, lo que justifica su paramagnetismo y su orden formal de enlace de 2.[6]
Las moléculas con número impar de electrones suelen ser altamente reactivas. Este tipo de enlace sólo es estable entre átomos con electronegatividades similares.[6]
Enlaces flexionados
Artículo principal: Enlace flexionado
Los enlaces flexionados, también conocidos como enlaces banana, son enlaces en moléculas tensionadas o impedidas estéricamente cuyos orbitales de enlaces están forzados en una forma como de banana. Los enlaces flexionados son más susceptibles a las reacciones que los enlaces ordinarios.
Enlaces 3c-2e y 3c-4e
En el enlace de tres centros y dos electrones ("3c-2e"), tres átomos comparten dos electrones en un enlace. Este tipo de enlace se presenta en compuestos deficientes en electrones, como el diborano. Cada enlace de ellos (2 por molécula en el diborano) contiene un par de electrones que conecta a los átomos de boro entre sí, con un átomo de hidrógeno en el medio del enlace, compartiendo los electrones con los átomos de boro.
El enlace de tres centros y cuatro electrones ("3c-4e") explica el enlace en moléculas hipervalentes. En ciertos compuestos aglomerados, se ha postulado la existencia de enlaces de cuatro centros y dos electrones.
En ciertos sistemas conjugados π (pi), como el benceno y otros compuestos aromáticos, y en redes conjugadas sólidas como el grafito, los electrones en el sistema conjugado de enlaces π están dispersos sobre tantos centros nucleares como existan en la molécula o la red.
Enlace aromático
Artículo principal: Aromaticidad
En muchos casos, la ubicación de los electrones no puede ser simplificada a simples línes (lugar para dos electrones) o puntos (un solo electrón). En compuestos aromáticos, los enlaces que están en anillos planos de átomos, la regla de Hückel determina si el anillo de la molécula mostrará estabilidad adicional.
En el benceno, el compuesto aromático prototípico, 18 electrones de enlace mantiene unidos a 6 átomos de carbono para formar una estructura de anillo plana. El orden de enlace entre los diferentes átomos de carbono resulta ser idéntico en todos los casos desde el punto de vista químico, con una valor equivalente de aproximadamente 1.5.
En el caso de los aromáticos heterocíclicos y bencenos sustituidos, las diferencias de electronegatividad entre las diferentes partes del anillo pueden dominar sobre el comportamiento químico de los enlaces aromáticos del anillo, que de otra formar sería equivalente.
Enlace metálico [editar]
Artículo principal: Enlace metálico
En un enlace metálico, los electrones de enlace están deslocalizados en una estructura de átomos. En contraste, en los compuestos iónicos, la ubicación de los electrones enlazantes y sus cargas es estática. Debido a la deslocalización o el libre movimiento de los electrones, se tienen las propiedades metálicas de conductividad, ductilidad y dureza.
Enlace intermolecular
Fuerzas de van der Waals.
Hay cuatro tipos básicos de enlaces que se pueden formar entre dos o más moléculas, iones o átomos que de otro modo no estarían asociados. Las fuerzas intermoleculares originan que las moléculas se atraigan o repelan unas a otras. Frecuentemente, esto define algunas de sus características físicas (como el punto de fusión) de una sustancia.
Dipolo permanente a dipolo permanente
Artículo principal: Fuerza intermolecular
Una gran diferencia de electronegatividad entre dos átomos enlazados fuertemente en una molécula ocasiona la formación de un dipolo (un par positivo-negativo de cargas eléctricas parciales permanentes). Los dipolos se atraen o repelen unos a otros.
Enlace de hidrógeno [editar]
Artículo principal: Enlace de hidrógeno
Enlace de hidrógeno.
En alguna forma este es un ejemplo de un dipolo permanente especialmente fuerte. Sin embargo, en el enlace de hidrógeno, el átomo de hidrógeno está más cerca a ser compartido entre los átomos donante y el receptor, en un enlace 3-c 2-e. Los enlaces de hidrógeno explicar el punto de ebullición relativamente alto de los líquidos como el agua, amoníaco, y fluoruro de hidrógeno, comparado con sus contrapartes más pesadas en el mismo grupo de la tabla periódica.
Dipolo instantáneo a dipolo inducido (van der Waals)
Artículo principal: fuerzas de London
Los dipolos instantáneos a dipolo inducido, o fuerzas de London, son las interacciones más débiles, pero también las más ubicuas, entre todas las sustancias químicas. Imagine el átomo de helio: en cualquier instante, la nube electrónica alrededor del átomo (que, de otro modo sería neutral) puede estar ligeramente desbalanceada, con momentáneamente más carga negativa en un lado que en el otro. Esto es a lo que se refiere como un dipolo instantáneo. Este dipolo, con su carga ligeramente desbalanceada, puede atraer o repeler a los electrones en los átomos de helio vecinos, estableciendo otro dipolo (dipolo inducido). Los dos átomos se estarán atrayendo por un instante, antes que la carga se rebalancee y los átomos se muevan.
Interacción pi-catión
Artículo principal: Interacción catión-pi
La interacción catión-pi se presenta entre la carga negativa localizada de los electrones de un orbital pi, ubicados sobre y debajo del plano de un anillo aromático, y una carga positiva.
Electrones en los enlaces químicos
En el límite (irrealístico) del enlace iónico puro, los electrones están perfectamente localizados en uno de los dos átomos en el enlace. Tales enlaces pueden ser interpretados por la física clásica. Las fuerzas entre los átomos están caracterizadas por potenciales electrostáticos continuos isótropos. Su magnitud es una proporción simple a la diferencia de cargas.
Los enlaces covalentes se entiende mejor por la teoría del enlace de valencia o la teoría del orbital molecular. Las propiedades de los átomos involucrados pueden ser interpretadas usando conceptos tales como número de oxidación. La densidad electrónica en el enlace no está asignada a átomos individuales, en vez de ello está deslocalizada entre los átomos. En la teoría del enlace de valencia, los dos electrones en los dos átomos se emparejan con una fuerza de enlace que depende del traslape entre los orbitales. En la teoría del orbital molecular, la combinación lineal de orbitales atómicos (CLOA) ayuda a describir las estructuras de orbitales moleculares deslocalizados y las energías basadas en los orbitales atómicos de los átomos de los que proviene. A diferencia de los enlaces iónicos puros, los enlaces covalentes pueden tener propiedades de direccionalidad (anisotropía). Estas pueden tener sus propios nombres, como sigma y pi.
En el caso general, los átomos forman enlaces que son intermedios entre iónico y covalente, dependiendo de la electronegatividad relativa de los átomos involucrados. Este tipo de enlace es llamado algunas veces enlace covalente polar.
Concepto de enlace químico
Un enlace químico es el proceso físico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos. La explicación de tales fuerzas atractivas es un área compleja que está descrita por las leyes de la electrodinámica cuántica.[1] Sin embargo, en la práctica los químicos suelen apoyarse en la mecánica cuántica o en descripciones cualitativas que son menos rigurosas, pero más sencillas en su descripción del enlace químico. En general, el enlace químico fuerte está asociado con la compartición o transferencia de electrones entre los átomos participantes. Las moléculas, cristales, y gases diatómicos -o sea la mayor parte del ambiente físico que nos rodea- está unido por enlaces químicos, que determinan la estructura de la materia.
Los enlaces varían ampliamente en su fuerza. Generalmente, el enlace covalente y el enlace iónico suelen ser descritos como "fuertes", mientras que el enlace de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals son consideradas como "débiles". Debe tenerse cuidado porque los enlaces "débiles" más fuertes pueden ser más fuertes que los enlaces "fuertes" más débiles.
Teoría del enlace de valencia
Artículo principal: Teoría del enlace de valencia
En el año 1927, la teoría de enlace de valencia fue formulada, argumentando esencialmente que el enlace químico se forma cuando dos electrones de valencia, en sus respectivos orbitales atómicos, trabajan o funcionan para mantener los dos núcleos juntos, en virtud a los efectos de disminución de energía del sistema. En 1931, a partir de esta teoría, el químico Linus Pauling publicó lo que algunos consideran uno de los más importantes papeles en la historia de la química: "Sobre la naturaleza del enlace químico". En este papel, extendiendo los trabajos de Lewis, y la teoría del enlace de valencia (TEV) de Heitler y London, y su propio trabajo previo, presentó seis reglas para el enlace de electrones compartidos, las tres primeras de las cuales generalmente ya eran conocidas:
1. El enlace de par de electrones a través de la interacción de un electrón desapareado de cada uno de dos átomos.
2. El spin de los electrones tienen que ser opuestos.
3. Una vez apareados, los dos electrones no pueden tomar parte en enlaces adicionales.
Sus tres últimas reglas eran nuevas:
4. Los términos de canje de electrones para el enlace involucra sólo una función de onda de cada átomo.
5. Los electrones disponibles en el menor nivel de energía forman los enlaces más fuertes.
6. De dos orbitales en un átomo, el que puede traslapar en mayor cantidad con un orbital de otro átomo formará el enlace más fuerte, y este enlace tenderá a yacer en la dirección del orbital más concentrado.
A partir de este artículo, Pauling publicaría en 1939 un libro de texto: "Sobre la Naturaleza del Enlace Químico" que vendría a ser llamado por algunos como la "biblia" de la química moderna. Este libro ayudó a los químicos experimentales a entender el impacto de la teoría cuántica sobre la química. Sin embargo, la edición posterior de 1939 falló en explicar adecuadamente los problemas que parecían ser mejor entendibles por la teoría de orbitales moleculares. El impacto de la teoría del enlace de valencia declinó durante la decáda de 1960 y 1970 a la par con el crecimiento en popularidad de la teoría de orbitales moleculares, que estaba siendo implementada en muchos programas de grandes ordenadores. A partir de la década de 1960, los problemas más difíciles de la implementación de la teoría del enlace de valencia en programas de computadoras habían sido mayormente resueltos y la teoría del enlace de valencia vio un resurgimiento.
Teoría de los orbitales moleculares
Artículo principal: Teoría de los orbitales moleculares
Orbital molecular HOMO-5 de tipo pi, en la molécula de trifluoruro de boro, calculado usando Spartan.
La teoría de los orbitales moleculares (TOM) usa una combinación lineal de orbitales atómicos para formar orbitales moleculares, que abarcan la molécula entera. Estos orbitales son divididos frecuentemente en orbitales enlazantes, orbitales antienlazantes, y orbitales de no enlace. Un orbital molecular es simplemente un orbital de Schrödinger que incluye varios, pero frecuentemente sólo dos, núcleos. Si este orbital es del tipo en que los electrones tienen una mayor probabilidad de estar entre los núcleos que en cualquier otro lugar, el orbital será un orbital enlazante, y tenderá a mantener los núcleos cerca. Si los electrones tienden a estar presentes en un orbital molecular en que pasan la mayor parte del tiempo en cualquier lugar excepto entre los núcleos, el orbital funcionará como un orbital antienlazante, y realmente debilitará el enlace. Los electrones en orbitales no enlazantes tienden a estar en orbitales profundos (cerca a los orbitales atómicos) asociados casi enteramente o con un núcleo o con otro y entonces pasarán igual tiempo entre los núcleos y no en ese espacio. Estos electrones no contribuyen ni detractan la fuerza del enlace.
Comparación de las teorías del enlace de valencia y de los orbitales moleculares
En algunos aspectos, la teoría del enlace de valencia es superior a la teoría de orbitales moleculares. Cuando se aplica a la molécula más simple de dos electrones, H2, la teoría del enlace de valencia, incluso al nivel más simple de la aproximación de Heitler-London, produce una aproximación más cercana a la energía de enlace, y provee una representación más exacta del comportamiento de los electrones al formarse y romperse los enlaces químicos. En contraste, la teoría de orbitales moleculares simple predice que la molécula de hidrógeno se disocia en una superposición lineal de átomos de hidrógeno, y iones positivos y negativos de hidrógeno, un resultado completamente contrario a la evidencia física. Esto explica en parte por qué la curva de energía total versus la distancia interatómica del método de orbitales de valencia yace por encima de la curva del método de orbitales moleculares a todas las distancias y, más particularmente, para distancias mucho más grandes. Esta situación surge para todas las moléculas diatómicas homonucleares y es particularmente un problema para el F2, para el que la energía mínima de la curva con la teoría de orbitales moleculares es aún mayor en energía que la energía de los dos átomos de flúor no enlazados.
Los conceptos de hibridación son versátiles, y la variabilidad en el enlace en muchos compuestos orgánicos es tan modesta que la teoría del enlace permanece como una parte integral del vocabulario del químico orgánico. Sin embargo, el trabajo de Friedrich Hund, Robert Mulliken, y Gerhard Herzberg mostró que la teoría de orbitales moleculares provee una descripción más apropiada de las propiedades espectroscópicas, magnéticas y de ionización de las moléculas. Las deficiencias de la teoría del enlace se hicieron aparentes cuando las moléculas hipervalentes (por ejemplo, el PF5) fueron explicadas sin el uso de los orbitales "d" que eran cruciales en el esquema de enlace basado en hibridación, propuesto para tales moléculas por Pauling. Los complejos metálicos y compuestos deficientes en electrones (como el diborano) también resultaron ser mejor descritos por la teoría de orbitales moleculares, aunque también se han hecho descripciones usando la teoría del enlace de valencia.
En la década de 1930, los dos métodos competían fuertemente hasta que se observó que ambas eran aproximaciones a una teoría mejor. Si se toma la estructura de enlace de valencia simple y se mezcla en todas las estructuras covalentes y iónicas posibles que surgen de un juego particular de orbitales atómicos, se llega a lo que se llama la función de onda de interacción de configuración completa. Si se toma la descripción de orbital molecular simple del estado fundamental y se combina dicha función con las funciones que describen todos los estados excitados posibles usando los orbitales no ocupados que surgen del mismo juego de orbitales atómicos, también se llega a la función de onda de interacción de configuración completa. Puede verse que la aproximación de orbital molecular simple da demasiado peso a las estructuras iónicas, mientras que la aproximación de enlace de valencia simple le da demasiado poco. Esto puede ser descrito diciendo que la aproximación de orbitales moleculares simple es demasiado deslocalizada, mientras que la aproximación de enlaces de valencia es demasiado localizado.
Estas dos aproximaciones son ahora observadas como complementarias, cada una proveyendo sus propias perspectivas en el problema del enlace químico. Los cálculos modernos en química cuántica generalmente empiezan a partir de (pero finalmente van más allá) un orbital molecular en vez de una aproximación de enlace de valencia, no por algún tipo de superioridad intrínseca de la primera, sino porque la aproximación de orbitales moleculares es mucho más rápidamente adaptable a computación numérica. Sin embargo, ahora hay mejores programas de enlace de valencia disponibles.
Enlaces en fórmulas químicas
La tridimensionalidad de los átomos y moléculas hace difícil el uso de una sola técnica para indicar los orbitales y enlaces. En la fórmula molecular, los enlaces químicos (orbitales enlazantes) entre átomos están indicados por varios métodos diferentes de acuerdo al tipo de discusión. Algunas veces, se desprecian completamente. Por ejemplo, en química orgánica, la fórmula molecular del etanol (un compuesto en bebidas alcohólicas) puede ser escrito en papel como isómeros conformacionales, tridimensional, completamente bidimensional (indicando cada enlace con direcciones no tridimensionales), bidimensional comprimida (CH3–CH2–OH), separando el grupo funcional del resto de la molécula (C2H5OH), o sus constituyentes atómicos (C2H6O), de acuerdo a lo que se esté discutiendo. Algunas veces, incluso se marcan los electrones no enlazantes de la capa de valencia (con las direcciones aproximadas bidimensionalmente, estructura de Lewis). Algunos químicos pueden también representar los orbitales respectivos.
Enlaces químicos
Longitudes de enlace típicas, en pm,
y energía de enlace en kJ/mol.
Información recopilada de [1].
Enlace Longitud
(pm) Energía
(kJ/mol)
H — Hidrógeno
H–H 74 436
H–C 109 413
H–N 101 391
H–O 96 366
H–F 92 568
H–Cl 127 432
H–Br 141 366
C — Carbono
C–H 109 413
C–C 154 348
C=C 134 614
C≡C 120 839
C–N 147 308
C–O 143 360
C–F 135 488
C–Cl 177 330
C–Br 194 288
C–I 214 216
C–S 182 272
N — Nitrógeno
N–H 101 391
N–C 147 308
N–N 145 170
N≡N 110 945
O — Oxígeno
O–H 96 366
O–C 143 360
O–O 148 145
O=O 121 498
F, Cl, Br, I — Halógenos
F–H 92 568
F–F 142 158
F–C 135 488
Cl–H 127 432
Cl–C 177 330
Cl–Cl 199 243
Br–H 141 366
Br–C 194 288
Br–Br 228 193
I–H 161 298
I–C 214 216
I–I 267 151
S — Azufre
C–S 182 272
Estos enlaces químicos son fuerzas intramoleculares, que mantienen a los átomos unidos en las moléculas. En la visión simplista del enlace localizado, el número de electrones que participan en un enlace (o están localizados en un orbital enlazante), es típicamente un número par de dos, cuatro, o seis, respectivamente. Los números pares son comunes porque las moléculas suelen tener estados energéticos más bajos si los electrones están apareados. Teorías de enlace sustancialmente más avanzadas han mostrado que la fuerza de enlace no es siempre un número entero, dependiendo de la distribución de los electrones a cada átomo involucrado en un enlace. Por ejemplo, los átomos de carbono en el benceno están conectados a los vecinos inmediatos con una fuerza aproximada de 1.5, y los dos átomos en el óxido nítrico, NO, están conectados con aproximadamente 2.5. El enlace cuádruple también son bien conocidos. El tipo de enlace fuerte depende de la diferencia en electronegatividad y la distribución de los orbitales electrónicos disponibles a los átomos que se enlazan. A mayor diferencia en electronegatividad, con mayor fuerza será un electrón atraído a un átomo particular involucrado en el enlace, y más propiedades "iónicas" tendrá el enlace ("iónico" significa que los electrones del enlace están compartidos inequitativamente). A menor diferencia de electronegatividad, mayores propiedades covalentes (compartición completa) del enlace.
Los átomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra, por lo que el enlace se puede llamar no polar.
Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres tipos de electrones, o cuádruples cuando comparten cuatro tipos de electrones.
Los enlaces covalentes no polares se forman entre átomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los enlaces covalentes polares se forman con átomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo.
Enlace covalente
Artículo principal: Enlace covalente
El enlace covalente polar es intermediado en su carácter entre un enlace covalente y un enlace iónico. Los átomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra.
Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres pares de electrones, o cuádruples cuando comparten cuatro pares de electrones.
Los enlaces covalentes no polares se forman entre átomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los enlaces covalentes polares se forman con átomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo.
En otras palabras, el enlace covalente es la unión entre átomos en donde se da un compartimiento de electrones, los átomos que forman este tipo de enlace son de caracter no metálico. Las moléculas que se forman con átomos iguales (mononucleares) presentan un enlace covalente pero en donde la diferencia de electronegatividades es "0"
Enlace iónico
Artículo principal: Enlace iónico
El enlace iónico es un tipo de interacción electrostática entre átomos que tienen una gran diferencia de electronegatividad. No hay un valor preciso que distinga la ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad, pero una diferencia sobre 2.0 suele ser iónica, y una diferencia menor a 1.5 suele ser covalente. En palabras más sencillas, un enlace iónico es aquel en el que los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (se da entre un catión y un anión) o dicho de otra forma, es aquel en el que un elemento más electronegativo atrae a los electrones de otro menos electronegativo[4] El enlace iónico implica la separación en iones positivos y negativos. Las cargas iónicas suelen estar entre -3e a +3e.
Enlace covalente coordinado
Artículo principal: Enlace covalente coordinado
En enlace covalente coordinado, algunas veces referido como enlace dativo, es un tipo de enlace covalente, en el que los electrones de enlace se originan sólo en uno de los átomos, el donante de pares de electrones, o base de Lewis, pero son compartidos aproximadamente por igual en la formación del enlace covalente. Este concepto está cayendo en desuso a medida que los químicos se pliegan a la teoría de orbitales moleculares. Algunos ejemplos de enlace covalente coordinado existen en nitronas y el borazano. El arreglo resultante es diferente de un enlace iónico en que la diferencia de electronegatividad es pequeña, resultando en una covalencia. Se suelen representar por flechas, para diferenciarlos de otros enlaces. La flecha muestra su cabeza dirigida al aceptor de electrones o ácido de Lewis, y la cola a la base de Lewis. Este tipo de enlace se ve en el ion amonio.
Enlace de uno y tres electrones
Los enlaces con uno o tres electrones pueden encontrarse en especies radicales, que tienen un número impar de electrones. El ejemplo más simple de un enlace de un electrón se encuentra en el catión de hidrógeno molecular, H2+. Los enlaces de un electrón suelen tener la mitad de energía de enlace, de un enlace de 2 electrones, y en consecuencia se les llama "medios enlaces". Sin embargo, hay excepciones: en el caso del dilitio, el enlace es realmente más fuerte para el Li2+ de un electrón, que para el Li2 de dos electrones. Esta excepción puede ser explicada en términos de hibridación y efectos de capas internas.[5]
El ejemplo más simple de enlace de tres electrones puede encontrarse en el catión de helio dimérico, He2+, y puede ser considerado también medio enlace porque, en términos de orbitales moleculares, el tercer electrón está en un orbital antienlazante que cancela la mitad del enlace formado por los otros dos electrones. Otro ejemplo de una molécula conteniendo un enlace de tres electrones, además de enlaces de dos electrones, es el óxido nítrico, NO. La molécula de oxígeno, O2, también puede ser vista como si tuviera dos enlaces de 3-electrones y un enlace de 2-electrones, lo que justifica su paramagnetismo y su orden formal de enlace de 2.[6]
Las moléculas con número impar de electrones suelen ser altamente reactivas. Este tipo de enlace sólo es estable entre átomos con electronegatividades similares.[6]
Enlaces flexionados
Artículo principal: Enlace flexionado
Los enlaces flexionados, también conocidos como enlaces banana, son enlaces en moléculas tensionadas o impedidas estéricamente cuyos orbitales de enlaces están forzados en una forma como de banana. Los enlaces flexionados son más susceptibles a las reacciones que los enlaces ordinarios.
Enlaces 3c-2e y 3c-4e
En el enlace de tres centros y dos electrones ("3c-2e"), tres átomos comparten dos electrones en un enlace. Este tipo de enlace se presenta en compuestos deficientes en electrones, como el diborano. Cada enlace de ellos (2 por molécula en el diborano) contiene un par de electrones que conecta a los átomos de boro entre sí, con un átomo de hidrógeno en el medio del enlace, compartiendo los electrones con los átomos de boro.
El enlace de tres centros y cuatro electrones ("3c-4e") explica el enlace en moléculas hipervalentes. En ciertos compuestos aglomerados, se ha postulado la existencia de enlaces de cuatro centros y dos electrones.
En ciertos sistemas conjugados π (pi), como el benceno y otros compuestos aromáticos, y en redes conjugadas sólidas como el grafito, los electrones en el sistema conjugado de enlaces π están dispersos sobre tantos centros nucleares como existan en la molécula o la red.
Enlace aromático
Artículo principal: Aromaticidad
En muchos casos, la ubicación de los electrones no puede ser simplificada a simples línes (lugar para dos electrones) o puntos (un solo electrón). En compuestos aromáticos, los enlaces que están en anillos planos de átomos, la regla de Hückel determina si el anillo de la molécula mostrará estabilidad adicional.
En el benceno, el compuesto aromático prototípico, 18 electrones de enlace mantiene unidos a 6 átomos de carbono para formar una estructura de anillo plana. El orden de enlace entre los diferentes átomos de carbono resulta ser idéntico en todos los casos desde el punto de vista químico, con una valor equivalente de aproximadamente 1.5.
En el caso de los aromáticos heterocíclicos y bencenos sustituidos, las diferencias de electronegatividad entre las diferentes partes del anillo pueden dominar sobre el comportamiento químico de los enlaces aromáticos del anillo, que de otra formar sería equivalente.
Enlace metálico [editar]
Artículo principal: Enlace metálico
En un enlace metálico, los electrones de enlace están deslocalizados en una estructura de átomos. En contraste, en los compuestos iónicos, la ubicación de los electrones enlazantes y sus cargas es estática. Debido a la deslocalización o el libre movimiento de los electrones, se tienen las propiedades metálicas de conductividad, ductilidad y dureza.
Enlace intermolecular
Fuerzas de van der Waals.
Hay cuatro tipos básicos de enlaces que se pueden formar entre dos o más moléculas, iones o átomos que de otro modo no estarían asociados. Las fuerzas intermoleculares originan que las moléculas se atraigan o repelan unas a otras. Frecuentemente, esto define algunas de sus características físicas (como el punto de fusión) de una sustancia.
Dipolo permanente a dipolo permanente
Artículo principal: Fuerza intermolecular
Una gran diferencia de electronegatividad entre dos átomos enlazados fuertemente en una molécula ocasiona la formación de un dipolo (un par positivo-negativo de cargas eléctricas parciales permanentes). Los dipolos se atraen o repelen unos a otros.
Enlace de hidrógeno [editar]
Artículo principal: Enlace de hidrógeno
Enlace de hidrógeno.
En alguna forma este es un ejemplo de un dipolo permanente especialmente fuerte. Sin embargo, en el enlace de hidrógeno, el átomo de hidrógeno está más cerca a ser compartido entre los átomos donante y el receptor, en un enlace 3-c 2-e. Los enlaces de hidrógeno explicar el punto de ebullición relativamente alto de los líquidos como el agua, amoníaco, y fluoruro de hidrógeno, comparado con sus contrapartes más pesadas en el mismo grupo de la tabla periódica.
Dipolo instantáneo a dipolo inducido (van der Waals)
Artículo principal: fuerzas de London
Los dipolos instantáneos a dipolo inducido, o fuerzas de London, son las interacciones más débiles, pero también las más ubicuas, entre todas las sustancias químicas. Imagine el átomo de helio: en cualquier instante, la nube electrónica alrededor del átomo (que, de otro modo sería neutral) puede estar ligeramente desbalanceada, con momentáneamente más carga negativa en un lado que en el otro. Esto es a lo que se refiere como un dipolo instantáneo. Este dipolo, con su carga ligeramente desbalanceada, puede atraer o repeler a los electrones en los átomos de helio vecinos, estableciendo otro dipolo (dipolo inducido). Los dos átomos se estarán atrayendo por un instante, antes que la carga se rebalancee y los átomos se muevan.
Interacción pi-catión
Artículo principal: Interacción catión-pi
La interacción catión-pi se presenta entre la carga negativa localizada de los electrones de un orbital pi, ubicados sobre y debajo del plano de un anillo aromático, y una carga positiva.
Electrones en los enlaces químicos
En el límite (irrealístico) del enlace iónico puro, los electrones están perfectamente localizados en uno de los dos átomos en el enlace. Tales enlaces pueden ser interpretados por la física clásica. Las fuerzas entre los átomos están caracterizadas por potenciales electrostáticos continuos isótropos. Su magnitud es una proporción simple a la diferencia de cargas.
Los enlaces covalentes se entiende mejor por la teoría del enlace de valencia o la teoría del orbital molecular. Las propiedades de los átomos involucrados pueden ser interpretadas usando conceptos tales como número de oxidación. La densidad electrónica en el enlace no está asignada a átomos individuales, en vez de ello está deslocalizada entre los átomos. En la teoría del enlace de valencia, los dos electrones en los dos átomos se emparejan con una fuerza de enlace que depende del traslape entre los orbitales. En la teoría del orbital molecular, la combinación lineal de orbitales atómicos (CLOA) ayuda a describir las estructuras de orbitales moleculares deslocalizados y las energías basadas en los orbitales atómicos de los átomos de los que proviene. A diferencia de los enlaces iónicos puros, los enlaces covalentes pueden tener propiedades de direccionalidad (anisotropía). Estas pueden tener sus propios nombres, como sigma y pi.
En el caso general, los átomos forman enlaces que son intermedios entre iónico y covalente, dependiendo de la electronegatividad relativa de los átomos involucrados. Este tipo de enlace es llamado algunas veces enlace covalente polar.
Compuestos químicos inorgánicos
Compuestos químicos inorgánicos
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Para iniciar el estudio de la nomenclatura es necesario distinguir primero entre compuestos orgánicos e inorgánicos. Los compuestos orgánicos son los que contienen carbono, comúnmente enlazados con hidrógeno, oxígeno, boro, nitrógeno, azufre y algunos halógenos. El resto de los compuestos se clasifican como compuestos inorgánicos. Éstos se nombran según las reglas establecidas por la IUPAC.
Los compuestos inorgánicos se clasifican según la función química que contengan y por el número de elementos químicos que los forman, con reglas de nomenclatura particulares para cada grupo. Una función química es la tendencia de una sustancia a reaccionar de manera semejante en presencia de otra. Por ejemplo, los compuestos ácidos tienen propiedades características de la función ácido, debido a que todos ellos tienen el ion H+1; y las bases tienen propiedades características de este grupo debido al ion OH-1 presente en estas moléculas. Las principales funciones químicas son: óxidos, bases, ácidos y sales.
Nomenclaturas
Se aceptan tres tipos de nomenclaturas para nombrar compuestos químicos inorgánicos:
Nomenclatura sistemática o estequiométrica: Este sistema de nomenclatura se basa en nombrar a las sustancias usando prefijos numéricos griegos que indican la atomicidad de cada uno de los elementos presentes en la molécula. La atomicidad indica el número de átomos de un mismo elemento en una molécula, como por ejemplo H2O que significa que hay un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno presentes en la molécula, aunque en una fórmula química la atomicidad también se refiere a la proporción de cada elemento en el que se llevan a cabo las reacciones para formar el compuesto; en este estudio de nomenclatura es mejor tomar la atomicidad como el número de átomos en una sola molécula. La forma de nombrar los compuestos es prefijo-nombre genérico + prefijo-nombre específico (Véase en la sección otras reglas nombre genérico y específico).
Prefijos griegos Atomicidad
mono- 1
di- 2
tri- 3
tetra- 4
penta- 5
hexa- 6
hepta- 7
octa- 8
nona- (o eneá) 9
deca- 10
Por ejemplo, CrBr3 = tribromuro de cromo; CO = monóxido de carbono
En casos en los que puede haber confusión con otros compuestos (sales dobles y triples, oxisales y similares) se pueden emplear los prefijos bis-, tris-, tetras-, etc.
Ejemplo: Ca5F (PO4)3 = fluoruro tris (fosfato) de calcio, ya que si se usara el término trifosfato se estaría hablando del anión trifosfato [P3O10]5-, en cuyo caso sería:
Ca8F (P3O10)3.
Nomenclatura Stock: Este sistema de nomenclatura se basa en nombrar a los compuestos escribiendo al final del nombre con números romanos la valencia atómica del elemento con nombre específico (valencia o número de oxidación, es el que indica el número de electrones que un átomo pone en juego en un enlace químico, un número positivo cuando tiende a ceder los electrones y un número negativo cuando tiende a ganar electrones), anteponiendo a este número, encerrado entre paréntesis, se escribe el nombre genérico y el específico del compuesto de esta forma: nombre genérico + de + nombre del elemento + el No. de valencia. Normalmente, a menos que se haya simplificado la fórmula, la valencia puede verse en el subíndice del otro átomo (en compuestos binarios y ternarios). Los números de valencia normalmente se colocan como superíndices del átomo en una fórmula molecular.
Ejemplo: Fe2+3S3-2. sulfuro de hierro (III) [se ve la valencia III del hierro en el subíndice o atomicidad del azufre].
Nomenclatura tradicional o clásica o funcional: En este sistema de nomenclatura se indica la valencia del elemento de nombre específico con una serie de prefijos y sufijos griegos.
Cuando el elemento sólo tiene una valencia, se usa el sufijo –ico o simplemente se coloca el nombre del elemento precedido de la sílaba “de”.
Cuando tiene dos valencias diferentes se usan los sufijos -oso e -ico.
… -oso cuando el elemento usa la valencia menor: FeO, valencia del hierro (II), óxido ferroso
… -ico cuando el elemento usa la valencia mayor: Fe2O3, valencia del hierro (III), óxido férrico
Cuando tiene tres distintas valencias se usan los prefijos y sufijos
hipo - … - oso (para la valencia inferior)
… -oso (para la valencia intermedia)
… -ico (para números de valencia superior)
Cuando tiene cuatro distintas valencias se usan los prefijos y sufijos
hipo - … - oso (para la valencia inferior)
… -oso (para la valencia intermedia inferior)
… -ico (para la valencia intermedia superior)
per - … - ico (para la valencia superior):Ejemplo: Mn2+7O7-2 óxido permangánico (ya que el manganeso tiene más de dos números de valencia y en este compuesto está trabajando con la valencia 7).
Otras reglas y conceptos generales
Los compuestos (binarios y ternarios) en su nomenclatura están formados por dos nombres: el genérico y el específico. El nombre genérico o general es el que indica a qué grupo de compuestos pertenece la molécula o su función química, por ejemplo si es un óxido metálico/básico, un óxido no metálico/ácido, un peróxido, un hidruro, un hidrácido, un oxácido, una sal haloidea, etc. Y el nombre específico es el que diferencia a las moléculas dentro de un mismo grupo de compuestos. Por ejemplo, óxido ferroso y óxido férrico, estos dos compuestos pertenecen al grupo de los óxidos y por eso su nombre genérico es óxido y a la vez los nombres específicos ferroso y férrico hacen referencia a dos compuestos diferentes FeO y Fe2 O3, respectivamente.
En general, en una fórmula molecular de un compuesto se coloca a la izquierda el elemento con carga o número de valencia positivo (elemento más electropositivo) y a la derecha el que contenga el número de valencia negativo (elemento más electronegativo). Y al contrario de esto, en nomenclatura se coloca el nombre genérico de primero, que es el que designa al elemento de la derecha (el más electronegativo) y el nombre específico en segundo lugar que es el que designa al elemento de la izquierda (el menos electronegativo). Por ejemplo: óxido de sodio - Na2O, el nombre genérico óxido hace referencia al segundo elemento de la fórmula que es el “oxígeno”, el más electronegativo, y el nombre específico “sodio” hace referencia al primer elemento de la fórmula que es el sodio y el menos electronegativo o más electropositivo.
Cómo se trabajan los números de valencia: muchos elementos pueden trabajar con más de un número de valencia, hasta el número 7 de valencia en los elementos representativos. Con las fórmulas moleculares se puede determinar con que número trabajan los elementos del compuesto. En la fórmula de un compuesto la suma de los números de valencia entre los elementos debe ser cero, lo que significa que la molécula será neutra y sin carga, a menos que la fórmula indique lo contrario con una carga positiva o negativa de la molécula o ion. Por ejemplo: FeO, este compuesto es un óxido y el oxígeno en los óxidos trabaja con una valencia de -2, así que para que la molécula sea neutra el hierro debe sumar el número de valencias suficientes para que la suma de valencias sea cero. Los números de valencia con los que puede trabajar el hierro son +2 y +3, así que, para esta molécula el hierro va a utilizar la valencia +2. Como solo hay un átomo de hierro y la valencia es +2, el elemento en esa molécula tiene carga de +2 y de igual manera como solo hay un átomo de oxígeno y trabaja con la valencia -2, la carga de este elemento es de -2. Y ahora la suma de valencias o cargas es igual a cero (+2) + (-2) = 0. La fórmula con valencias para este compuesto sería Fe2O-2. En otro ejemplo, en el compuesto Fe2O3 se busca también un cero en la suma de valencias para que la molécula sea neutra, así que como hay 3 átomos de oxígeno y este trabaja con la valencia -2, la carga para este elemento en la molécula son el número de átomos del elemento multiplicado por el número de valencia con el que este trabaja, que en total seria -6. De esta manera los átomos de hierro deben de sumar valencias para hacer cero al -6 de los oxígenos, en la sumatoria final. Como hay 2 átomos de hierro, este va a trabajar con el número de valencia +3 para hacer un total de +6, que sumados con los -6 de los oxígenos seria cero, que significa una carga neutra para la molécula. Los números de átomos y valencias en la molécula son:
No. de átomos de hierro = (2)
No. de valencia para cada uno de los átomos de hierro = (+3)
No. de átomos de oxígeno = (3)
No. de valencia para cada uno de los átomos de oxígeno = (-2)
La operatoria completa se vería así: [2(+3)] + [3(-2)] = 0. La fórmula con valencias seria Fe23O3-2 (los números de valencia normalmente se colocan como superíndices del átomo en una fórmula molecular). Como ya se había explicado anteriormente el número de valencias indica los electrones que se juegan en un enlace, y en este último compuesto, Fe23O3-2, cada uno de los 2 átomos de hierro está cediendo 3 electrones a los átomos de oxígeno, que a la vez cada uno de los 3 oxígenos está ganando 2 electrones. 2 de los 3 átomos de oxígeno reciben 2 electrones de los 2 átomos de hierro, y el 3er átomo de oxígeno recibe 2 electrones, 1 electrón sobrante de cada uno de los 2 átomos de hierro.
En la siguiente tabla se presentan los elementos que generalmente se usan para formar compuestos. Los números de valencia están en valor absoluto.
Elemento Símbolo Número de Valencia Elemento Símbolo Número de Valencia
Aluminio Al 3 Antimonio Sb 3 y 5
Arsénico As 3 y 5 Astato At 1, 3, 5 y 7
Azufre S 2, 4 y 6 Bario Ba 2
Berilio Be 2 Bismuto Bi 3 y 5
Boro B 3 Bromo Br 1 y 5
Cadmio Cd 2 Calcio Ca 2
Carbono C 2 y 4 Cesio Cs 1
Cinc Zn 2 Circonio Zr 4
Cloro Cl 1, 3, 5 y 7 Cobalto Co 2 y 3
Cobre Cu 2 y 1 Cromo Cr 2, 3, 4, 5 y 6
Escandio Sc 3 Estaño Sn 2 y 4
Estroncio Sr 2 Flúor F 1
Fósforo P 1,3 y 5 Galio Ga 3
Germanio Ge 2,4 y -4 Hafnio Hf 4
Hidrógeno H 1 y -1 Hierro Fe 2 y 3
Iridio Ir 2, 3, 4 y 6 Itrio Y 3
Lantano La 3 Litio Li 1
Magnesio Mg 2 Manganeso Mn 2, 3, 4, 6, 7
Mercurio Hg 1 y 2 Molibdeno Mo 2, 3, 4, 5 y 6
Niobio Nb 3 Níquel Ni 2 y 3
Nitrógeno N 2, 3, 4 y 5 Oro Au 1 y 3
Osmio Os 2, 3, 4 y 6 Plata Ag 1
Platino Pt 2 y 4 Plomo Pb 2 y 4
Potasio K 1 Renio Re 1, 2, 4, 6 y 7
Rodio Rh 2, 3 y 4 Rubidio Rb 1
Rutenio Ru 2, 3, 4 y 6 Selenio Se 2, 4 y 6
Silicio Si 4 Sodio Na 1
Talio Tl 1 y 3 Tántalo Ta 5
Tecnecio Tc 7 Telurio Te 2, 4 y 6
Titanio Ti 3 y 4 Vanadio V 2, 3, 4 y 5
Yodo I 1,3, 5 y 7
Óxidos (compuestos binarios con oxígeno)
Son compuestos químicos inorgánicos diatómicos o binarios formados por la unión del oxígeno con otro elemento diferente a los gases nobles. Según si este elemento es metal o no metal serán óxidos básicos u óxidos ácidos. El oxígeno siempre tiene valencia -2 con excepción en los peróxidos (ion peróxido enlazado con un metal) donde el oxígeno utiliza valencia -1. Los óxidos se pueden nombrar en cualquiera de los tres sistemás de nomenclaturas; si se utiliza el sistema Stock el número romano es igual a la valencia del elemento diferente del oxígeno, si se utiliza el sistema tradicional los sufijos y prefijo se designan de acuerdo a la valencia del elemento diferente del oxígeno y si se utiliza la nomenclatura sistemática no se tienen en cuenta las valencias, sino que, se escriben los prefijos en cada elemento de acuerdo a sus atomicidades en la fórmula molecular.
Óxidos básicos (metálicos)
Son aquellos óxidos que se producen entre el oxígeno y un metal cuando el oxígeno trabaja con un número de valencia -2. Su fórmula general es: Metal2 + O. Si la valencia del metal es par, se simplifica el subíndice 2 del metal. En la nomenclatura Stock los compuestos se nombran con las reglas generales anteponiendo como nombre genérico la palabra óxido precedido por el nombre del metal y su número de valencia. En la nomenclatura tradicional se nombran con el sufijo -oso e -ico dependiendo de la menor o mayor valencia del metal que acompaña al oxígeno. Y en la nomenclatura sistemática se utilizan las reglas generales con la palabra óxido como nombre genérico.
En la nomenclatura tradicional para los óxidos que se enlazan con metales que tienen más de dos números de valencia se utilizan las siguientes reglas: metales con números de valencia hasta el 3 se nombran con las reglas de los óxidos y los metales con números de valencia iguales a 4 y mayores se nombran con las reglas de los anhídridos. Ejemplos: V2O3 se nombra como óxido, óxido vanádico; V2O5 se nombra como anhídrido, anhídrido vanádico. Los átomos de vanadio con número de valencia 2 (-oso) y 3 (-ico) se nombran como óxidos y los átomos de vanadio con números de valencia 4 (-oso) y 5 (-ico) como anhídridos.
Ver Ecuaciones ajustadas (Discusión)
Metal + Oxígeno → Óxido básico
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
Compuesto Nomenc. sistemática Nomenc. Stock Nomenc. tradicional
K2O monóxido de dipotasio u óxido de dipotasio óxido de potasio (I) u óxido de potasio óxido potásico u óxido de potasio
Fe2O3 trióxido de dihierro // sesquióxido de hierro óxido de hierro (III) óxido férrico
FeO monóxido de hierro óxido de hierro (II) óxido ferroso
SnO2 dióxido de estaño óxido de estaño (IV) óxido estánico
dióxido de cobre ii
Cuando los no metales, nitrógeno y fósforo, trabajan con números de valencia 4 y 2 mientras se enlazan con el oxígeno se forman óxidos (ver la sección de anhídridos, penúltimo párrafo).
Óxidos ácidos o anhídridos (no metálicos)
Son aquellos formados por la combinación del oxígeno con un no metal. Su fórmula general es No Metal2O. De ser posible, se simplifica. En este caso, la nomenclatura tradicional emplea la palabra anhídrido en lugar de óxido, a excepción de algunos óxidos de nitrógeno y fósforo. La nomenclatura sistemática y la Stock nombran a los compuestos con las mismas reglas que en los óxidos metálicos. En la nomenclatura tradicional se nombran con los siguientes sufijos y prefijos.
hipo - … - oso (para números de valencia 1 y 2)
… -oso (para números de valencia 3 y 4)
… -ico (para números de valencia 5 y 6)
per - … - ico (para el número de valencia 7)
No metal + Oxígeno → Anhídrido
2S + 3O2 → 2SO3
Compuesto Nomenc. sistem. Nomenc. Stock Nomenc. tradicional
Cl2O óxido de dicloro o monóxido de dicloro óxido de cloro (I) anhídrido hipocloroso
SO3 trióxido de azufre óxido de azufre (VI) anhídrido sulfúrico
Cl2O7 heptóxido de dicloro óxido de cloro (VII) anhídrido perclórico
Cuando el flúor reacciona con el oxígeno se crea un compuesto diferente ya que el oxígeno deja de ser el elemento más electronegativo, distinto a como pasa con todos los óxidos donde el oxígeno es el elemento más electronegativo. El único elemento más electronegativo que el oxígeno es el flúor con 4.0 mientras el oxígeno tiene 3.5. Así que el compuesto deja de llamarse óxido y se nombra como fluoruro de oxígeno para el sistema tradicional, fluoruro de oxígeno (II) para el sistema Stock y difluoruro de oxígeno para el sistemático. La fórmula es O2F2-1. Los óxidos de nitrógeno, al igual que los óxidos del azufre, son importantes por su participación en la lluvia ácida. Con el término óxido de nitrógeno se hace alusión a cualquiera de los siguientes:
Óxido nítrico u Óxido de nitrógeno (II), de fórmula NO.
Dióxido de nitrógeno, de fórmula NO2.
Óxido nitroso o Monóxido de dinitrógeno, de fórmula N2O.
Trióxido de dinitrógeno, de fórmula N2O3.
Tetróxido de dinitrógeno, de fórmula N2O4.
Pentóxido de dinitrógeno, de fórmula N2O5.
Entre las excepciones a las reglas de anhídridos para la nomenclatura tradicional están los óxidos de nitrógeno y óxidos de fósforo. Estos compuestos se nombran así:
N21O-2 Anhídrido hiponitroso
N2O-2 Óxido hiponitroso
N23O3-2 Anhídrido nitroso
N24O4-2 Óxido nitroso
N4O2-2 Óxido nitroso
N25O5-2 Anhídrido nítrico
P23O3-2 Anhídrido fósforoso
P4O2-2 Óxido fósforoso
P25O5-2 Anhídrido fosfórico
Cuando los metales con más de dos números de valencia y que trabajan con los números de valencia iguales o mayores a 4 mientras se enlazan con el oxígeno, forman anhídridos (ver la sección de óxidos, segundo párrafo).
Peróxidos
Los peróxidos son obtenidos cuando reacciona un oxído con el oxígeno monoatómico y se caracterizan por llevar el grupo peróxido o unión peroxídica (-o-o-). Son compuestos diatómicos en donde participan el grupo peróxido y un metal. La fórmula general de los peróxidos es Metal + (O-1) 2-2. En el sistema tradicional se utiliza el nombre peróxido en lugar de óxido y se agrega el nombre del metal con las reglas generales para los óxidos en esta nomenclatura. En las nomenclaturas Stock y sistemática se nombran los compuestos con las mismás reglas generales para los óxidos. No todos los metales forman peróxidos y habitualmente lo hacen los del grupo 1A y 2A de la tabla periódica. (Angeloni, Sanie Maria. Lima, Juan. PROTON 1. Fundación en Alianza.2007. Asunción. Paraguay.)
Metal + Grupo peróxido → Peróxido
2Li+1 + (O)2-2 → Li2(O)2
Compuesto Nomenc. sistemática Nomenc. Stock Nomenc. tradicional
H2O2 dióxido de dihidrógeno óxido de hidrógeno (I) u óxido de hidrógeno peróxido de hidrógeno
CaO2 dióxido de calcio dióxido de calcio (II) peróxido de calcio
ZnO2 dióxido de zinc óxido de cinc (II) peróxido de zinc
Superóxidos
También llamados hiperóxidos, son compuestos binarios que contienen el grupo o anión superóxido, la fórmula general es Metal + (O 2)-1 Aparentemente, el oxígeno tiene valencia -1/2. Generalmente el grupo superóxido reacciona con los elementos alcalinos y alcalinotérreos. Se nombran como los peróxidos tan sólo cambiando peróxido por superóxido o hiperóxido.
Metal + Grupo superóxido → Superóxido
Li+1 + (O2)-1 → LiO2
Compuesto Nomenclatura
KO2 superóxido o hiperóxido de potasio
CaO4 ó Ca (O2)2 superóxido de calcio
CdO4 superóxido de cadmio
Ozónidos
Son compuestos binarios formados por el grupo ozónido, que son 3 oxígenos enlazados con una valencia total de -1. La fórmula general para los ozónidos es Metal + (O3)-1. Los ozónidos se nombran de forma análoga a los peróxidos con la diferencia que en estos compuestos se utiliza el nombre ozónido en lugar de peróxido.
Metal + Grupo ozónido → Ozónido
K + (O3)-1 → KO3
Compuesto Nomenclatura
KO3 ozónido de potasio
RbO3 ozónido de rubidio
CsO3 ozónido de cesio
Hidruros (Compuestos binarios con hidrógeno)
Hidruros metálicos
Son compuestos binarios o diatómicos formados por hidrógeno y un metal. En estos compuestos, el hidrógeno siempre tiene valencia -1. Se nombran con la palabra hidruro. Su fórmula general es MHx (x=valencia del metal). Para nombrar estos compuestos en el sistema tradicional se utiliza la palabra hidruro y se agrega el nombre del metal con los prefijos -oso o -ico con las reglas generales para esta nomenclatura. Para los sistemas Stock y sistemático se utilizan las reglas generales con la palabra hidruro como nombre genérico.
Metal + Hidrógeno → Hidruro metálico
2K + H2 → 2KH
Compuesto Nomenc. sistemática Nomenc. Stock Nomenc. tradicional
KH monohidruro de potasio o hidruro de potasio hidruro de potasio (I) o hidruro de potasio hidruro potásico o hidruro de potasio
NiH3 trihidruro de níquel hidruro de níquel (III) hidruro niquélico
PbH4 tetrahidruro de plomo hidruro de plomo (IV) hidruro plúmbico
Hidrácidos e hidruros no metálicos
Los hidrácidos (compuestos binarios ácidos) e hidruros no metálicos son compuestos formados entre el hidrógeno y un no metal de las familias VIA y VIIA ( anfígenos y halógenos respectivamente). Los elementos de estas dos familias que pueden formar hidrácidos e hidruros no metálicos son: S, Se, Te, F, Cl, I y Br, que por lo general trabajan con el menor número de oxidación, -2 para los anfígenos y -1 para los halógenos. Estos compuestos se nombran en el sistema tradicional y de forma diferente según si están disueltos (estado acuoso) o en estado puro (estado gaseoso). Los hidrácidos pertenecen al grupo de los ácidos, Ver la sección oxácidos.
Los hidruros no metálicos son los que se encuentran en estado gaseoso y se nombran agregando al no metal el sufijo -uro y la palabra hidrógeno precedido de la sílaba “de”. En este caso el nombre genérico es para el elemento más electropositivo que sería el del hidrógeno y el nombre especifico es para el elemento más electronegativo que sería el del no metal, por ejemplo H+1 Br-1 (g) bromuro de hidrógeno, bromuro como nombre especifico e hidrógeno como nombre genérico.
No metal + Hidrógeno → Hidruro no metálico
Cl2 + H2 → 2HCl(g)
Los hidrácidos provienen de disolver en agua a los hidruros no metálicos y por esa misma razón son estos los que se encuentran en estado acuoso. Se nombran con la palabra ácido, como nombre genérico, y como nombre específico se escribe el nombre del no metal y se le agrega el sufijo –hídrico. Al igual que en estado gaseoso el nombre genérico es nombrado por el elemento más electropositivo.
Hidruro No metálico + Agua → Hidrácido
HCl(g) + H2O → H+1 + Cl-1
Compuesto en estado puro en disolución
HF fluoruro de hidrógeno ácido fluorhídrico
HCl cloruro de hidrógeno ácido clorhídrico
HBr bromuro de hidrógeno ácido bromhídrico
HI yoduro de hidrógeno ácido yodhídrico
H2S sulfuro de hidrógeno ácido sulfhídrico
H2Se seleniuro de hidrógeno ácido selenhídrico
H2Te teluluro de hidrógeno ácido telurhídrico
Boranos
Son compuestos binarios entre el hidrógeno y el boro que generalmente se enlazan siguiendo la fórmula BnHn+4. Estos compuestos no se nombran en un sistema de nomenclatura específico ya que las reglas para nombrarlos son especiales. Se utiliza la palabra borano con un prefijo numérico griego (tabla) que depende del número de átomos de borano presentes en la molécula.
Compuesto Nombre
BH3 monoborano o borano
B2H6 diborano
B3H7 triborano
B4H8 tetraborano
B10H14 decaborano
Silanos
Son compuestos binarios de hidrógeno y silicio que se enlazan generalmente siguiendo la fórmula SinH2n+2. Los silanos al igual que los boranos no tienen un sistema de nomenclatura específico para ser nombrados y utilizan las mismas reglas de nomenclatura, con la palabra silano como base.
Compuesto Nombre
SiH4 monosilano, silano o tetrahidruro de silano
Si2H6 disilano
Si3H8 trisilano
Si4H10 tetrasilano
Si10H22 decasilano
Germanos
Son compuestos binarios de hidrógeno y germanio que se enlazan generalmente siguiendo la misma fórmula que los silanos GenH2n+2. Los germanos al igual que los boranos y silanos no tienen un sistema de nomenclatura específico para ser nombrados y utilizan las mismas reglas de nomenclatura que los silanos, con la palabra germano como base.
Compuesto Nombre
GeH4 monogermano, germano o tetrahidruro de germano
Ge2H6 digermano
Ge3H8 trigermano
Ge4H10 tetragermano
Ge10H22 decagermano
Hidruros con los nitrogenoides
Estos hidruros son compuestos binarios de hidrógeno y un elementos de la familia V que se enlazan siguiendo la fórmula N.M.H3. A estos compuestos se les llama por sus nombres comunes, aunque muy raramente se les nombra con las reglas de nomenclatura de los hidruros (metálicos). En estos hidruros no metálicos el hidrógeno es el elemento más electronegativo en el compuesto.
No metal + Hidrógeno → Hidruro no metálico
N2 + 3H2 → 2NH3
Compuesto Nombre
NH3 amoníaco o trihidruro de nitrógeno
PH3 fosfina o trihidruro de fósforo
AsH3 arsina o trihidruro de arsénico
SbH3 estibina o trihidruro de antimonio
BiH3 bismutina o trihidruro de bismuto
Hidrocarburos
Son compuestos orgánicos poliatómicos formados por hidrógeno y carbono.
Véase también: Nomenclatura química de los compuestos orgánicos
Véase también: Química orgánica
Oxácidos (compuestos ternarios ácidos)
También llamados oxoácidos y oxiácidos, son compuestos ternarios originados de la combinación del agua con un anhídrido u óxido ácido. La fórmula general para los oxácidos es H.X.O donde “X” representa al no metal. En el sistema tradicional se les nombra con las reglas generales para los anhídridos sustituyendo la palabra anhídrido por ácido (ya que de los anhídridos se originan). Para el sistema Stock se nombra al no metal con el sufijo –ato, luego el número de valencia del no metal y por último se agrega “de hidrógeno”. Y para la nomenclatura sistemática se indica el número de átomos de oxígeno con el prefijo correspondiente (según reglas generales para este sistema) seguido de la partícula “oxo” unida al nombre del no metal y el sufijo –ato, por último se agrega al nombre las palabras “de hidrógeno”.
Anhídrido + Agua → oxácido
SO3 + H2O → H2SO4
Compuesto Nomenclatura sistemática Nom. Stock Nom. tradicional
H2SO4 ácido tetraoxosulfato o tetraoxosulfato de hidrógeno sulfato (VI) de hidrógeno ácido sulfúrico
HClO4 ácido tetraoxoclórato o tretraoxoclórato de hidrógeno clorato (VII) de hidrógeno ácido perclórico
H2SO2 ácido dioxosulfato o dioxosulfato de hidrógeno sulfato (II) de hidrógeno ácido hiposulfuroso
Como se indica en la sección de los anhídridos, el nitrógeno y el fósforo no forman anhídridos cuando se enlazan con el oxígeno, mientras estos trabajan con los números de valencia 4 y 2, si no que forman óxidos y por esta razón el nitrógeno y el fósforo no pueden formar oxácidos con estos números de valencia.
Ya que para nombrar a los compuestos se necesita saber con qué números de valencia trabajan los elementos, una manera muy fácil para determinar los números, según la fórmula molecular, es sumando los números de valencia del oxígeno y el hidrógeno planteando una ecuación para la valencia del no metal, ya que la suma de cargas debe ser cero para que la molécula sea neutra (ver la sección reglas generales). Estos compuestos siguen la fórmula general H X O donde “X” representa al no metal, y donde el oxígeno es el elemento más electronegativo y el hidrógeno y el no metal son los elementos más electropositivos. El hidrógeno trabaja con la valencia +1 y el oxígeno con la valencia -2, siempre en estos compuestos. Por ejemplo: H2SO4, como hay 4 átomos de oxígeno y este trabaja con -2, en total para los oxígenos la carga seria de -8. De la misma manera, como hay 2 hidrógenos y este trabaja con valencia +1 la carga para este elemento es de +2. Como la suma de las cargas debe ser igual a cero, entonces el azufre trabajara con la valencia +6. Los elementos con valencias y la operatoria serían: H2+1 + S+6 + O4-2 => (+1)2 + (+6) + (-2)4 = 0. Como el azufre trabaja con +6 su terminación o sufijo sería –ico y el compuesto se nombraría “ácido sulfúrico”.
Por otra parte, ciertos anhídridos pueden formar hasta tres oxácidos distintos dependiendo de cuantas moléculas de agua se agreguen por molécula de anhídrido. En otras palabras, en ciertos oxácidos especiales, un solo “no metal” con una sola valencia puede formar hasta tres oxácidos. Estos no metales son el boro, fósforo, arsénico y el antimonio. Para diferenciar a estos oxácidos en el sistema tradicional se utilizan tres prefijos dependiendo de cuantas moléculas de agua se agregan por cada una molécula de anhídrido. Estos son:
meta-… (1 molécula de agua)
piro-… (2 moléculas de agua)
orto-… (3 moléculas de agua) este prefijo se puede omitir
El silicio y el yodo también pueden formar oxácidos con más de una molécula de agua, en dos casos especiales.
Compuesto Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional
P2O5 + H2O → 2HPO3 ácido trioxofosfato (V) o trioxofosfato de hidrógeno (V) trioxofosfato (V) de hidrógeno ácido metafosfórico
P2O5 + 2H2O → H4P2O7 ácido heptaoxofosfato (V) o heptaoxofosfato de hidrógeno (V) heptaoxofosfato (V) de hidrógeno ácido pirofosfórico
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 ácido tetraoxofosfato (V) o tetraoxofosfato de hidrógeno (V) tetraoxofosfato (V) de hidrógeno ácido ortofosfórico o ácido fosfórico
I2O7 + 5H2O → 2H5IO6 ácido hexaoxoyodato (VII) o hexaoxoyodato de hidrógeno (VII) hexaoxoyodato (VII) de hidrógeno ácido ortoperyódico
SiO2 + 3H2O → H6SiO5 ácido tetraoxosilisato (IV) o tetraoxosilisato de hidrógeno (IV) tetraoxosilisato (IV) de hidrógeno ácido ortosilicico o ácido silicico
Los óxidos están formados por un anhídrido (no metal y oxígeno) y el hidrógeno, pero como se indica en la secciones de anhídridos y óxidos básicos algunos metales, también pueden formar anhídridos, y por esta razón, también pueden formar oxácidos.
Compuesto Nomenclatura sistemática Nom. Stock Nom. tradicional
H2CrO4 ácido tetraoxocromato o tetraoxocromato de hidrógeno cromato (VI) de hidrógeno ácido crómico
H2MnO3 ácido trioxomanganato o trioxomanganato de hidrógeno manganato (IV) de hidrógeno ácido manganoso
H2MnO4 ácido tetraoxomanganato o tetraoxomanganato de hidrógeno manganato (VI) de hidrógeno ácido mangánico
HMnO4 ácido tetraoxomanganato (VII) o tetraoxomanganato de hidrógeno (VII) manganato (VII) de hidrógeno ácido permangánico
HVO3 ácido trioxovanadato (V) o trioxovanadato de hidrógeno (V) vanadato (V) de hidrógeno ácido vanádico
Los oxiácidos son compuestos que presentan uniones covalentes, pero cuando se disuelven en agua ceden fácilmente iones H+1 (protones). Esto se debe a que el agua, por la naturaleza polar de sus moléculas, tiene tendencia a romper las uniones covalentes polares de los ácidos, con formación de iones H+1 y del anión ácido correspondiente. Por ejemplo, el ácido nítrico que se disuelve en agua da lugar a un anión nitrato y un catión hidrógeno.
(Agua)……….
HNO3 →→→→ NO3-1 + H+1
La ionización de un oxácido al disolverse en agua es un ejemplo de proceso que se cumple en ambos sentidos, es decir que, al mismo tiempo que se forman iones a partir del ácido, este se regenera constantemente por la unión de aniones y cationes. Los procesos de esta naturaleza se denominan reversibles.
(Agua)……….
HNO3 →→→→ NO3-1 + H+1
……….(Agua)
NO3-1 + H+1 →→→→ HNO3
Ácidos
Los ácidos son compuestos que se originan por combinación del agua con un anhídrido u óxido ácido, o bien por disolución de ciertos hidruros no metálicos en agua. En el primer caso se denominan oxácidos y en el segundo, hidrácidos. Ácido, también es toda sustancia que en solución acuosa se ioniza, liberando cationes hidrógeno.
Hidróxidos (compuestos ternarios básicos)
Son compuestos formados por la unión de un óxido básico o ácido con agua. Se caracterizan por tener en solución acuosa el radical o grupo oxhidrilo o hidroxilo OH-1. Para nombrarlos se escribe con la palabra genérica hidróxido, seguida del nombre del metal electropositivo terminado en oso o ico según las reglas generales para el sistema tradicional. La fórmula general es M (OH)-1x. En la nomenclatura Stock y sistemática se nombran con el nombre genérico hidróxido y las respectivas reglas generales.
Óxido básico + Agua → Hidróxido
Na2O + H2O → 2Na(OH)
Compuesto Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
LiOH hidróxido de monolitio o de litio hidróxido de litio (I) o hidróxido de litio hidróxido lítico
Pb (OH)2 dihidróxido de plomo hidróxido de plomo (II) hidróxido plumboso
Al (OH)3 trihidróxido de aluminio hidróxido de aluminio (III) hidróxido alumínico
Los hidróxidos cuando se disuelven en agua se ionizan formando cationes metal e iones hidroxilo u oxhidrilo. Este proceso de ionización es reversible, es decir que así como se forma los cationes metal e iones hidroxilo a partir de un hidróxido, inversamente, también se pueden formar hidróxidos a partir de los cationes e iones ya mencionados.
(Agua)……..
Na(OH) →→→→ Na+1 + (OH)-1
……..(Agua)
Na+1 + (OH)-1 →→→→ Na(OH)
Un caso especial lo constituye el hidróxido de amonio. El amoníaco es un gas muy soluble en agua, su fórmula es NH3. Al disolverse reacciona con el agua formando el compuesto hidróxido de amonio. Este proceso es reversible.
…..(Agua)
NH3 + H2O →→→→ NH4(OH)
(Agua)…..
NH4(OH) →→→→ NH3 + H2O
Sales
Las sales son compuestos que resultan de la combinación de sustancias ácidas con sustancias básicas. Las sales comprenden tanto compuestos binarios o diatómicos, como ternarios. Y hay distintos tipos o formas de clasificarlas que son: sales neutras, sales ácidas, sales básicas y sales mixtas.
Sales neutras
Las sales neutras son compuestos formados por la reacción de un ácido con un hidróxido formando también agua. Entre las sales neutras se encuentran las binarias y las ternarias, que dependen si el ácido reaccionante es un hidrácido o un oxácido. Cuando reacciona un ácido con un hidróxido para formar una sal neutra se combinan todos los cationes hidronio (H+1) con todos los iones hidroxilo (OH-1). Los iones H+1 son los que dan la propiedad de ácido a los hidrácidos y oxácidos, y los iones OH-1 son los que dan propiedad de base a los hidróxidos, y cuando estos ácidos y bases reaccionan dan lugar a una neutralización, que es la formación de agua, y los iones restantes de la reacción forman una sal. Es por esta razón que estas sales reciben el nombre de neutras.
Las sales neutras binarias o sales haloideas son compuestos formados por un hidrácido y un hidróxido. Para nombrarlos en el sistema tradicional, stock y sistemático se aplican las reglas generales usando el nombre del no metal con el sufijo –uro como nombre genérico y el nombre del metal como nombre especifico.
En las dos primeras ecuaciones se ejemplifica por separado la neutralización y la formación de la sal neutra; y en las dos últimas el proceso completo de las reacciones.
H+1 + OH-1 → H2O
Cl-1 + Na+1 → NaCl
Hidrácido + Hidróxido → Agua + Sal neutra
HCl + Na(OH) → H2O + NaCl
Compuesto Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
CaF2 difluoruro de calcio fluoruro de calcio fluoruro cálcico
FeCl3 tricloruro de hierro cloruro de hierro (III) cloruro férrico
CoS monosulfuro de cobalto sulfuro de cobalto (II) sulfuro cobaltoso
Las sales neutras ternarias son compuestos formados por un hidróxido y un oxácido. La denominación que reciben las sales proviene del nombre del ácido que las origina. Para nombrar una sal cuando deriva de un ácido cuyo nombre especifico termina en -oso, se reemplaza dicha terminación por -ito. Análogamente cuando el nombre especifico del ácido termina en –ico, se reemplaza por -ato. Otra manera para saber cuándo utilizar los sufijos –ito o –ato, en lugar de determinar de qué ácido proviene la sal neutra, para así nombrarla; se determina el número de valencia con el que trabaja el no metal en el compuesto. El procedimiento es similar al utilizado en los oxácidos (sección oxácidos, tercer párrafo). Los puntos que hay que tener en cuanta son: el elemento más electropositivo es el oxígeno y los elementos menos electronegativos son el metal y el no metal diferente del oxígeno; en la fórmula molecular el metal va a la izquierda, el no metal va al centro y el oxígeno va a la derecha; el oxígeno trabaja con el número de valencia -2; los elementos que formaran el radical son el no metal y el oxígeno, lo que significa que la suma de valencias o cargas entre estos dos será un número negativo; la suma de cargas entre los tres elementos o entre el metal y el radical será igual a cero, lo que significa que la molécula es neutra. Por ejemplo: Ca(ClO3)2. En resumen el procedimiento se basa en determinar la carga del radical, que será negativo, y con esto se puede establecer el número con el que debe trabajar el metal, para que la suma entre este y el radical sea cero. Como primer paso hay que determinar la carga del radical; como hay 3 oxígenos en el radical y cada oxígeno trabaja con -2 la carga total de los oxígenos en un radical es de -6; como hay 1 cloro en el radical y la suma de valencias entre el oxigeno y el cloro debe ser negativo, el cloro trabajara con +5 de valencia. Para probar que el cloro debe trabajar con +5 únicamente, en este compuesto, se hace la operación con cada número de valencia del cloro; si el cloro trabajara con +1, la sumatoria con la carga -6 de los oxígenos seria igual a -5, siendo este -5 la carga de cada radical y como hay dos, los radicales sumarían una carga de -10, así que el calcio para hacer neutra la molécula debería trabajar con un número de valencia +10, el cual no existe, entonces el cloro no puede trabajar con -1 en el radical; si el cloro trabajaría con el +3 ocurriría lo mismo, el calcio debería de tener la valencia +6, la cual no existe; y si el cloro trabajara con +6 la sumatoria de valencias entre el cloro y los oxígenos seria cero, lo cual no es correcto ya que el radical debe tener carga negativa. Ya que el cloro trabaja con +5 la carga de los dos radicales es de -2 y el calcio tendría que usar la valencia +2 para hacer cero la carga y neutra la molécula. Cuando en una molécula hay solamente un radical se omiten los paréntesis de la fórmula
En el sistema tradicional se utiliza como nombre genérico el nombre del no metal, elemento proporcionado por el oxácido, con el sufijo correspondiente a su número de valencia y como nombre especifico el nombre del metal, elemento proporcionado por el hidróxido. Según el número de valencia del no metal en la sal o en el oxácido del que proviene los sufijos son:
hipo - … - oso (para números de valencia 1 y 2) hipo - … - ito … -oso (para números de valencia 3 y 4) … - ito … -ico (para números de valencia 5 y 6) … - ato per - … - ico (para el número de valencia 7) per - … - ato En el ejemplo anterior, Ca(ClO3)2, como el cloro trabaja con la valencia +5, el compuesto se nombra Clorato de calcio. En el sistema Stock se utiliza como nombre genérico el nombre del no metal con el prefijo correspondiente al número de oxígenos presentes por radical en el compuesto (según la tabla de prefijos griegos), y la partícula “oxo”, más el sufijo ato. Después del nombre general se indica la valencia del no metal con números romanos, y luego como nombre especifico se utiliza el nombre del metal.
Oxácido + Hidróxido → Agua + Sal neutra
H3PO4 + 3Na(OH) → 3H2O + Na3PO4
Compuesto Nom. Stock Nom. tradicional
Na3PO4 tetraoxofosfato (V) de sodio fosfato de sodio u ortofosfato de sodio
CaSO4 tetraoxosulfato (VI) de calcio sulfato de calcio
NaClO4 tetraoxoclorato (VII) sodio perclorato de sodio
Mg(BrO)2 monoxobromato (I) de magnesio hipobromito de magnesio
Sales ácidas
Las sales ácidas son compuestos cuaternarios que resultan del reemplazo parcial de los hidrógenos de un ácido por átomos metálicos. Los ácidos deben presentar dos o más hidrógenos en su molécula para formar estas sales. Para nombrarlos en el sistema tradicional se siguen las reglas de las sales neutras ternarias agregando la palabra “hidrógeno” antes del nombre del metal. Y para nombrarlos en el sistema Stock y sistemático se usan las reglas generales para las sales neutras ternarias, en estos dos sistemas, agregando la palabra “hidrógeno” antes del nombre del metal. Para poder encontrar la valencia del no metal para así poder nombrar correctamente la sal se puede usar el método utilizado en los compuestos de sales neutras ternarias, teniendo en cuenta: que el oxigeno trabaja con valencia -2; el hidrógeno trabaja con valencia +1; estos compuestos siguen la fórmula general Metal + Hidrógeno + No Metal + Oxigeno; los elementos que trabajaran con valencias positivas son el metal, el hidrógeno y el no metal por ser los más electropositivos y el elemento que trabaja con valencia negativa es el oxigeno.
Ácido + Hidróxido → Agua + Sal ácida
H2SO4 + Na(OH) → H2O + NaHSO4
Compuesto Nom. Stock y sistemática Nom. tradicional
NaHSO4 tetraoxosulfato de hidrógeno y sodio sulfato de hidrógeno y sodio
KHCO3 trioxocarbonato de hidrógeno y potasio carbonato de hidrógeno y potasio
Sales básicas
Estas sales son compuestos que resultan de reemplazar parcialmente los oxhidrilos de un hidróxido por los aniones de un ácido. Para nombrarlos en el sistema tradicional depende de si el ácido es binario o ternario, es decir que si se trata de un hidróxido o un hidrácido. Cuando el ácido es un hidrácido se utiliza el nombre del no metal con su sufijo uro y se le antepone el prefijo “hidroxo” para el nombre general y como nombre especifico el nombre del metal. Y cuando el ácido es un hidróxido, como nombre general, se utiliza el nombre del no metal con el prefijo “hidroxo” y su correspondiente sufijo según su valencia (como se indica en la sección de las sales neutras ternarias), y como nombre especifico el nombre del metal.
Ácido + Hidróxido → Agua + Sal básica
HNO3 + Ca(OH)2 → H2O + CaNO3(OH)
Compuesto Nomenclatura tradicional
MgCl(OH) hidroxocloruro de magnesio
CaNO3(OH) hidroxonitrato de calcio
Sales mixtas
Las sales mixtas son compuestos resultado de sustituir los hidrógenos de un ácido por átomos metálicos distintos de hidróxidos. Las reglas para nombrar las sales mixtas en el sistema tradicional son análogas a las sales ácidas.
Ácido + Hidróxido1 + Hidróxido2 → Agua + Sal mixta
H2SO4 + Na(OH) + K(OH) → 2H2O + NaKSO4
Compuesto Nomenclatura tradicional
NaKSO4 tetraoxosulfato de sodio y potasio
CaNaPO4(OH) ortofosfato de calcio y sodio
Poliácidos
Se trata de aquellos oxiácidos que resultan de la unión de 2 ó 3 moléculas de oxiácidos con la pérdida de una molécula de agua por cada unión que se realice. Es como si fuesen dímeros o trímeros. Se nombran indicando el número de moléculas de ácido que se han unido con un prefijo (Nomenclatura tradicional) o indicando con prefijos el número de átomos del no metal o metal en los pocos casos en que ocurre (demás nomenclaturas).
Ejemplo Nom. Stock Nom. sistemática Nom. tradicional
H2S2O7 ácido heptaoxodisulfúrico (VI) heptaoxodisulfato (VI) de hidrógeno ácido disulfúrico
H2Cr2O7 ácido heptaoxodicrómico (VI) heptaoxodicromato (VI) de hidrógeno ácido dicrómico
H5P3O10 ácido decaoxotrifosfato (V) decaoxotrifosfato (V) de hidrógeno ácido trifosfórico
Las sales de los poliácidos se nombran de forma análoga a las oxisales.
Ejemplo Nomenclatura sistemática y funcional Nomenclatura tradicional
CaCr2O7 heptaoxodicromato (VI) de calcio dicromato cálcico o de calcio
Mg2P2O7 heptaoxodifosfato (V) de magnesio difosfato magnesico
Na2S2O7 heptaoxodisulfato (VI) de sodio disulfato sódico
Peroxoácidos
Son aquellos oxoácidos que han sustituido un oxígeno por un grupo peroxo O2-. Su fórmula no se simplifica. En la nomenclatura tradicional (la más frecuente) se añade peroxo-, y en las restantes se indica con -peroxo- el oxígeno sustituido. Si a la hora de formular pudiera haber confusión con otro oxoácido, se indica el grupo peroxo entre paréntesis.
Ejemplo Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
H2SO5 ácido trioxoperoxosulfúrico (VI) trioxoperoxosulfato (VI) de hidrógeno ácido peroxosulfúrico
HOONO ó HNO (O2) ácido monoxoperoxonítrico (V) monoxoperoxonitrato (V) de hidrógeno ácido peroxonítrico
H3BO3 ácido monoxoperoxobórico monoxoperoxoborato (V) de hidrógeno ácido peroxobórico
Las peroxisales se nombran de forma análoga a las oxisales.
Ejemplo Nomenclatura sistemática y Stock Nomenclatura tradicional
K2S2O8 hexaoxoperoxodisulfato (VI) de potasio peroxodisulfato de potasio
Ba[NO (O2)]2 oxoperoxonitrato (III) de bario peroxonitrito de bario o bárico
CaSO5 tetraoxoperoxosulfato (VI) de calcio peroxosulfato de calcio
Tioácidos
Son aquellos oxoácidos que resultan de la sustitución de uno o varios oxígenos por azufres. Se nombran con el prefijo tio- seguido por el ácido de origen (nomenclatura tradicional) o -tio- en la sistemática y de Stock, indicando con un prefijo el número de oxígenos restantes. Si se escribe tio sin prefijo numérico en la nomenclatura tradicional, se está indicando que se han sustituido todos los O por S, excepto en el caso de los tioácidos del azufre (aquí tio=monotio).
Fórmula General:
R.CO.SH o R.CS.OH
Ejemplo Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
H2S2O3 ácido trioxotiosulfúrico trioxotiosulfato (VI) de hidrógeno ácido tiosulfúrico
HNSO2 ácido dioxotionítrico (V) dioxotionitrato (V) de hidrógeno ácido tionítrico
H3PS2O2 ácido dioxoditiofosfórico (V) dioxoditiofosfato (V) de hidrógeno ácido ditiofosfórico
Las tiosales se nombran de forma análoga a las oxisales.
Ejemplo Nomenclatura sistemática y stock Nomenclatura tradicional
FeS2O3 trioxotiosulfato (VI) de hierro (II) tiosulfato ferroso
Al2(HPS4)3 hidrógenotetratiofosfato (V) de aluminio hidrógenotiofosfato de aluminio
Na3PS3O oxotritiofosfato (V) de sodio tritiofosfato de sodio
Iones
Son aquellos átomos o moléculas cargados eléctricamente. Pueden ser de carga positiva (cationes) o de carga negativa (aniones).
Cationes mono y poliatómicos
Son iones con carga positiva. Si son monoatómicos, se nombran simplemente nombrando el elemento después de la palabra catión. Por ejemplo, Li+ catión litio. Si el elemento tiene varios estados de oxidación (valencias) se usan números romanos (Stock) o los afijos hipo- -oso, -oso, -ico, per- -ico (tradicional).
Ejemplo Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
Fe3+ catión hierro (III) catión férrico
Cu+ catión cobre (I) catión cuproso
Cuando se trata de cationes poliatómicos, se distinguen dos casos:
a) Si proceden de oxoácidos se añade el sufijo -ilo al nombre del oxoácido correspondiente en nomenclaturas tradicional (éste puede indicar la valencia en números romanos), también se puede nombrar en la Stock. Es como el oxoácido sin moléculas de agua.
Ejemplo Nomenclatura tradicional Nomenclatura Stock
NO2+ catión nitroilo catión dioxonitrógeno (V)
NO+ catión nitrosilo catión monoxonitrógeno (III)
SO2+ catión sulfinilo o tionilo catión monoxoazufre (IV)
SO22+ catión sulfonilo o sulfurilo catión dioxoazufre (VI)
UO2+ catión uranilo (V) catión dioxouranio (V)
UO22+ catión uranilo (VI) catión dioxouranio (VI)
VO3+ catión vanadilo (V) catión monoxovanadio (V)
VO2+ catión vanadilo (IV) catión dioxovanadio (IV)
b) Si proceden de hidruros, lleva el sufijo -onio.
Ejemplo Nombre
H3O+ hidronio u oxonio
NH4+ amonio
PH4+ fosfonio
SbH4+ estibonio
AsH4+ arsonio
BiH4+ bismutonio
H2S+ sulfonio
H2Cl+ cloronio
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Para iniciar el estudio de la nomenclatura es necesario distinguir primero entre compuestos orgánicos e inorgánicos. Los compuestos orgánicos son los que contienen carbono, comúnmente enlazados con hidrógeno, oxígeno, boro, nitrógeno, azufre y algunos halógenos. El resto de los compuestos se clasifican como compuestos inorgánicos. Éstos se nombran según las reglas establecidas por la IUPAC.
Los compuestos inorgánicos se clasifican según la función química que contengan y por el número de elementos químicos que los forman, con reglas de nomenclatura particulares para cada grupo. Una función química es la tendencia de una sustancia a reaccionar de manera semejante en presencia de otra. Por ejemplo, los compuestos ácidos tienen propiedades características de la función ácido, debido a que todos ellos tienen el ion H+1; y las bases tienen propiedades características de este grupo debido al ion OH-1 presente en estas moléculas. Las principales funciones químicas son: óxidos, bases, ácidos y sales.
Nomenclaturas
Se aceptan tres tipos de nomenclaturas para nombrar compuestos químicos inorgánicos:
Nomenclatura sistemática o estequiométrica: Este sistema de nomenclatura se basa en nombrar a las sustancias usando prefijos numéricos griegos que indican la atomicidad de cada uno de los elementos presentes en la molécula. La atomicidad indica el número de átomos de un mismo elemento en una molécula, como por ejemplo H2O que significa que hay un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno presentes en la molécula, aunque en una fórmula química la atomicidad también se refiere a la proporción de cada elemento en el que se llevan a cabo las reacciones para formar el compuesto; en este estudio de nomenclatura es mejor tomar la atomicidad como el número de átomos en una sola molécula. La forma de nombrar los compuestos es prefijo-nombre genérico + prefijo-nombre específico (Véase en la sección otras reglas nombre genérico y específico).
Prefijos griegos Atomicidad
mono- 1
di- 2
tri- 3
tetra- 4
penta- 5
hexa- 6
hepta- 7
octa- 8
nona- (o eneá) 9
deca- 10
Por ejemplo, CrBr3 = tribromuro de cromo; CO = monóxido de carbono
En casos en los que puede haber confusión con otros compuestos (sales dobles y triples, oxisales y similares) se pueden emplear los prefijos bis-, tris-, tetras-, etc.
Ejemplo: Ca5F (PO4)3 = fluoruro tris (fosfato) de calcio, ya que si se usara el término trifosfato se estaría hablando del anión trifosfato [P3O10]5-, en cuyo caso sería:
Ca8F (P3O10)3.
Nomenclatura Stock: Este sistema de nomenclatura se basa en nombrar a los compuestos escribiendo al final del nombre con números romanos la valencia atómica del elemento con nombre específico (valencia o número de oxidación, es el que indica el número de electrones que un átomo pone en juego en un enlace químico, un número positivo cuando tiende a ceder los electrones y un número negativo cuando tiende a ganar electrones), anteponiendo a este número, encerrado entre paréntesis, se escribe el nombre genérico y el específico del compuesto de esta forma: nombre genérico + de + nombre del elemento + el No. de valencia. Normalmente, a menos que se haya simplificado la fórmula, la valencia puede verse en el subíndice del otro átomo (en compuestos binarios y ternarios). Los números de valencia normalmente se colocan como superíndices del átomo en una fórmula molecular.
Ejemplo: Fe2+3S3-2. sulfuro de hierro (III) [se ve la valencia III del hierro en el subíndice o atomicidad del azufre].
Nomenclatura tradicional o clásica o funcional: En este sistema de nomenclatura se indica la valencia del elemento de nombre específico con una serie de prefijos y sufijos griegos.
Cuando el elemento sólo tiene una valencia, se usa el sufijo –ico o simplemente se coloca el nombre del elemento precedido de la sílaba “de”.
Cuando tiene dos valencias diferentes se usan los sufijos -oso e -ico.
… -oso cuando el elemento usa la valencia menor: FeO, valencia del hierro (II), óxido ferroso
… -ico cuando el elemento usa la valencia mayor: Fe2O3, valencia del hierro (III), óxido férrico
Cuando tiene tres distintas valencias se usan los prefijos y sufijos
hipo - … - oso (para la valencia inferior)
… -oso (para la valencia intermedia)
… -ico (para números de valencia superior)
Cuando tiene cuatro distintas valencias se usan los prefijos y sufijos
hipo - … - oso (para la valencia inferior)
… -oso (para la valencia intermedia inferior)
… -ico (para la valencia intermedia superior)
per - … - ico (para la valencia superior):Ejemplo: Mn2+7O7-2 óxido permangánico (ya que el manganeso tiene más de dos números de valencia y en este compuesto está trabajando con la valencia 7).
Otras reglas y conceptos generales
Los compuestos (binarios y ternarios) en su nomenclatura están formados por dos nombres: el genérico y el específico. El nombre genérico o general es el que indica a qué grupo de compuestos pertenece la molécula o su función química, por ejemplo si es un óxido metálico/básico, un óxido no metálico/ácido, un peróxido, un hidruro, un hidrácido, un oxácido, una sal haloidea, etc. Y el nombre específico es el que diferencia a las moléculas dentro de un mismo grupo de compuestos. Por ejemplo, óxido ferroso y óxido férrico, estos dos compuestos pertenecen al grupo de los óxidos y por eso su nombre genérico es óxido y a la vez los nombres específicos ferroso y férrico hacen referencia a dos compuestos diferentes FeO y Fe2 O3, respectivamente.
En general, en una fórmula molecular de un compuesto se coloca a la izquierda el elemento con carga o número de valencia positivo (elemento más electropositivo) y a la derecha el que contenga el número de valencia negativo (elemento más electronegativo). Y al contrario de esto, en nomenclatura se coloca el nombre genérico de primero, que es el que designa al elemento de la derecha (el más electronegativo) y el nombre específico en segundo lugar que es el que designa al elemento de la izquierda (el menos electronegativo). Por ejemplo: óxido de sodio - Na2O, el nombre genérico óxido hace referencia al segundo elemento de la fórmula que es el “oxígeno”, el más electronegativo, y el nombre específico “sodio” hace referencia al primer elemento de la fórmula que es el sodio y el menos electronegativo o más electropositivo.
Cómo se trabajan los números de valencia: muchos elementos pueden trabajar con más de un número de valencia, hasta el número 7 de valencia en los elementos representativos. Con las fórmulas moleculares se puede determinar con que número trabajan los elementos del compuesto. En la fórmula de un compuesto la suma de los números de valencia entre los elementos debe ser cero, lo que significa que la molécula será neutra y sin carga, a menos que la fórmula indique lo contrario con una carga positiva o negativa de la molécula o ion. Por ejemplo: FeO, este compuesto es un óxido y el oxígeno en los óxidos trabaja con una valencia de -2, así que para que la molécula sea neutra el hierro debe sumar el número de valencias suficientes para que la suma de valencias sea cero. Los números de valencia con los que puede trabajar el hierro son +2 y +3, así que, para esta molécula el hierro va a utilizar la valencia +2. Como solo hay un átomo de hierro y la valencia es +2, el elemento en esa molécula tiene carga de +2 y de igual manera como solo hay un átomo de oxígeno y trabaja con la valencia -2, la carga de este elemento es de -2. Y ahora la suma de valencias o cargas es igual a cero (+2) + (-2) = 0. La fórmula con valencias para este compuesto sería Fe2O-2. En otro ejemplo, en el compuesto Fe2O3 se busca también un cero en la suma de valencias para que la molécula sea neutra, así que como hay 3 átomos de oxígeno y este trabaja con la valencia -2, la carga para este elemento en la molécula son el número de átomos del elemento multiplicado por el número de valencia con el que este trabaja, que en total seria -6. De esta manera los átomos de hierro deben de sumar valencias para hacer cero al -6 de los oxígenos, en la sumatoria final. Como hay 2 átomos de hierro, este va a trabajar con el número de valencia +3 para hacer un total de +6, que sumados con los -6 de los oxígenos seria cero, que significa una carga neutra para la molécula. Los números de átomos y valencias en la molécula son:
No. de átomos de hierro = (2)
No. de valencia para cada uno de los átomos de hierro = (+3)
No. de átomos de oxígeno = (3)
No. de valencia para cada uno de los átomos de oxígeno = (-2)
La operatoria completa se vería así: [2(+3)] + [3(-2)] = 0. La fórmula con valencias seria Fe23O3-2 (los números de valencia normalmente se colocan como superíndices del átomo en una fórmula molecular). Como ya se había explicado anteriormente el número de valencias indica los electrones que se juegan en un enlace, y en este último compuesto, Fe23O3-2, cada uno de los 2 átomos de hierro está cediendo 3 electrones a los átomos de oxígeno, que a la vez cada uno de los 3 oxígenos está ganando 2 electrones. 2 de los 3 átomos de oxígeno reciben 2 electrones de los 2 átomos de hierro, y el 3er átomo de oxígeno recibe 2 electrones, 1 electrón sobrante de cada uno de los 2 átomos de hierro.
En la siguiente tabla se presentan los elementos que generalmente se usan para formar compuestos. Los números de valencia están en valor absoluto.
Elemento Símbolo Número de Valencia Elemento Símbolo Número de Valencia
Aluminio Al 3 Antimonio Sb 3 y 5
Arsénico As 3 y 5 Astato At 1, 3, 5 y 7
Azufre S 2, 4 y 6 Bario Ba 2
Berilio Be 2 Bismuto Bi 3 y 5
Boro B 3 Bromo Br 1 y 5
Cadmio Cd 2 Calcio Ca 2
Carbono C 2 y 4 Cesio Cs 1
Cinc Zn 2 Circonio Zr 4
Cloro Cl 1, 3, 5 y 7 Cobalto Co 2 y 3
Cobre Cu 2 y 1 Cromo Cr 2, 3, 4, 5 y 6
Escandio Sc 3 Estaño Sn 2 y 4
Estroncio Sr 2 Flúor F 1
Fósforo P 1,3 y 5 Galio Ga 3
Germanio Ge 2,4 y -4 Hafnio Hf 4
Hidrógeno H 1 y -1 Hierro Fe 2 y 3
Iridio Ir 2, 3, 4 y 6 Itrio Y 3
Lantano La 3 Litio Li 1
Magnesio Mg 2 Manganeso Mn 2, 3, 4, 6, 7
Mercurio Hg 1 y 2 Molibdeno Mo 2, 3, 4, 5 y 6
Niobio Nb 3 Níquel Ni 2 y 3
Nitrógeno N 2, 3, 4 y 5 Oro Au 1 y 3
Osmio Os 2, 3, 4 y 6 Plata Ag 1
Platino Pt 2 y 4 Plomo Pb 2 y 4
Potasio K 1 Renio Re 1, 2, 4, 6 y 7
Rodio Rh 2, 3 y 4 Rubidio Rb 1
Rutenio Ru 2, 3, 4 y 6 Selenio Se 2, 4 y 6
Silicio Si 4 Sodio Na 1
Talio Tl 1 y 3 Tántalo Ta 5
Tecnecio Tc 7 Telurio Te 2, 4 y 6
Titanio Ti 3 y 4 Vanadio V 2, 3, 4 y 5
Yodo I 1,3, 5 y 7
Óxidos (compuestos binarios con oxígeno)
Son compuestos químicos inorgánicos diatómicos o binarios formados por la unión del oxígeno con otro elemento diferente a los gases nobles. Según si este elemento es metal o no metal serán óxidos básicos u óxidos ácidos. El oxígeno siempre tiene valencia -2 con excepción en los peróxidos (ion peróxido enlazado con un metal) donde el oxígeno utiliza valencia -1. Los óxidos se pueden nombrar en cualquiera de los tres sistemás de nomenclaturas; si se utiliza el sistema Stock el número romano es igual a la valencia del elemento diferente del oxígeno, si se utiliza el sistema tradicional los sufijos y prefijo se designan de acuerdo a la valencia del elemento diferente del oxígeno y si se utiliza la nomenclatura sistemática no se tienen en cuenta las valencias, sino que, se escriben los prefijos en cada elemento de acuerdo a sus atomicidades en la fórmula molecular.
Óxidos básicos (metálicos)
Son aquellos óxidos que se producen entre el oxígeno y un metal cuando el oxígeno trabaja con un número de valencia -2. Su fórmula general es: Metal2 + O. Si la valencia del metal es par, se simplifica el subíndice 2 del metal. En la nomenclatura Stock los compuestos se nombran con las reglas generales anteponiendo como nombre genérico la palabra óxido precedido por el nombre del metal y su número de valencia. En la nomenclatura tradicional se nombran con el sufijo -oso e -ico dependiendo de la menor o mayor valencia del metal que acompaña al oxígeno. Y en la nomenclatura sistemática se utilizan las reglas generales con la palabra óxido como nombre genérico.
En la nomenclatura tradicional para los óxidos que se enlazan con metales que tienen más de dos números de valencia se utilizan las siguientes reglas: metales con números de valencia hasta el 3 se nombran con las reglas de los óxidos y los metales con números de valencia iguales a 4 y mayores se nombran con las reglas de los anhídridos. Ejemplos: V2O3 se nombra como óxido, óxido vanádico; V2O5 se nombra como anhídrido, anhídrido vanádico. Los átomos de vanadio con número de valencia 2 (-oso) y 3 (-ico) se nombran como óxidos y los átomos de vanadio con números de valencia 4 (-oso) y 5 (-ico) como anhídridos.
Ver Ecuaciones ajustadas (Discusión)
Metal + Oxígeno → Óxido básico
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
Compuesto Nomenc. sistemática Nomenc. Stock Nomenc. tradicional
K2O monóxido de dipotasio u óxido de dipotasio óxido de potasio (I) u óxido de potasio óxido potásico u óxido de potasio
Fe2O3 trióxido de dihierro // sesquióxido de hierro óxido de hierro (III) óxido férrico
FeO monóxido de hierro óxido de hierro (II) óxido ferroso
SnO2 dióxido de estaño óxido de estaño (IV) óxido estánico
dióxido de cobre ii
Cuando los no metales, nitrógeno y fósforo, trabajan con números de valencia 4 y 2 mientras se enlazan con el oxígeno se forman óxidos (ver la sección de anhídridos, penúltimo párrafo).
Óxidos ácidos o anhídridos (no metálicos)
Son aquellos formados por la combinación del oxígeno con un no metal. Su fórmula general es No Metal2O. De ser posible, se simplifica. En este caso, la nomenclatura tradicional emplea la palabra anhídrido en lugar de óxido, a excepción de algunos óxidos de nitrógeno y fósforo. La nomenclatura sistemática y la Stock nombran a los compuestos con las mismas reglas que en los óxidos metálicos. En la nomenclatura tradicional se nombran con los siguientes sufijos y prefijos.
hipo - … - oso (para números de valencia 1 y 2)
… -oso (para números de valencia 3 y 4)
… -ico (para números de valencia 5 y 6)
per - … - ico (para el número de valencia 7)
No metal + Oxígeno → Anhídrido
2S + 3O2 → 2SO3
Compuesto Nomenc. sistem. Nomenc. Stock Nomenc. tradicional
Cl2O óxido de dicloro o monóxido de dicloro óxido de cloro (I) anhídrido hipocloroso
SO3 trióxido de azufre óxido de azufre (VI) anhídrido sulfúrico
Cl2O7 heptóxido de dicloro óxido de cloro (VII) anhídrido perclórico
Cuando el flúor reacciona con el oxígeno se crea un compuesto diferente ya que el oxígeno deja de ser el elemento más electronegativo, distinto a como pasa con todos los óxidos donde el oxígeno es el elemento más electronegativo. El único elemento más electronegativo que el oxígeno es el flúor con 4.0 mientras el oxígeno tiene 3.5. Así que el compuesto deja de llamarse óxido y se nombra como fluoruro de oxígeno para el sistema tradicional, fluoruro de oxígeno (II) para el sistema Stock y difluoruro de oxígeno para el sistemático. La fórmula es O2F2-1. Los óxidos de nitrógeno, al igual que los óxidos del azufre, son importantes por su participación en la lluvia ácida. Con el término óxido de nitrógeno se hace alusión a cualquiera de los siguientes:
Óxido nítrico u Óxido de nitrógeno (II), de fórmula NO.
Dióxido de nitrógeno, de fórmula NO2.
Óxido nitroso o Monóxido de dinitrógeno, de fórmula N2O.
Trióxido de dinitrógeno, de fórmula N2O3.
Tetróxido de dinitrógeno, de fórmula N2O4.
Pentóxido de dinitrógeno, de fórmula N2O5.
Entre las excepciones a las reglas de anhídridos para la nomenclatura tradicional están los óxidos de nitrógeno y óxidos de fósforo. Estos compuestos se nombran así:
N21O-2 Anhídrido hiponitroso
N2O-2 Óxido hiponitroso
N23O3-2 Anhídrido nitroso
N24O4-2 Óxido nitroso
N4O2-2 Óxido nitroso
N25O5-2 Anhídrido nítrico
P23O3-2 Anhídrido fósforoso
P4O2-2 Óxido fósforoso
P25O5-2 Anhídrido fosfórico
Cuando los metales con más de dos números de valencia y que trabajan con los números de valencia iguales o mayores a 4 mientras se enlazan con el oxígeno, forman anhídridos (ver la sección de óxidos, segundo párrafo).
Peróxidos
Los peróxidos son obtenidos cuando reacciona un oxído con el oxígeno monoatómico y se caracterizan por llevar el grupo peróxido o unión peroxídica (-o-o-). Son compuestos diatómicos en donde participan el grupo peróxido y un metal. La fórmula general de los peróxidos es Metal + (O-1) 2-2. En el sistema tradicional se utiliza el nombre peróxido en lugar de óxido y se agrega el nombre del metal con las reglas generales para los óxidos en esta nomenclatura. En las nomenclaturas Stock y sistemática se nombran los compuestos con las mismás reglas generales para los óxidos. No todos los metales forman peróxidos y habitualmente lo hacen los del grupo 1A y 2A de la tabla periódica. (Angeloni, Sanie Maria. Lima, Juan. PROTON 1. Fundación en Alianza.2007. Asunción. Paraguay.)
Metal + Grupo peróxido → Peróxido
2Li+1 + (O)2-2 → Li2(O)2
Compuesto Nomenc. sistemática Nomenc. Stock Nomenc. tradicional
H2O2 dióxido de dihidrógeno óxido de hidrógeno (I) u óxido de hidrógeno peróxido de hidrógeno
CaO2 dióxido de calcio dióxido de calcio (II) peróxido de calcio
ZnO2 dióxido de zinc óxido de cinc (II) peróxido de zinc
Superóxidos
También llamados hiperóxidos, son compuestos binarios que contienen el grupo o anión superóxido, la fórmula general es Metal + (O 2)-1 Aparentemente, el oxígeno tiene valencia -1/2. Generalmente el grupo superóxido reacciona con los elementos alcalinos y alcalinotérreos. Se nombran como los peróxidos tan sólo cambiando peróxido por superóxido o hiperóxido.
Metal + Grupo superóxido → Superóxido
Li+1 + (O2)-1 → LiO2
Compuesto Nomenclatura
KO2 superóxido o hiperóxido de potasio
CaO4 ó Ca (O2)2 superóxido de calcio
CdO4 superóxido de cadmio
Ozónidos
Son compuestos binarios formados por el grupo ozónido, que son 3 oxígenos enlazados con una valencia total de -1. La fórmula general para los ozónidos es Metal + (O3)-1. Los ozónidos se nombran de forma análoga a los peróxidos con la diferencia que en estos compuestos se utiliza el nombre ozónido en lugar de peróxido.
Metal + Grupo ozónido → Ozónido
K + (O3)-1 → KO3
Compuesto Nomenclatura
KO3 ozónido de potasio
RbO3 ozónido de rubidio
CsO3 ozónido de cesio
Hidruros (Compuestos binarios con hidrógeno)
Hidruros metálicos
Son compuestos binarios o diatómicos formados por hidrógeno y un metal. En estos compuestos, el hidrógeno siempre tiene valencia -1. Se nombran con la palabra hidruro. Su fórmula general es MHx (x=valencia del metal). Para nombrar estos compuestos en el sistema tradicional se utiliza la palabra hidruro y se agrega el nombre del metal con los prefijos -oso o -ico con las reglas generales para esta nomenclatura. Para los sistemas Stock y sistemático se utilizan las reglas generales con la palabra hidruro como nombre genérico.
Metal + Hidrógeno → Hidruro metálico
2K + H2 → 2KH
Compuesto Nomenc. sistemática Nomenc. Stock Nomenc. tradicional
KH monohidruro de potasio o hidruro de potasio hidruro de potasio (I) o hidruro de potasio hidruro potásico o hidruro de potasio
NiH3 trihidruro de níquel hidruro de níquel (III) hidruro niquélico
PbH4 tetrahidruro de plomo hidruro de plomo (IV) hidruro plúmbico
Hidrácidos e hidruros no metálicos
Los hidrácidos (compuestos binarios ácidos) e hidruros no metálicos son compuestos formados entre el hidrógeno y un no metal de las familias VIA y VIIA ( anfígenos y halógenos respectivamente). Los elementos de estas dos familias que pueden formar hidrácidos e hidruros no metálicos son: S, Se, Te, F, Cl, I y Br, que por lo general trabajan con el menor número de oxidación, -2 para los anfígenos y -1 para los halógenos. Estos compuestos se nombran en el sistema tradicional y de forma diferente según si están disueltos (estado acuoso) o en estado puro (estado gaseoso). Los hidrácidos pertenecen al grupo de los ácidos, Ver la sección oxácidos.
Los hidruros no metálicos son los que se encuentran en estado gaseoso y se nombran agregando al no metal el sufijo -uro y la palabra hidrógeno precedido de la sílaba “de”. En este caso el nombre genérico es para el elemento más electropositivo que sería el del hidrógeno y el nombre especifico es para el elemento más electronegativo que sería el del no metal, por ejemplo H+1 Br-1 (g) bromuro de hidrógeno, bromuro como nombre especifico e hidrógeno como nombre genérico.
No metal + Hidrógeno → Hidruro no metálico
Cl2 + H2 → 2HCl(g)
Los hidrácidos provienen de disolver en agua a los hidruros no metálicos y por esa misma razón son estos los que se encuentran en estado acuoso. Se nombran con la palabra ácido, como nombre genérico, y como nombre específico se escribe el nombre del no metal y se le agrega el sufijo –hídrico. Al igual que en estado gaseoso el nombre genérico es nombrado por el elemento más electropositivo.
Hidruro No metálico + Agua → Hidrácido
HCl(g) + H2O → H+1 + Cl-1
Compuesto en estado puro en disolución
HF fluoruro de hidrógeno ácido fluorhídrico
HCl cloruro de hidrógeno ácido clorhídrico
HBr bromuro de hidrógeno ácido bromhídrico
HI yoduro de hidrógeno ácido yodhídrico
H2S sulfuro de hidrógeno ácido sulfhídrico
H2Se seleniuro de hidrógeno ácido selenhídrico
H2Te teluluro de hidrógeno ácido telurhídrico
Boranos
Son compuestos binarios entre el hidrógeno y el boro que generalmente se enlazan siguiendo la fórmula BnHn+4. Estos compuestos no se nombran en un sistema de nomenclatura específico ya que las reglas para nombrarlos son especiales. Se utiliza la palabra borano con un prefijo numérico griego (tabla) que depende del número de átomos de borano presentes en la molécula.
Compuesto Nombre
BH3 monoborano o borano
B2H6 diborano
B3H7 triborano
B4H8 tetraborano
B10H14 decaborano
Silanos
Son compuestos binarios de hidrógeno y silicio que se enlazan generalmente siguiendo la fórmula SinH2n+2. Los silanos al igual que los boranos no tienen un sistema de nomenclatura específico para ser nombrados y utilizan las mismas reglas de nomenclatura, con la palabra silano como base.
Compuesto Nombre
SiH4 monosilano, silano o tetrahidruro de silano
Si2H6 disilano
Si3H8 trisilano
Si4H10 tetrasilano
Si10H22 decasilano
Germanos
Son compuestos binarios de hidrógeno y germanio que se enlazan generalmente siguiendo la misma fórmula que los silanos GenH2n+2. Los germanos al igual que los boranos y silanos no tienen un sistema de nomenclatura específico para ser nombrados y utilizan las mismas reglas de nomenclatura que los silanos, con la palabra germano como base.
Compuesto Nombre
GeH4 monogermano, germano o tetrahidruro de germano
Ge2H6 digermano
Ge3H8 trigermano
Ge4H10 tetragermano
Ge10H22 decagermano
Hidruros con los nitrogenoides
Estos hidruros son compuestos binarios de hidrógeno y un elementos de la familia V que se enlazan siguiendo la fórmula N.M.H3. A estos compuestos se les llama por sus nombres comunes, aunque muy raramente se les nombra con las reglas de nomenclatura de los hidruros (metálicos). En estos hidruros no metálicos el hidrógeno es el elemento más electronegativo en el compuesto.
No metal + Hidrógeno → Hidruro no metálico
N2 + 3H2 → 2NH3
Compuesto Nombre
NH3 amoníaco o trihidruro de nitrógeno
PH3 fosfina o trihidruro de fósforo
AsH3 arsina o trihidruro de arsénico
SbH3 estibina o trihidruro de antimonio
BiH3 bismutina o trihidruro de bismuto
Hidrocarburos
Son compuestos orgánicos poliatómicos formados por hidrógeno y carbono.
Véase también: Nomenclatura química de los compuestos orgánicos
Véase también: Química orgánica
Oxácidos (compuestos ternarios ácidos)
También llamados oxoácidos y oxiácidos, son compuestos ternarios originados de la combinación del agua con un anhídrido u óxido ácido. La fórmula general para los oxácidos es H.X.O donde “X” representa al no metal. En el sistema tradicional se les nombra con las reglas generales para los anhídridos sustituyendo la palabra anhídrido por ácido (ya que de los anhídridos se originan). Para el sistema Stock se nombra al no metal con el sufijo –ato, luego el número de valencia del no metal y por último se agrega “de hidrógeno”. Y para la nomenclatura sistemática se indica el número de átomos de oxígeno con el prefijo correspondiente (según reglas generales para este sistema) seguido de la partícula “oxo” unida al nombre del no metal y el sufijo –ato, por último se agrega al nombre las palabras “de hidrógeno”.
Anhídrido + Agua → oxácido
SO3 + H2O → H2SO4
Compuesto Nomenclatura sistemática Nom. Stock Nom. tradicional
H2SO4 ácido tetraoxosulfato o tetraoxosulfato de hidrógeno sulfato (VI) de hidrógeno ácido sulfúrico
HClO4 ácido tetraoxoclórato o tretraoxoclórato de hidrógeno clorato (VII) de hidrógeno ácido perclórico
H2SO2 ácido dioxosulfato o dioxosulfato de hidrógeno sulfato (II) de hidrógeno ácido hiposulfuroso
Como se indica en la sección de los anhídridos, el nitrógeno y el fósforo no forman anhídridos cuando se enlazan con el oxígeno, mientras estos trabajan con los números de valencia 4 y 2, si no que forman óxidos y por esta razón el nitrógeno y el fósforo no pueden formar oxácidos con estos números de valencia.
Ya que para nombrar a los compuestos se necesita saber con qué números de valencia trabajan los elementos, una manera muy fácil para determinar los números, según la fórmula molecular, es sumando los números de valencia del oxígeno y el hidrógeno planteando una ecuación para la valencia del no metal, ya que la suma de cargas debe ser cero para que la molécula sea neutra (ver la sección reglas generales). Estos compuestos siguen la fórmula general H X O donde “X” representa al no metal, y donde el oxígeno es el elemento más electronegativo y el hidrógeno y el no metal son los elementos más electropositivos. El hidrógeno trabaja con la valencia +1 y el oxígeno con la valencia -2, siempre en estos compuestos. Por ejemplo: H2SO4, como hay 4 átomos de oxígeno y este trabaja con -2, en total para los oxígenos la carga seria de -8. De la misma manera, como hay 2 hidrógenos y este trabaja con valencia +1 la carga para este elemento es de +2. Como la suma de las cargas debe ser igual a cero, entonces el azufre trabajara con la valencia +6. Los elementos con valencias y la operatoria serían: H2+1 + S+6 + O4-2 => (+1)2 + (+6) + (-2)4 = 0. Como el azufre trabaja con +6 su terminación o sufijo sería –ico y el compuesto se nombraría “ácido sulfúrico”.
Por otra parte, ciertos anhídridos pueden formar hasta tres oxácidos distintos dependiendo de cuantas moléculas de agua se agreguen por molécula de anhídrido. En otras palabras, en ciertos oxácidos especiales, un solo “no metal” con una sola valencia puede formar hasta tres oxácidos. Estos no metales son el boro, fósforo, arsénico y el antimonio. Para diferenciar a estos oxácidos en el sistema tradicional se utilizan tres prefijos dependiendo de cuantas moléculas de agua se agregan por cada una molécula de anhídrido. Estos son:
meta-… (1 molécula de agua)
piro-… (2 moléculas de agua)
orto-… (3 moléculas de agua) este prefijo se puede omitir
El silicio y el yodo también pueden formar oxácidos con más de una molécula de agua, en dos casos especiales.
Compuesto Nom. sistemática Nom. Stock Nom. tradicional
P2O5 + H2O → 2HPO3 ácido trioxofosfato (V) o trioxofosfato de hidrógeno (V) trioxofosfato (V) de hidrógeno ácido metafosfórico
P2O5 + 2H2O → H4P2O7 ácido heptaoxofosfato (V) o heptaoxofosfato de hidrógeno (V) heptaoxofosfato (V) de hidrógeno ácido pirofosfórico
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 ácido tetraoxofosfato (V) o tetraoxofosfato de hidrógeno (V) tetraoxofosfato (V) de hidrógeno ácido ortofosfórico o ácido fosfórico
I2O7 + 5H2O → 2H5IO6 ácido hexaoxoyodato (VII) o hexaoxoyodato de hidrógeno (VII) hexaoxoyodato (VII) de hidrógeno ácido ortoperyódico
SiO2 + 3H2O → H6SiO5 ácido tetraoxosilisato (IV) o tetraoxosilisato de hidrógeno (IV) tetraoxosilisato (IV) de hidrógeno ácido ortosilicico o ácido silicico
Los óxidos están formados por un anhídrido (no metal y oxígeno) y el hidrógeno, pero como se indica en la secciones de anhídridos y óxidos básicos algunos metales, también pueden formar anhídridos, y por esta razón, también pueden formar oxácidos.
Compuesto Nomenclatura sistemática Nom. Stock Nom. tradicional
H2CrO4 ácido tetraoxocromato o tetraoxocromato de hidrógeno cromato (VI) de hidrógeno ácido crómico
H2MnO3 ácido trioxomanganato o trioxomanganato de hidrógeno manganato (IV) de hidrógeno ácido manganoso
H2MnO4 ácido tetraoxomanganato o tetraoxomanganato de hidrógeno manganato (VI) de hidrógeno ácido mangánico
HMnO4 ácido tetraoxomanganato (VII) o tetraoxomanganato de hidrógeno (VII) manganato (VII) de hidrógeno ácido permangánico
HVO3 ácido trioxovanadato (V) o trioxovanadato de hidrógeno (V) vanadato (V) de hidrógeno ácido vanádico
Los oxiácidos son compuestos que presentan uniones covalentes, pero cuando se disuelven en agua ceden fácilmente iones H+1 (protones). Esto se debe a que el agua, por la naturaleza polar de sus moléculas, tiene tendencia a romper las uniones covalentes polares de los ácidos, con formación de iones H+1 y del anión ácido correspondiente. Por ejemplo, el ácido nítrico que se disuelve en agua da lugar a un anión nitrato y un catión hidrógeno.
(Agua)……….
HNO3 →→→→ NO3-1 + H+1
La ionización de un oxácido al disolverse en agua es un ejemplo de proceso que se cumple en ambos sentidos, es decir que, al mismo tiempo que se forman iones a partir del ácido, este se regenera constantemente por la unión de aniones y cationes. Los procesos de esta naturaleza se denominan reversibles.
(Agua)……….
HNO3 →→→→ NO3-1 + H+1
……….(Agua)
NO3-1 + H+1 →→→→ HNO3
Ácidos
Los ácidos son compuestos que se originan por combinación del agua con un anhídrido u óxido ácido, o bien por disolución de ciertos hidruros no metálicos en agua. En el primer caso se denominan oxácidos y en el segundo, hidrácidos. Ácido, también es toda sustancia que en solución acuosa se ioniza, liberando cationes hidrógeno.
Hidróxidos (compuestos ternarios básicos)
Son compuestos formados por la unión de un óxido básico o ácido con agua. Se caracterizan por tener en solución acuosa el radical o grupo oxhidrilo o hidroxilo OH-1. Para nombrarlos se escribe con la palabra genérica hidróxido, seguida del nombre del metal electropositivo terminado en oso o ico según las reglas generales para el sistema tradicional. La fórmula general es M (OH)-1x. En la nomenclatura Stock y sistemática se nombran con el nombre genérico hidróxido y las respectivas reglas generales.
Óxido básico + Agua → Hidróxido
Na2O + H2O → 2Na(OH)
Compuesto Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
LiOH hidróxido de monolitio o de litio hidróxido de litio (I) o hidróxido de litio hidróxido lítico
Pb (OH)2 dihidróxido de plomo hidróxido de plomo (II) hidróxido plumboso
Al (OH)3 trihidróxido de aluminio hidróxido de aluminio (III) hidróxido alumínico
Los hidróxidos cuando se disuelven en agua se ionizan formando cationes metal e iones hidroxilo u oxhidrilo. Este proceso de ionización es reversible, es decir que así como se forma los cationes metal e iones hidroxilo a partir de un hidróxido, inversamente, también se pueden formar hidróxidos a partir de los cationes e iones ya mencionados.
(Agua)……..
Na(OH) →→→→ Na+1 + (OH)-1
……..(Agua)
Na+1 + (OH)-1 →→→→ Na(OH)
Un caso especial lo constituye el hidróxido de amonio. El amoníaco es un gas muy soluble en agua, su fórmula es NH3. Al disolverse reacciona con el agua formando el compuesto hidróxido de amonio. Este proceso es reversible.
…..(Agua)
NH3 + H2O →→→→ NH4(OH)
(Agua)…..
NH4(OH) →→→→ NH3 + H2O
Sales
Las sales son compuestos que resultan de la combinación de sustancias ácidas con sustancias básicas. Las sales comprenden tanto compuestos binarios o diatómicos, como ternarios. Y hay distintos tipos o formas de clasificarlas que son: sales neutras, sales ácidas, sales básicas y sales mixtas.
Sales neutras
Las sales neutras son compuestos formados por la reacción de un ácido con un hidróxido formando también agua. Entre las sales neutras se encuentran las binarias y las ternarias, que dependen si el ácido reaccionante es un hidrácido o un oxácido. Cuando reacciona un ácido con un hidróxido para formar una sal neutra se combinan todos los cationes hidronio (H+1) con todos los iones hidroxilo (OH-1). Los iones H+1 son los que dan la propiedad de ácido a los hidrácidos y oxácidos, y los iones OH-1 son los que dan propiedad de base a los hidróxidos, y cuando estos ácidos y bases reaccionan dan lugar a una neutralización, que es la formación de agua, y los iones restantes de la reacción forman una sal. Es por esta razón que estas sales reciben el nombre de neutras.
Las sales neutras binarias o sales haloideas son compuestos formados por un hidrácido y un hidróxido. Para nombrarlos en el sistema tradicional, stock y sistemático se aplican las reglas generales usando el nombre del no metal con el sufijo –uro como nombre genérico y el nombre del metal como nombre especifico.
En las dos primeras ecuaciones se ejemplifica por separado la neutralización y la formación de la sal neutra; y en las dos últimas el proceso completo de las reacciones.
H+1 + OH-1 → H2O
Cl-1 + Na+1 → NaCl
Hidrácido + Hidróxido → Agua + Sal neutra
HCl + Na(OH) → H2O + NaCl
Compuesto Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
CaF2 difluoruro de calcio fluoruro de calcio fluoruro cálcico
FeCl3 tricloruro de hierro cloruro de hierro (III) cloruro férrico
CoS monosulfuro de cobalto sulfuro de cobalto (II) sulfuro cobaltoso
Las sales neutras ternarias son compuestos formados por un hidróxido y un oxácido. La denominación que reciben las sales proviene del nombre del ácido que las origina. Para nombrar una sal cuando deriva de un ácido cuyo nombre especifico termina en -oso, se reemplaza dicha terminación por -ito. Análogamente cuando el nombre especifico del ácido termina en –ico, se reemplaza por -ato. Otra manera para saber cuándo utilizar los sufijos –ito o –ato, en lugar de determinar de qué ácido proviene la sal neutra, para así nombrarla; se determina el número de valencia con el que trabaja el no metal en el compuesto. El procedimiento es similar al utilizado en los oxácidos (sección oxácidos, tercer párrafo). Los puntos que hay que tener en cuanta son: el elemento más electropositivo es el oxígeno y los elementos menos electronegativos son el metal y el no metal diferente del oxígeno; en la fórmula molecular el metal va a la izquierda, el no metal va al centro y el oxígeno va a la derecha; el oxígeno trabaja con el número de valencia -2; los elementos que formaran el radical son el no metal y el oxígeno, lo que significa que la suma de valencias o cargas entre estos dos será un número negativo; la suma de cargas entre los tres elementos o entre el metal y el radical será igual a cero, lo que significa que la molécula es neutra. Por ejemplo: Ca(ClO3)2. En resumen el procedimiento se basa en determinar la carga del radical, que será negativo, y con esto se puede establecer el número con el que debe trabajar el metal, para que la suma entre este y el radical sea cero. Como primer paso hay que determinar la carga del radical; como hay 3 oxígenos en el radical y cada oxígeno trabaja con -2 la carga total de los oxígenos en un radical es de -6; como hay 1 cloro en el radical y la suma de valencias entre el oxigeno y el cloro debe ser negativo, el cloro trabajara con +5 de valencia. Para probar que el cloro debe trabajar con +5 únicamente, en este compuesto, se hace la operación con cada número de valencia del cloro; si el cloro trabajara con +1, la sumatoria con la carga -6 de los oxígenos seria igual a -5, siendo este -5 la carga de cada radical y como hay dos, los radicales sumarían una carga de -10, así que el calcio para hacer neutra la molécula debería trabajar con un número de valencia +10, el cual no existe, entonces el cloro no puede trabajar con -1 en el radical; si el cloro trabajaría con el +3 ocurriría lo mismo, el calcio debería de tener la valencia +6, la cual no existe; y si el cloro trabajara con +6 la sumatoria de valencias entre el cloro y los oxígenos seria cero, lo cual no es correcto ya que el radical debe tener carga negativa. Ya que el cloro trabaja con +5 la carga de los dos radicales es de -2 y el calcio tendría que usar la valencia +2 para hacer cero la carga y neutra la molécula. Cuando en una molécula hay solamente un radical se omiten los paréntesis de la fórmula
En el sistema tradicional se utiliza como nombre genérico el nombre del no metal, elemento proporcionado por el oxácido, con el sufijo correspondiente a su número de valencia y como nombre especifico el nombre del metal, elemento proporcionado por el hidróxido. Según el número de valencia del no metal en la sal o en el oxácido del que proviene los sufijos son:
hipo - … - oso (para números de valencia 1 y 2) hipo - … - ito … -oso (para números de valencia 3 y 4) … - ito … -ico (para números de valencia 5 y 6) … - ato per - … - ico (para el número de valencia 7) per - … - ato En el ejemplo anterior, Ca(ClO3)2, como el cloro trabaja con la valencia +5, el compuesto se nombra Clorato de calcio. En el sistema Stock se utiliza como nombre genérico el nombre del no metal con el prefijo correspondiente al número de oxígenos presentes por radical en el compuesto (según la tabla de prefijos griegos), y la partícula “oxo”, más el sufijo ato. Después del nombre general se indica la valencia del no metal con números romanos, y luego como nombre especifico se utiliza el nombre del metal.
Oxácido + Hidróxido → Agua + Sal neutra
H3PO4 + 3Na(OH) → 3H2O + Na3PO4
Compuesto Nom. Stock Nom. tradicional
Na3PO4 tetraoxofosfato (V) de sodio fosfato de sodio u ortofosfato de sodio
CaSO4 tetraoxosulfato (VI) de calcio sulfato de calcio
NaClO4 tetraoxoclorato (VII) sodio perclorato de sodio
Mg(BrO)2 monoxobromato (I) de magnesio hipobromito de magnesio
Sales ácidas
Las sales ácidas son compuestos cuaternarios que resultan del reemplazo parcial de los hidrógenos de un ácido por átomos metálicos. Los ácidos deben presentar dos o más hidrógenos en su molécula para formar estas sales. Para nombrarlos en el sistema tradicional se siguen las reglas de las sales neutras ternarias agregando la palabra “hidrógeno” antes del nombre del metal. Y para nombrarlos en el sistema Stock y sistemático se usan las reglas generales para las sales neutras ternarias, en estos dos sistemas, agregando la palabra “hidrógeno” antes del nombre del metal. Para poder encontrar la valencia del no metal para así poder nombrar correctamente la sal se puede usar el método utilizado en los compuestos de sales neutras ternarias, teniendo en cuenta: que el oxigeno trabaja con valencia -2; el hidrógeno trabaja con valencia +1; estos compuestos siguen la fórmula general Metal + Hidrógeno + No Metal + Oxigeno; los elementos que trabajaran con valencias positivas son el metal, el hidrógeno y el no metal por ser los más electropositivos y el elemento que trabaja con valencia negativa es el oxigeno.
Ácido + Hidróxido → Agua + Sal ácida
H2SO4 + Na(OH) → H2O + NaHSO4
Compuesto Nom. Stock y sistemática Nom. tradicional
NaHSO4 tetraoxosulfato de hidrógeno y sodio sulfato de hidrógeno y sodio
KHCO3 trioxocarbonato de hidrógeno y potasio carbonato de hidrógeno y potasio
Sales básicas
Estas sales son compuestos que resultan de reemplazar parcialmente los oxhidrilos de un hidróxido por los aniones de un ácido. Para nombrarlos en el sistema tradicional depende de si el ácido es binario o ternario, es decir que si se trata de un hidróxido o un hidrácido. Cuando el ácido es un hidrácido se utiliza el nombre del no metal con su sufijo uro y se le antepone el prefijo “hidroxo” para el nombre general y como nombre especifico el nombre del metal. Y cuando el ácido es un hidróxido, como nombre general, se utiliza el nombre del no metal con el prefijo “hidroxo” y su correspondiente sufijo según su valencia (como se indica en la sección de las sales neutras ternarias), y como nombre especifico el nombre del metal.
Ácido + Hidróxido → Agua + Sal básica
HNO3 + Ca(OH)2 → H2O + CaNO3(OH)
Compuesto Nomenclatura tradicional
MgCl(OH) hidroxocloruro de magnesio
CaNO3(OH) hidroxonitrato de calcio
Sales mixtas
Las sales mixtas son compuestos resultado de sustituir los hidrógenos de un ácido por átomos metálicos distintos de hidróxidos. Las reglas para nombrar las sales mixtas en el sistema tradicional son análogas a las sales ácidas.
Ácido + Hidróxido1 + Hidróxido2 → Agua + Sal mixta
H2SO4 + Na(OH) + K(OH) → 2H2O + NaKSO4
Compuesto Nomenclatura tradicional
NaKSO4 tetraoxosulfato de sodio y potasio
CaNaPO4(OH) ortofosfato de calcio y sodio
Poliácidos
Se trata de aquellos oxiácidos que resultan de la unión de 2 ó 3 moléculas de oxiácidos con la pérdida de una molécula de agua por cada unión que se realice. Es como si fuesen dímeros o trímeros. Se nombran indicando el número de moléculas de ácido que se han unido con un prefijo (Nomenclatura tradicional) o indicando con prefijos el número de átomos del no metal o metal en los pocos casos en que ocurre (demás nomenclaturas).
Ejemplo Nom. Stock Nom. sistemática Nom. tradicional
H2S2O7 ácido heptaoxodisulfúrico (VI) heptaoxodisulfato (VI) de hidrógeno ácido disulfúrico
H2Cr2O7 ácido heptaoxodicrómico (VI) heptaoxodicromato (VI) de hidrógeno ácido dicrómico
H5P3O10 ácido decaoxotrifosfato (V) decaoxotrifosfato (V) de hidrógeno ácido trifosfórico
Las sales de los poliácidos se nombran de forma análoga a las oxisales.
Ejemplo Nomenclatura sistemática y funcional Nomenclatura tradicional
CaCr2O7 heptaoxodicromato (VI) de calcio dicromato cálcico o de calcio
Mg2P2O7 heptaoxodifosfato (V) de magnesio difosfato magnesico
Na2S2O7 heptaoxodisulfato (VI) de sodio disulfato sódico
Peroxoácidos
Son aquellos oxoácidos que han sustituido un oxígeno por un grupo peroxo O2-. Su fórmula no se simplifica. En la nomenclatura tradicional (la más frecuente) se añade peroxo-, y en las restantes se indica con -peroxo- el oxígeno sustituido. Si a la hora de formular pudiera haber confusión con otro oxoácido, se indica el grupo peroxo entre paréntesis.
Ejemplo Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
H2SO5 ácido trioxoperoxosulfúrico (VI) trioxoperoxosulfato (VI) de hidrógeno ácido peroxosulfúrico
HOONO ó HNO (O2) ácido monoxoperoxonítrico (V) monoxoperoxonitrato (V) de hidrógeno ácido peroxonítrico
H3BO3 ácido monoxoperoxobórico monoxoperoxoborato (V) de hidrógeno ácido peroxobórico
Las peroxisales se nombran de forma análoga a las oxisales.
Ejemplo Nomenclatura sistemática y Stock Nomenclatura tradicional
K2S2O8 hexaoxoperoxodisulfato (VI) de potasio peroxodisulfato de potasio
Ba[NO (O2)]2 oxoperoxonitrato (III) de bario peroxonitrito de bario o bárico
CaSO5 tetraoxoperoxosulfato (VI) de calcio peroxosulfato de calcio
Tioácidos
Son aquellos oxoácidos que resultan de la sustitución de uno o varios oxígenos por azufres. Se nombran con el prefijo tio- seguido por el ácido de origen (nomenclatura tradicional) o -tio- en la sistemática y de Stock, indicando con un prefijo el número de oxígenos restantes. Si se escribe tio sin prefijo numérico en la nomenclatura tradicional, se está indicando que se han sustituido todos los O por S, excepto en el caso de los tioácidos del azufre (aquí tio=monotio).
Fórmula General:
R.CO.SH o R.CS.OH
Ejemplo Nomenclatura sistemática Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
H2S2O3 ácido trioxotiosulfúrico trioxotiosulfato (VI) de hidrógeno ácido tiosulfúrico
HNSO2 ácido dioxotionítrico (V) dioxotionitrato (V) de hidrógeno ácido tionítrico
H3PS2O2 ácido dioxoditiofosfórico (V) dioxoditiofosfato (V) de hidrógeno ácido ditiofosfórico
Las tiosales se nombran de forma análoga a las oxisales.
Ejemplo Nomenclatura sistemática y stock Nomenclatura tradicional
FeS2O3 trioxotiosulfato (VI) de hierro (II) tiosulfato ferroso
Al2(HPS4)3 hidrógenotetratiofosfato (V) de aluminio hidrógenotiofosfato de aluminio
Na3PS3O oxotritiofosfato (V) de sodio tritiofosfato de sodio
Iones
Son aquellos átomos o moléculas cargados eléctricamente. Pueden ser de carga positiva (cationes) o de carga negativa (aniones).
Cationes mono y poliatómicos
Son iones con carga positiva. Si son monoatómicos, se nombran simplemente nombrando el elemento después de la palabra catión. Por ejemplo, Li+ catión litio. Si el elemento tiene varios estados de oxidación (valencias) se usan números romanos (Stock) o los afijos hipo- -oso, -oso, -ico, per- -ico (tradicional).
Ejemplo Nomenclatura Stock Nomenclatura tradicional
Fe3+ catión hierro (III) catión férrico
Cu+ catión cobre (I) catión cuproso
Cuando se trata de cationes poliatómicos, se distinguen dos casos:
a) Si proceden de oxoácidos se añade el sufijo -ilo al nombre del oxoácido correspondiente en nomenclaturas tradicional (éste puede indicar la valencia en números romanos), también se puede nombrar en la Stock. Es como el oxoácido sin moléculas de agua.
Ejemplo Nomenclatura tradicional Nomenclatura Stock
NO2+ catión nitroilo catión dioxonitrógeno (V)
NO+ catión nitrosilo catión monoxonitrógeno (III)
SO2+ catión sulfinilo o tionilo catión monoxoazufre (IV)
SO22+ catión sulfonilo o sulfurilo catión dioxoazufre (VI)
UO2+ catión uranilo (V) catión dioxouranio (V)
UO22+ catión uranilo (VI) catión dioxouranio (VI)
VO3+ catión vanadilo (V) catión monoxovanadio (V)
VO2+ catión vanadilo (IV) catión dioxovanadio (IV)
b) Si proceden de hidruros, lleva el sufijo -onio.
Ejemplo Nombre
H3O+ hidronio u oxonio
NH4+ amonio
PH4+ fosfonio
SbH4+ estibonio
AsH4+ arsonio
BiH4+ bismutonio
H2S+ sulfonio
H2Cl+ cloronio
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