APUNTES DE NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS.

ANTECEDENTES.

La Química como actividad humana que estudia las sustancias y sus cambios necesita de un lenguaje que sea independiente de la nacionalidad e idioma de las personas porque la materia es igual en todo el universo.

Se llama lenguaje químico a los símbolos y palabras que representan y nombran a los elementos, compuestos y reacciones químicas, así como términos propios de la química. Los símbolos, fórmulas y ecuaciones del lenguaje químico comunican ideas rápida y brevemente. El lenguaje químico también incluye ciertas palabras que pueden coincidir con las usadas en el lenguaje diario; por ejemplo:

“Básico” en el lenguaje común significa una cualidad esencial de algún concepto, en química básico no es una cualidad invariable sino un valor de pH entre 7 y 14.

“Azúcar” en el lenguaje cotidiano significa un compuesto (sacarosa); y sin embargo, azúcar, en química, no designa a un solo compuesto sino a una multitud de sustancias 8glucosa, fructosa, lactosa, maltosa, etc).

“Solución” para un químico no significa necesariamente la respuesta a un problema sino puede ser algo tan simple como una mezcla de agua y azúcar.

La Química estudia las sustancias, su estructura, propiedades y transformaciones. Su estudio requiere de la manipulación directa de las sustancias, o experimentación, tanto como del lenguaje químico.

Se llama nomenclatura química a las reglas usadas para dar nombres y fórmulas a las sustancias químicas de manera que puedan identificarse sin ambigüedad y faciliten la comunicación. A cada sustancia química le debe corresponder un nombre y a cada nombre una sustancia. Los nombres y las fórmulas también se llaman descriptores. El lenguaje químico necesita la nomenclatura para expresar mediante los nombres y fórmulas de las sustancias los cambios químicos.

El intento de mayor trascendencia histórica para el desarrollo del lenguaje químico moderno es el Methode de Nomenclatura Chimique (1872) del químico francés A. Lavoisier. Basado en el concepto del inglés Robert Boyle que diferenciaba los elementos de los compuestos. A comienzos del siglo XIX (1810) el inglés John Dalton propuso un lenguaje químico que representa gráficamente a las sustancias mediante círculos. En 1813 el químico sueco Berzelius propuso expresar “mediante letras iniciales el nombre de cada sustancia”. Este lenguaje químico inicialmente produjo confusión porque los nombres de los elementos difieren de un idioma a otro. La autoridad de Berzelius resolvió el problema favoreciendo los nombres latinos populares en Alemania para formar los símbolos químicos que reemplazaron a los de Dalton. Así nacieron los símbolos químicos que son universales y en esencia son los que usamos.

NACIMIENTO DE LA IUPAC.

Casi paralelamente a los intentos de organizar la tabla periódica se vio la necesidad de un lenguaje químico universal y en 1892 en Ginebra, Suiza, se acordó la primera propuesta de reglamentación en la Conferencia Internacional de Ginebra para la Reforma de la Nomenclatura Química.

Las reglas de Ginebra todavía se usan en algunos nombres triviales de ácidos; por ejemplo ácido sulfúrico, cloruro férrico, hidróxido ferroso. En 1919 tras la Primera Guerra Mundial se funda la Unión Internacional de Química (UIQ) que revisa y extiende la propuesta de Ginebra en las reuniones de Lieja, Lucerna y Roma.

En 1949 la UIQ cambió su nombre a Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). El trabajo de la Comisión de Nomenclatura comenzó a partir de 1947 y dio lugar a las reglas modernas de nomenclatura sistematizada que se publico en los libros Azul (Química Orgánica) y Rojo (Química Inorgánica).

LENGUAJE DE LA IUPAC.

El lenguaje químico de la IUPAC acepta tres sistemas de nomenclatura: el binario, el de coordinación y el sustitutivo. El lenguaje químico obtenido mediante las reglas de nomenclatura de la IUPAC se llama sistemático porque da información sobre la composición, “ayuda a la inteligencia y permite descansar a la memoria” a diferencia de la nomenclatura trivial. Por ejemplo las palabras “sal de mesa” (Cloruro de Sodio), “sal de Epsom” (Sulfato de Magnesio) y “sal de Glauber” (Sulfato de Sodio) son nombres triviales que pueden dar lugar a confusión: ¿cuál se usa en los alimentos?, ¿Cuál se usa como purgante de animales? y ¿cuál sal es laxante?

En el lenguaje cotidiano un mismo objeto puede tener nombres diferentes (por ejemplo la TV se puede llamar televisión o telerreceptor). En el lenguaje químico el mismo compuesto también se puede nombrar en más de una forma. Esto no significa ambigüedad porque a cada compuesto le corresponde un solo nombre en cada sistema de nomenclatura. De los tres sistemas recomendados por la IUPAC, la nomenclatura binaria es la que da los nombres más sencillos y es la que se estudiará más a fondo en el curso.

La nomenclatura binaria es ideal para compuestos iónicos; sin embargo muchos compuestos moleculares se pueden considerar formados de una parte positiva (catión) y una negativa (anión). Esto permite que los principios para ordenar los símbolos de una formula, en grupos electropositivos y electronegativos sirvan para nombrar todos los compuestos aunque no sean iónicos. Por ejemplo el cloruro de sodio es el nombre sistemático (binario) de la sal de mesa. Es sistemático porque no solo describe al compuesto formado de los elementos cloro y sodio, sino además, expresa las proporciones de cada átomo presente.

FORMULA QUÍMICA.

Una formula química es la representación de un compuesto mediante los símbolos de los elementos presentes. Los compuestos existen en la realidad, las formulas son descriptores que los nombran de la manera más breve y sirven de modelo teórico al escribir una ecuación

química. En resumen, los elementos, los compuestos y los cambios químicos son fenómenos que existen en la realidad. Los símbolos, fórmulas y ecuaciones químicas son los modelos o representaciones que existen en papel (o en la mente) durante el proceso de conocimiento del mundo.

LENGUAJE DE IONES Y GRUPOS CARACTERISTICOS.

Como la nomenclatura binaria se basa en una parte positiva (cationes) y otra negativa (aniones) es necesario explicar algunos conceptos.

a) ION. Un ion es una partícula con carga eléctrica. Esta partícula puede ser un átomo o un grupo de ellos. Según su carga se clasifican en cationes y aniones.

b) CATION. Son iones de carga positiva.c) ANIONES. Son iones de carga negativa.

Algunos de los cationes más importantes para la nomenclatura son los siguientes:

Catión NombreH+ Ion hidrógeno (1+), catión hidrógeno (I), hidrónNH4

+ Ion AmonioNa+ Ion sodio (1+), catión sodio (I) Cu+ Ion cobre (1+), catión cobre(I)Cu2+ Ion cobre (2+), catión cobre (II)

Cuando no hay ambigüedad la carga se puede omitir: Na+ ion sodio, catión sodio.

Algunos de los Aniones más importantes para la nomenclatura son:

Anión NombreH-1 HidruroO-2 ÓxidoOH-1 HidróxidoS-2 SulfuroI-1 YoduroCN-1 CianuroNO3

-1 NitratoSO4

-2 SulfatoPO4

-3 fosfato

A continuación se anexan tablas más completas de cationes y aniones con sus números de oxidación correspondientes.

CATIONES ANIONES

CARGA FÓRMULA NOMBRE CARGA FÓRMULA NOMBRE

1 +H + HIDRÓGENO H HIDRUROLi + LITIO F FLUORURONa + SODIO 1 Cl CLORUROK + POTASIO Br BROMUROCs + CESIO I YODUROAg + PLATA

2 + Mg 2+ MAGNESIO O 2 ÓXIDO

Ca 2+ CALCIO S 2 SULFUROSr 2+ ESTRONCIO 2

Ba 2+ BARIOZn 2+ ZINCCd 2+ CADMIIO

3 + Al 3+ ALUMINIO 3 N 3 NITRURO

ALGUNOS METALES QUE FORMAN MAS DE ION MONOATÓMICO.

ELEMENTO FÓRMULA DEL ION NOMBRE SISTEMÁTICO

CROMO Cr 2+ CROMO (II)Cr 3+ CROMO (III)

COBALTO Co 2+ COBALTO (II)Co 3+ COBALTO (III)

COBRE Cu + COBRE (I)Cu 2+ COBRE (II)

HIERRO Fe 2+ FIERRO (II)Fe 3+ FIERRO (III)

PLOMO Pb 2+ PLOMO (II)Pb 4+ PLOMO (IV)

MANGANESO Mn 2+ MANGANESO (II)Mn 3+ MANGANESO (III)

MERCURIO Hg + MERCURIO (I)Hg 2+ MERCURIO (II)

ESTAÑO Sn 2+ ESTAÑO (II)Sn 4+ ESTAÑO (IV)

IONES POLIATÓMICOS COMUNES

NH4 + AMONIO

H3O + HIDRONIOCN CIANUROOH HIDRÓXIDOClO HIPOCLORITOClO2 CLORITOClO3 CLORATOClO4 PERCLORATONO2 NITRITONO3 NITRATOMnO4 PERMANGANATOCO3 2 CARBONATOHCO3 CARBONATO ÁCIDO O BICARBONATOCrO4 2 CROMATOCrO7 2 BICROMATOO2 2 PERÓXIDOPO4 3 FOSFATOHPO4 2 FOSFATO MONOÁCIDOH2PO4 FOSFATO DIACIDOSO3 2 SULFITOSO4 2 SULFATOHSO4 SULFATO ÁCIDO

GRUPO CARACTERÍSTICO. La naturaleza de las moléculas.

La presencia de un átomo, grupo de átomos, ion o grupo neutro en una molécula puede modificar el comportamiento químico del compuesto. Cuando esto sucede dicho átomo, grupo de átomos, ion o grupo neutro se llama grupo característico o funcional. El grupo funcional es una parte de la molécula que caracteriza a una función química o “modo de reacción”. Por ejemplo: si a la molécula de HCl, un ácido, le cambias el catión H+ por el ion Na+ ya no tendrás un ácido sino una sal (NaCl). Si cambiamos el ion H+ por (OH-) tendremos en este caso una base (NaOH), compuesto que reacciona de un modo totalmente distinto. Si por otro lado cambiamos el ion H+ por (O-2) tendremos un óxido (Na2O). El concepto de grupo funcional es muy útil en química orgánica pero también ayuda en la nomenclatura inorgánica.

PRINCIPALES SUSTANCIAS INORGANICAS.

Las sustancias inorgánicas se suelen clasificar en los siguientes grupos característicos:

a) Hidruros metálicos.b) Hidróxidos.c) Óxidos.d) Ácidos.e) Sales.f) Compuestos del Carbono.

Las características de cada grupo son las siguientes:

a) HIDRUROS. Son compuestos formados principalmente con iones metálicos de la familia IA y IIA unidos al ion hidruro (H-1).

Ejemplos: LiH, CaH2, KH, SrH2, RbH, RaH2, etc.

Nota que se escribe primero el catión (+, Li+, Ca+2, etc.) y luego el ion característico hidruro (H-) a la derecha.

b) HIDRÓXIDOS. Son compuestos formados con metales, o iones positivos y el grupo característico (OH-) llamado ion hidróxido.

Ejemplos: Cu(OH)2, NaOH, NH4OH, Fe(OH)3, Sn(OH)4, etc.

En este caso el OH se escribe a la derecha. Sus principales propiedades son las siguientes:

Poseen un sabor amargo característico. No reaccionan con los metales. Sus disoluciones conducen la electricidad, liberan iones OH- en disolución. Cambian el papel tornasol a azul. Neutralizan los ácidos. Son irritantes para la piel y tienen tacto jabonoso.

c) ÓXIDOS. Son compuestos formados con un elemento de la tabla periódica unido al ion característico óxido (O-2). Se clasifican óxidos básicos y óxidos ácidos.

Óxidos Básicos (Óxidos Metálicos).Son compuestos formados por un metal y el ion (O-2).Ejemplos: K2O, Al2O3, Cu2O, Sc2O3, Fe2O3, etc.

Óxidos Ácidos (Óxidos No metálicos).Son compuestos formados por un no metal y el ion (O-2).Ejemplos: CO2, P2O5, Cl2O, SiO2, SO2, etc.

Sus principales propiedades son las siguientes: Hay óxidos en estado gaseoso, líquido y sólido a temperatura ambiente. Sus propiedades son muy diversas debido a la gran variedad de óxidos que se

pueden formar debido q que casi todos los elementos forman combinaciones estables con el oxígeno y muchos en varios estados de oxidación.

Presentan desde enlaces iónicos hasta covalentes. Son muy abundantes en la corteza terrestre. Se pueden sintetizar mediante procesos de oxidación.

d) ÁCIDOS. Son compuestos en cuya fórmula el ion hidrogeno (H -) se escribe en el lado izquierdo y un anión en el derecho. Se clasifican en hidrácidos y oxiácidos.

Hidrácidos. Son ácidos que no contienen oxígeno. Se originan a partir de los hidruros en contacto con agua.Ejemplos: H2S, HCl, HF, HCN, H2Te, HBr, etc.

Oxácidos. Son ácidos que sí contienen oxígeno.Ejemplos: HClO4, H2SO3, H3PO3, H2CO3, etc.

Sus principales propiedades son las siguientes: Reaccionan con los metales disolviéndolos y desprendiendo hidrogeno gaseoso. Reaccionan con los carbonatos disolviéndolos y desprendiendo CO2. Cambian la tonalidad de los indicadores ( a rojo el papel tornasol). Los hay sólidos o líquidos. Tienen un sabor agrio. Neutralizan las bases. En disolución acuosa tienen un pH menor que 7 a diferencia de las bases que

presentan un pH arriba de 7. Se disocian en agua produciendo cationes hidrógeno y el anión correspondiente.

e) SALES. Compuestos formados por un ion positivo (catión) unido a un ion negativo (anión).Sus principales propiedades son las siguientes:

Son compuestos iónicos formados por la unión de un catión con un anión. Forman cristales. Son solubles en agua donde se separaran los dos iones. Tienen puntos de fusión alto, baja dureza y baja compresibilidad. Fundidas o disueltas conducen la electricidad.

Se clasifican de manera general en: neutras, ácidas, básicas y dobles.

Sales Neutras. Formadas por un ion metálico (catión) unido a un ion negativo (anión). Las sales neutras se subdividen en sales binarias y oxisales.

I. Sales Binarias. Formadas por un ion metálico y uno no metálico. Ejemplos: LiCl, Al2S3, SnBr2, Ag3N, etc.

II. Oxisales. Formadas con ion metálico y un anión poliatómico que contiene oxígeno. Ejemplos: NaClO3, KMnO4, Na2CO3, AlPO4, etc.

Sales Ácidas. Sales formadas por ion metálico, un catión hidrógeno y un anión (se derivan de los ácidos en donde el ion metálico sustituye parcialmente a los hidrógenos).Ejemplos: NaHCO3, Ca(H2PO4)2, Al2(HAsO3)3, etc.En las sales ácidas el hidrógeno se escribe en medio de los iones positivos y negativos.

Sales Básicas. Son aquellas sales que además contienen el ion (OH-).Ejemplos: Bi(OH)2PO4, SrI(OH), FeCl(OH)2, etc.Si hay varios aniones se ordenan alfabéticamente según la primera letra del símbolo.

Sales dobles. Son oxisales formadas de dos iones metálicos diferentes y un ion negativo. Ejemplos: CaKPO4, KNaSO4, AlLi(ClO4)4, etc.Si hay varios cationes deben ordenarse alfabéticamente.

I. APLICACIONES DE LOS HIDRUROS.

Como se comento el hidrógeno se combina con muchos elementos para formar hidruros binarios. Algunos de los hidruros con aplicaciones industriales interesantes son:

Fórmula Nombre Químico Uso o aplicaciónLiH Hidruro de Litio Agente reductor; desecante; generadores de hidrógeno

BeH2 Hidruro de berilio Con el agua desprende hidrógeno, teóricamente mejora el impulso de los combustibles de los cohetes de propulsión

CaH2 Hidruro de CalcioObtención de metales raros a partir de sus óxidos; agente

secante de líquidos y gases; obtención de hidrógeno y síntesis orgánica

II. APLIACIONES DE HIDRÓXIDOS.

Los hidróxidos de los metales alcalinos son los más básicos de la tabla periódica. Los dos hidróxidos de mayor importancia industrial son el hidróxido de sodio (NaOH) y el de potasio (KOH) producidos en enormes cantidades mediante electrolisis de la salmuera. Algunos de los hidróxidos con aplicaciones industriales interesantes son:

Fórmula Nombre Químico Nombre común Uso o aplicación

NaOH Hidróxido de Sodio Sosa cáustica Quita el cochambre de las estufas

KOH Hidróxido de potasio Potasa cáustica Fabricación de jabones, vidrio, tintas para imprimir

Mg(OH)2Hidróxido de

MagnesioLeche de magnesia

Contra la acidez estomacal (Phillips, Normex, Melox, Alkagel)

Ca(OH)2 Hidróxido de Calcio Cal apagadaSe usa en construcción al agregar agua a la cal;

en aditivo para alimentos en pequeñas cantidades

Al(OH)3Hidróxido de

Aluminio Gel de aluminio Medicamento contra la acidez estomacal (Melox,, Espaven Alcalino, Gelan Plus, Alkagel)

NH4OHNH3(ac)

Hidróxido de Amonio(disolución de

amoniaco)Amonia

Detergente (ajax), elimina las manchas de la ropa causadas por el uso de de productos que

inhiben el sudor

II. APLICACIONES DE ÓXIDOS.

Se conocen óxidos de todos los elementos de la tabla periódica excepto de los gases nobles ligeros. Algunos de los óxidos con aplicaciones interesantes son:

Fórmula Nombre Químico Nombre común Uso o aplicación

CaO Óxido de Calcio Cal viva En la construcción; como aditivo de alimentos; agente para el refinado del azúcar

TiO2 Óxido de Titanio (IV) Rutilo o blanco titanio

Base de la pintura blanca; estabilizador de ultravioleta (plásticos y bloqueadores

modernos)

ZnO Óxido de Zinc Blanco de españa Protección contra quemaduras de sol

ZrO2 Óxido de zirconio (IV) zirconia Material refractario; maquinas diesel de cerámica

CO2Óxido de Carbono

(IV)Dióxido de carbono

Uno de los contaminantes atmosféricos, bebidas gaseosas, extintores

N2OÓxido de Nitrógeno

(I) Gas hilaranteAnestésico débil, el paciente puede tener

sueños tan vívidos que los confunde con la realidad

SiO2 Óxido de Silicio Sílice o arena Para fabricar vidrio, cerámica, refractarios, talco

II. APLICACIONES DE LOS ÁCIDOS.

Algunos de los ácidos con aplicaciones más interesantes son:

Nombre Usos

Ácido ArsénicoH3AsO4

Cristales blancos, solubles en agua, etanol, glicerina y lejías. Comercialmente se encuentra en disolución; es venenoso y se usa en la

preparación de productos arsenicales.

Ácido BóricoH3BO3

Se usa para proteger materiales contra agentes atmosféricos y el fuego, en la preparación de boratos, en la industria de la porcelana y en

medicina como antiséptico débil.Ácido Carbónico

H2CO3Se encuentra en las bebidas gaseosas

Ácido Fosfórico Tiene aplicaciones en diversos productos técnicos, farmacéuticos,

H3PO4 alimentos, bebidas gaseosasÁcido Nítrico

HNO3Se emplea mucho en la industria; en medicina como disolución al 10%

Ácido SilícicoH2SiO3

Por su gran superficie de contacto tiene aplicación en la purificación de ceras y aceites, así como catalizador y en cromatografía

Ácido SulfúricoH2SO4

Se usa en una gran cantidad de procesos químicos, también como reactivo y en baterías de vehículos automotores.