FORMULACIN Y NOMENCLATURA Unidad 7 28112020 2 Contenidos

FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA Unidad 7 28/11/2020

2 Contenidos (1) 1. - Fórmulas empíricas y moleculares. 2. - Concepto de número de oxidación. 3. - Determinación del nº de oxidación 4. - Combinaciones binarias. Nomenclatura Stock y sistemática. 4. 1. Óxidos 4. 2. Combinaciones binarias con H. 4. 3. Sales binarias.

3 Contenidos (2) 5. - Hidróxidos y cianuros 6. - Ácidos oxácidos. Nomenclatura tradicional y sistemática. 7. - Sales. 7. 1. Sales ternarias. 7. 2. Sales ácidas.

4 Fórmulas químicas n n Empírica. Molecular. Semidesarrollada. Desarrollada o estructural.

5 Fórmula empírica n n Expresa mediante símbolos y subíndices los elementos que forman el compuesto y la relación mínima en que sus átomos e iones están presentes en él. Ejemplo: Ejemplo CH. – No existe ninguna molécula formada exclusivamente por un átomo de C y uno de H.

6 Fórmula molecular n n n Expresa mediante símbolos y subíndices los elementos que forman el compuesto químico y el nº de átomos de cada elemento que están presentes en una molécula de éste. NO PUEDE SIMPLIFICARSE. Ejemplos: Ejemplos C 6 H 6 (benceno), C 2 H 2 (etino) – Ambas sustancias tienen la fórmula empírica anterior (CH)

7 Fórmula desarrollada o estructural n n n Es una representación que indica la forma de unión de los átomos que constituyen el compuesto químico. Ejemplos: H–O–H. H H H H–C–C–C–O–H H H H

8 Fórmula semidesarrollada n Se utiliza preferentemente en química orgánica. Se desarroollan solo algunos enlaces (normalmente los que constituyen las cadenas). Ejemplo: La fórmula anterior sería: n CH 3–CH 2 OH n n n

9 Estado o número de oxidación n n Carga que tendría un átomo si todos su enlaces fueran iónicos (no es, pues, carga real). Los estados de oxidación positivos de los no-metales sólo se dan cuando se combinan con otro no metal más electronegativo (generalmente Oxígeno)

10 Principales números de oxidación de los elementos (A) Grupo 1: Grupo 2: Grupo 13: Grupo 14: Grupo 15: Grupo 16: Grupo 17: H: – 1, +1; Li, Na, K, Rb, Cs: Cs + 1 Be, Mg, Ca, Sr, Ba: Ba + 2 B: – 3, +3; Al: Al +3 C: – 4, +2, +4; Si: Si – 4, +4; Sn, Pb: Pb +2, +4 N: – 3, +1, +2, +3, +4, +5; P: – 3, +1, +3, +5; As, Sb: Sb – 3, +5 O: – 2; S, Se. Te: Te – 2, +4, +6 F: – 1: Cl, Br, I: I – 1; +1, +3, +5, +7

11 Principales números de oxidación de los elementos (B) Ti (Grupo 4): +4; V (Grupo 5): + 5 Cr (Grupo 6): +2, +3, +6 Mn (Grupo 7): +2, +3, +4, +6, +7 Fe (Gr. 8), Co (Gr. 9). Ni: Ni (Gr. 10): +2, +3 Pt, (Gr. 10) +2, +4 Cu +1, +2; Ag: Ag +1; Au: Au +1, +3 Grupo 11: Cu: Cd +2: Hg +1, +2 Grupo 12: Zn, Cd:

12 Estado de oxidación (E. O. ) en elementos, oxígeno e hidrógeno. n Los átomos de los elementos, formen moléculas con un átomo o con varios tienen E. O. = 0 – Ejemplo: Fe, H 2, P 4 n El oxígeno suele tener E. O. = – 2 – Excepto en O 2 (0) y peróxidos (-1) y óxidos de flúor (+2) n El hidrógeno suele tener E. O. = +1 – Excepto en H 2 (0) e hidruros (– 1)

13 Cálculo del estado de oxidación (E. O. ) n n n La suma de los E. O. de una molécula neutra es “ 0” y en el caso de un ion coincide con su carga. Ejemplo: Determinar el E. O. del S en el H 2 SO 4. Como es una molécula neutra: (+1)· 2 + E. O. (S) + (– 2)· 4 = 0 De donde despejando queda: E. O. (S) = +6

14 Ejemplo: Determinar el E. O. del cloro en las siguientes especies: Al. Cl 3, Li. Cl. O 2, HCl, Na. Cl. O 3, Cl. O–, Cl. O 4–. Llamaremos al E. O. (Cl) = x n n n Al. Cl 3 : Li. Cl. O 2 : HCl : Na. Cl. O 3 : Cl. O–: Cl. O 4–: +3 + 3 x = 0 x = – 1 +1 + x +(– 2) · 2 = 0 x = +3 +1 + x = 0 x = – 1 +1 + x + (– 2) · 3 = 0 x = +5 x + (– 2) = – 1 x = +1 x +(– 2) · 4 = – 1 x = +7

15 Tipos de nomenclatura n n n Tradicional (no la vamos a usar salvo en ácidos y sales que contengan oxígeno). Stock (se pone en números romanos entre paréntesis el estado de oxidación). Sistemática (IUPAC) (se ponen prefijos griegos: mono, di, tri. . . Indicando el número de átomos).

16 Compuestos binarios (formados sólo por dos átomos o grupos) n n n n Óxidos Peróxidos. Hidruros Sales binarias. Hidróxidos Cianuros. En la formulación se pone primero delante el elemento menos electronegativo

17 Óxidos n n n De un metal. De un no-metal. Peróxidos y óxidos dobles. Los óxidos metálicos tienen características básicas y forman hidróxidos al añadirles agua. Los óxidos no metálicos tienen caracteristicas ácidas y forman los ácidos oxácidos con agua.

18 Óxidos NOMENCLATURA STOCK Se pone primero el elemento menos electronegativo seguido del oxígeno. n Cuando el elemento tenga varios E. O. se indica éste entre paréntesis. EJEMPLOS n CO óxido de carbono (II) n Cu O óxido de cobre (I) 2 n Pb. O óxido de plomo (IV) 2 n Cl O óxido de cloro (VII) 2 7 n

19 Óxidos NOM. SISTEMÁTICA Se nombra con prefijo-óxido de prefijo-metal sólo en el caso de que el elemento tenga varios E. O. EJEMPLOS n CO monóxido de carbono n Cu 2 O óxido de dicobre n Pb. O dióxido de plomo 2 n Cl O heptóxido de dicloro 2 7 n

20 Peróxidos n n n EJEMPLOS Na 2 O 2 Ca. O 2 n n Son derivados del H 2 O 2 (agua oxigenada o peróxido de hidrógeno) por sustitución de los hidrógenos por metales. El anión O 22– no puede simplificarse. Se nombra como “peróxido de metal”. peróxido de sodio peróxido de calcio.

21 Hidruros n n De un metal. De un no-metal.

22 Hidruros metálicos (M + H) NOMENCLATURA STOCK n n Sólo se usa con los metales de transición. Cuando haya ambigüedad se pone el E. O. entre paréntesis. EJEMPLOS n Co. H 2 hidruro de cobalto (II) n hidruro de cobre (I) Cu. H

23 Hidruros metálicos NOM. SISTEMÁTICA n n n prefijo-hidruro de metal. EJEMPLOS hidruro de litio Li. H Sn. H 4 hidruro de estaño Co. H 2 dihidruro de cobalto Ca. H 2 hidruro de calcio Los metales del grupo 14 sólo tienen el E. O. = +4 al combinarse con H (o “– 4” los no-metales)

24 Hidruros no metálicos (H + no-metal) Hay varios de estos compuestos que tienen nombre propio: agua n NH 3 amoniaco n CH 4 metano n Si. H 4 silano n H 2 O n n PH 3 As. H 3 Sb. H 3 BH 3 fosfina arsina estibina borano

25 Hidruros no metálicos (H + no-metal) NOMENCLATURA ÚNICA No metal terminado en “uro” de hidrógeno. EJEMPLOS n SH 2 Sulfuro de hidrógeno n HCl cloruro de hidrógeno n HBr bromuro de hidrógeno n

26 Hidruros no metálicos n n Los hidruros no-metálicos de los grupos 16 y 17 cuando están disueltos en agua tienen características ácidas por lo que se llaman ácido no-metal terminado en “hídrico” Ejemplos: – HCl (ac): ácido clorhídrico – SH 2 (ac): ácido sulfhídrico

27 Nota: Nota El no-metal actúa con E. O. negativo Sales binarias (M + No-metal) NOMENCLATURA STOCK n n n No-metal terminado en “uro” de metal (E. O. ) (sólo en el caso de que el metal tenga más de uno) EJEMPLOS Li 2 S sulfuro de litio Fe. Cl 2 cloruro de hierro (II) Co 2 C carburo de cobalto (II) Al 2 Se 3 seleniuro de aluminio

28 Sales binarias (M + No-metal) NOM. SISTEMÁTICA n n n Prefijo+No-metal terminado en “uro” de prefijo+metal (sólo en el caso de que el metal tenga varios E. O. ) EJEMPLOS sulfuro de litio Li 2 S Fe. Cl 2 dicloruro de hierro Co 2 C carburo de dicobalto Al 2 Se 3 seleniuro de aluminio

29 Hidróxidos (M + OH) Cianuros (M + CN) n n n Hidróxidos: Hidróxidos Son combinaciones de un metal con grupos OH– (hidroxilo) (M+OH) Cianuros: Cianuros Son combinaciones de un metal con grupos CN– (cianuro) (M+CN) Aunque son compuestos ternarios se formulan igual que las sales binarias dado que tanto el OH–como el CN– son grupos de átomos que permanecen unidos.

30 Hidróxidos y Cianuros. NOM. STOCK. n n n n EJEMPLOS. Au. OH Hidróxido de oro (I) Na. OH Hidróxido de sodio Al(OH)3 Hidróxido de aluminio Sn(OH)4 Hidróxido de estaño (IV) HCN Cianuro de hidrógeno Na. CN Cianuro de sodio Fe(CN)2 Cianuro de hierro (II)

31 Hidróxidos y Cianuros. NOM. SISTEMÁTICA n n n n EJEMPLOS. Au. OH Monohidróxido de oro Na. OH Hidróxido de sodio Al(OH)3 Hidróxido de aluminio Sn(OH)4 Tetrahidróxido de estaño HCN (ac) Ácido cianhídrico Na. CN Cianuro de sodio Fe(CN)2 Dicianuro de hierro

32 Ácidos oxoácidos (Ha. Nb. Oc) (óxido no metálico + agua) n n n El E. O. del no-metal es el mismo que en el óxido. Sabiendo la fórmula se puede calcular fácilmente el E. O. del no-metal (o metal de transición) sabiendo que E. O. (H) = +1 y E. O. (O) = – 2. Los ácidos oxoácidos más corrientes tienen un sólo átomo de no-metal y 1 átomo de H los provenientes de óxidos nometálicos de grupos impares y 2 átomos de H los que provienen de grupos pares.

33 Ácidos oxoácidos NOMENC. TRADICIONAL. n n Es aceptada por la IUPAC. Se nombra anteponiendo la palabra “ácido” a los prefijos “hipo”, “per” o sin prefijo y los sufijos “oso” o “ico” según el E. O. del no-metal: Grupo 14 15 16 ácido hipo____oso +1 +2 ácido ____oso +2 +3 +4 ácido ____ico +4 +5 +6 ácido per___ico 17 +1 +3 +5 +7

34 Ejemplos de ácidos oxoácidos NOMENC. TRADICIONAL. n n n n n H 2 CO 3 HNO 3 H 2 SO 4 HCl. O 3 HBr. O H 2 Si. O 2 H 2 Se. O 2 HIO 4 HAs. O 2 n n n n n ácido carbónico ácido nítrico ácido sulfúrico ácido clórico ácido hipobromoso ácido silicioso ácido hiposelenioso ácido peryódico ácido arsenioso

35 Otros ácidos oxoácidos. n n Ácidos procedentes de metales de transición (E. O. superiores). Polihidratados: Se obtienen por adición de más de una molécula de agua sobre el óxido no-metálico. Diácidos: Se obtienen por adición de una molécula de agua sobre dos de óxido nometálico. Tioácidos: Se obtienen por sustitución de algún átomo de oxigeno del ácido por azufre.

36 Ácidos procedentes de metales de transición n n Algunos metales de transición tienen varios E. O. y actúan como metales con los inferiores y como no-metales con los superiores. Procedentes del cromo (Cr) – (E. O. =+6) H 2 Cr. O 4: ácido crómico. n Procedentes del manganeso (Mn) – (E. O. =+6) H 2 Mn. O 4: ácido mangánico – (E. O. =+7) HMn. O 4: ácido permangánico.

37 Ácidos polihidratados (óxido no-metálico + n H 2 O) n n “n” es 3 en no-metales de los grupos 13, 15 y 16; “n” es 2 en no-metales del grupo 14 (Si) y 5 en no-metales del grupo 17 (I). Se nombran anteponiendo el prefijo “orto” – Ejemplos: ácido ortotelúrico: Te. O 3 + 3 H 2 O H 6 Te. O 6 – ácido ortoperyódico: I 2 O 7 + 5 H 2 O H 10 I 2 O 12 H 5 IO 6

38 Ácidos polihidratados (cont) n n Hay “orto” ácidos que son más corrientes que los monohidratados (“meta”) y que suelen nombrarse sin especificar el prefijo “orto”, tales como el ácido fosfórico (H 3 PO 4) y el ácido silícico (H 4 Si. O 4) y el ácido bórico (H 3 BO 3) Sin embargo, se llama al HPO 3 ácido metafosforico, al H 2 Si. O 3 ácido metasilícico y al HBO 2 ácido metabórico.

39 Diácidos: n n Se obtienen por adición de una molécula de agua sobre dos de óxido no-metálico. Ejemplos : 2 SO 3 + H 2 O H 2 S 2 O 7 ácido disulfúrico 2 Cr. O 3 + H 2 O H 2 Cr 2 O 7 ácido dicrómico

40 Tioácidos: n n Se obtienen por sustitución de algún átomo de oxigeno del ácido por azufre. Ejemplos: H 2 S 2 O 3: ácido tiosulfúrico H 2 CSO 2: ácido tiocarbónico

41 Ácidos oxoácidos. NOM. SISTEMATICA n n Válida para oxoácidos normales, polihidratados, diácidos , tioacidos. . . Se pueden nombrar de dos formas distintas: Con ácido prefijo-oxo + prefijoelemento terminado en “ico” + (E. O. ) Con oxoanión [prefijo-oxo + prefijoelemento terminado en “ato” + (E. O. )] de hidrógeno.

42 Ejemplos de ácidos oxoácidos. NOM. SISTEMÁTICA Ejemplos: Nombrar: H 2 SO 4 – Tetraoxosulfato (VI) de hidrogeno – Ácido tetraoxosulfúrico (VI) n Nombrar: H 5 IO 6 – Hexaoxoyodato (VII) de hidrogeno – Ácido hexaoxoyódico (VII)

43 Sales oxoácidas (ternarias) NOMENC. TRADICIONAL. n n Es aceptada por la IUPAC. Se nombra utilizando los prefijos “hipo”, “per” o sin prefijo y los sufijos “ito” o “ato” según el E. O. del no-metal seguido del metal + (E. O) (sólo si es necesario): Grupo hipo____ito de M ____ato de M per___ato de M 14 15 +1 +2 +3 +4 +5 16 +2 +4 +6 17 +1 +3 +5 +7

44 Ejemplos de sales oxoácidas NOMENC. TRADICIONAL n n n n Na 2 SO 4 Ag. NO 3 Ca. CO 3 Cu(Br. O 2)2 Al 2(SO 2)3 KCl. O 4 Pb. Se. O 3 Mg 3(PO 4)2 sulfato de sodio nitrato de plata carbonato de calcio bromito de cobre (II) hiposulfito de aluminio perclorato de potasio selenito de plomo (II) ortofosfato de magnesio

45 Sales oxoácidas (ternarias) NOMENC. SISTEMÁTICA. n n Se nombra el oxoanión como prefijooxo + prefijo-elemento terminado en “ato” + (E. O. ) seguido del nombre del metal + E. O de éste (en caso de ser necesario). Cuando exista más de un oxoanión por molécula puede anteponerse los prefijos: bis, tris, tetrakis. . . para indicar el nº de oxoaniones.

46 Ejemplos de sales oxoácidas NOMENC. SISTEMÁTICA n n n n Na 2 SO 4 tetraoxosulfato (VI) de sodio Ag. NO 3 trioxonitrato (V) de plata Ca. CO 3 trioxocarbonato (IV)de calcio Cu(Br. O 2)2 dioxobromato (III) de cobre (II) bis[dioxobromato (III)] de cobre Al 2(SO 2)3 dioxosulfato (II) de aluminio KCl. O 4 tetraoxoclorato (VII) de potasio Pb. Se. O 3 trioxoseleniato (IV) de plomo (II) Mg 3(PO 4)2 tetraoxofosfato (V) de magnesio

47 Sales ácidas n n Se producen por la sustitución de alguno de los hidrógenos de los ácidos oxácidos por metales manteniendo algún átomo de H. Ejemplos: Ejemplos – Na. HCO 3 – Na. H 2 PO 4 – K 2 HPO 4

48 Sales ácidas NOMENC. SISTEMÁTICA n n n Se antepone al nombre del oxoanión el prefijo “hidrógeno” o “dihidrógeno” Ejemplos: Ejemplos Na. HCO 3 hidrógeno trioxocarbonato (IV) de sodio Na. H 2 PO 4 dihidrógeno tetraoxofosfato (V) de sodio K 2 HPO 4 hidrógeno tetraoxofosfato (V) de dipotasio