Generalidades sobre Formulación y Nomenclatura

Antes de comenzar a nombrar y formular compuestos es necesario establecer una serie de pautas y normas que permitan sistematizar la forma de escribir fórmulas y nombres de los distintos compuestos. Estas normas son estrictas y requieren ser seguidas al pie de la letra para conseguir entender y que nos entiendan cuando nombramos o formulamos compuestos.

También es importante conocer los sistemas que vamos a usar para nombrar los compuestos. En los siguientes apartados aprenderás cuáles son esas normas y qué tipos de nomenclatura son aceptadas.

1.1. Normas para escribir fórmulas

Para hacer la fórmula de un compuesto se escriben juntos los símbolos de los átomos, el más electronegativo a la derecha y el menos electronegativo a la izquierda, y un número al lado derecho del símbolo, en forma de subíndice. Este número indica la cantidad que hay de ese elemento. Por ejemplo el AlH₃ es una sustancia que contiene aluminio e hidrógeno en proporción 1:3, (observa que no es necesario poner el subíndice 1).
Cuando un subíndice afecta a más de un átomo se utilizan los paréntesis. Un ejemplo es el Ni(OH)₃,es una sustancia que contiene níquel, oxígeno e hidrógeno y se encuentran en la proporción 1:3:3.
En el caso de que escribamos iones, se debe escribir en primer lugar el número seguido del signo positivo “+” o negativo “-”. No se escribe el número 1, sólo el signo. Puede usarse un paréntesis para indicar que la carga afecta al conjunto de átomos que encierra el paréntesis.

Vamos a escribir algunos ejemplos:

Bien	K⁺	S^2-	HCl	MnO₂	(HCO₃)^- ; HCO₃^-	(OH)^- ; OH^-
Mal	K¹⁺	S^-2	ClH	O₂Mn	HCO₃^1-	OH^-1

Se puede indicar el estado de agregación de una sustancia usando (s) para sólido, (l) para líquido, (g) para gas y (ac) para disuelto. Debe escribirse inmediatamente al lado de la fórmula sin dejar espacio. Por ejemplo, NaCl(s) está bien y NaCl (s) está mal escrito.

1.2. Normas para escribir nombres

Existen tres sistemas de nomenclatura: composición, sustitución y adición. Estos sistemas tienen en común que usan afijos (sufijos, infijos y prefijos) que modifican los nombres de las sustancias.

Normas en el uso de prefijos multiplicadores.

Se usan los prefijos numerales latinos (ver tabla 1 en el eqpígrafe 2.) cuando denotamos átomos pero cuando nos referimos a grupos de éstos debemos usar los prefijos numerales griegos: bis (2), tris (3), tetrakis (4), pentakis(5), hexakis (6), etc.

Vamos a ver algunos ejemplos aclaratorios:

Ca(NO₂)₂	bis(nitrito) de calcio	Al usar el numeral griego debemos usar paréntesis para nombrar el grupo.
Cr₂(SO₄)₃	tris(sulfato) de dicromo	Si usamos el numeral latino se puede escribir sin usar el paréntesis.

El prefijo mono- es innecesario. Sólo se usa para enfatizar la estequiometría cuando se comentan sustancias relacionadas. Se suele llamar monóxido de carbono al CO (cuando se compara con el CO₂) pero el nombre óxido de carbono es totalmente correcto.

Los prefijos multiplicadores no son necesarios en las sustancias binarias si no existe ambigüedad. El Ca₃P₂, puede llamarse fosfuro de calcio y es igual de correcto que difosfuro de tricalcio y el MgBr₂ puede nombrarse como bromuro de magnesio o dibromuro de magnesio.

Al usar prefijos para escribir nombres de sustancias no se pueden eliminar letras. Por ejemplo, pentaóxido de difósforo(P₂O₅) no puede escribirse pentóxido de difósforo. Sólo está permitido el caso de monóxido (que también puede ser monoóxido).

Normas en el uso de números de oxidación y número de carga.

El uso del número de oxidación en el nombre de la sustancia debe hacerse en números romanos entre paréntesis y escrito inmediatamente al lado del nombre del elemento sin dejar espacio. El compuesto PbCl₄ se nombra cloruro de plomo(IV) y no cloruro de plomo (IV).

En el caso de compuesto iónicos se puede usar la carga del ión para nombrar el compuesto y se escribe entre paréntesis (primero el número y luego el signo) inmediatamente al lado del nombre del elemento sin dejar espacio. Para la sal iónica FeBr₂ es correcto bromuro de hierro(2+) y estarían mal escritos bromuro de hierro (2+) o bromuro de hierro(+2). Cuidado porque para nombrar de esta manera sí que hay que escribir el número uno: el CuCl hay que nombrarlo como cloruro de cobre(1+). Para usar este tipo de nomenclatura hay que estar seguro de que se trata de un compuesto iónico.
1.3. Tipos de nomenclatura
NOMENCLATURA DE COMPOSICIÓN.
También es llamada nomenclatura estequiométrica. Esta forma de nombrar está basada en qué tipo de átomos componen la molécula o compuesto. Esta nomenclatura sólo da información sobre qué tipo de átomos están en la sustancia y en qué proporción están.
La proporción en la que se encuentran los distintos átomos se puede expresar usando lo prefijos numerales, los números de oxidación e incluso el número de carga (para compuestos iónicos).
Veamos algunos ejemplos:

Fórmula	Nombre (Prefijos)	Nombre (Nº Oxidación)	Nombre (Nº Carga)
Hg₂Cl₂	Dicloruro de dimercurio	Cloruro de mercurio(I)	Cloruro de mercurio(1+)
PCl₅	Pentacloruro de fósforo	Cloruro de fósforo(V)	-
Fe₂O₃	Trióxido de dihierro	Óxido de hierro(III)	Óxido de hierro(3+)

Observa que no procede el nombre con el número de carga en el compuesto que no es iónico.

1.4. Números de oxidación

Los números de oxidación representan la carga aparente que tiene un átomo cuando se combina con otros para formar una molécula. No procede ahora ahondar en el porqué de esta definición sino que basta con aprenderse éstos para los átomos más comunes. En la siguiente tabla están recogidos los estados de oxidación de los elementos del sistema periódico. Si los miras detenidamente verás que en algunos casos se pueden obtener reglas que te ayuden a memorizarlos:

Los metales tienen números de oxidación positivos. Los no metales los pueden tener tanto positivos como negativos.

Observa que los metales de los grupos 1, 2 y 3 tienen estados de oxidación que coinciden con el número del grupo.

Los metales de los grupos 4, 5, 6 y 7 tienen varios números de oxidación pero, como mínimo, presentan el número de oxidación del grupo.

Desde el grupo 14 al 17 podemos saber el número de oxidación negativo que presentan sus elementos si restamos 18 al número de su grupo. Por ejemplo, para el grupo 15 sería 15 - 18 = 3-.

CÁLCULO DEL NÚMERO DE OXIDACIÓN.

Para conocer el número de oxidación de un átomo, ya sea aislado o formando parte de un molécula, podemos emplear las siguientes reglas:

1. El número de oxidación de los elementos en su estado natural es siempre 0, ya sean átomos aislados (Ni, K), moléculas diatómicas (Br₂, I₂) o poliatómicas (P₄, S₈).

2. El número de oxidación del oxígeno es 2-, excepto en los peróxidos (O₂)^2- que es 1- y 2+ en su combinación con el flúor.

3. El número de oxidación del hidrógeno es 1+ cuando está unido con átomos no metálicos y 1- cuando lo está a átomos metálicos.

4. El número de oxidación del flúor es siempre 1-.

5. Cuando los elementos de los grupos 15, 16 y 17 forman combinaciones binarias, usan el número de oxidación más bajo. Los elementos de los grupos 1, 2 y 3 siempre tienen estado de oxidación 1+, 2+ y 3+ respectivamente.

6. En un compuesto neutro, la suma de todos los números de oxidación debe ser cero. En un ion poliatómico, la suma de los números de oxidación debe ser igual a la carga neta del ion.

7. 2. Formulación y Nomenclatura en Química Inorgánica

8. Llamamos formulación a la forma de expresar la composición de una sustancia a partir de fórmulas y ya sabes que se deben seguir unas normas para escribirlas. La nomenclatura es el nombre que asociamos a cada fórmula y sabemos que también existen normas para ello. Cada nombre debe ser específico de una fórmula aunque una misma fórmula puede tener varios nombres, dependiendo del sistema de nomenclatura que usemos.

9. Cuando escribimos una fórmula debemos poner a la derecha el elemento más electronegativo y hacia la izquierda pondremos el resto de elementos en orden decreciente de esta propiedad. Fíjate en la imagen para ver cómo se establece este orden por convenio. El hidrógeno se sitúa delante del nitrógeno (¡Cuidado!).

Imagen 2. Elaboración propia.

10.

11. De manera general se puede decir que en las fórmulas debemos por a la izquierda el elemento que está más a la izquierda y abajo en la tabla periódica, y a la derecha el que está más a la derecha y arriba.

12. La forma de nombrar será siempre leyendo de derecha a izquierda. En el caso de la nomenclatura sistemática o estequiométrica usaremos los prefijos numerales latinos con el nombre de cada elemento.

13.

14. Tabla 1.

15. ATENCIÓN: Las vocales finales de estos prefijos no pueden suprimirse. La excepción a esta regla es la palabra monóxido (para no escribir monoóxido).

16.

17. La IUPAC, en sus recomendaciones de 2005, también acepta el sistema de Stock. En esta forma de nombrar se indican las proporciones estequiométricas de los elementos de un compuesto pero usando números romanos al final del nombre, (conviene recordar el modo de hacerlo en el epígrafe 1.2 de este tema).

18. Observa cómo se escriben los nombre de Stock en la siguente tabla:

19.

20. Se indica el número de oxidación de la especie que está escrita a la izquierda. Cuando el número de oxidación es único, como ocurre con el sodio (Na) que sólo tiene un estado de oxidación (1+), no se indica con números romanos.

2.1 Sustancias simples e iones simples

Las sustancias simples son las que están formadas por un único tipo de átomo. Dentro de este tipo de sustancias podemos encontrar los metales (Fe, Cu, Pt), los gases mono-atómicos (He, Ne) o las moléculas homonucleares (O₂, Cl₂, S₆, P₄, O₃) sustancias formadas por un solo elemento, aunque puedan tener más de un átomo.

Los metales o los gases mono-atómicos se nombran del mismo modo que el elemento que los compone. Diremos por tanto hierro(Fe), cobre (Cu), platino (Pt), helio (He) o neón (Ne). Las moléculas homonucleares se nombrarán usando el prefijo numeral que corresponda: dicloro (Cl₂), hexaazufre (S₆), tetrafósforo (P₄). Excepciones a esta regla serán el oxígeno (O₂) o el ozono (O₃) que la IUPAC acepta como nombres correctos dado que su extensión en otras ramas del saber es muy amplia.

Ante la duda recomendamos que se use siempre el prefijo numeral, de ese modo se obtiene un nombre sistemático que es aceptado por la IUPAC: dioxígeno o trioxígeno son correctos.

Iones

Un ión (o ion) es una partícula que posee carga eléctrica. En nuestro caso puede ser un átomo o grupo de átomos. Si la carga es negativa decimos que se trata de un anión, mientras que si la carga es positiva hablamos de catión.

Los aniones monoatómicos se nombran empleando el sufijo -uro al final del nombre del átomo al que se le eliminan las últimas vocales. Es una excepción el oxígeno, que se nombra como óxido. La carga del anión se indica con el número de carga pero se puede omitir si el anión presenta una única carga. En la siguiente tabla se relacionan los nombres de los aniones monoatómicos:

Fórmula	Nombre	Fórmula	Nombre
H^-	Hidruro(1-) o hidruro	Te^2-	Telururo(3-) o telururo
F^-	Fluoruro(1-) o fluoruro	N^3-	Nitruro(3-) o nitruro
Cl^-	Cloruro(1-) o cloruro	P^3-	Fosfuro(3-) o fosfuro
Br^-	Bromuro(1-) o bromuro	As^3-	Arsenuro(3-) o arsenuro
I^-	Yoduro(1-) o yoduro	Sb^3-	Antimonuro(3-) o antimonuro
O^2-	Óxido(2-) u óxido	C^4-	Carburo(4-) o carburo
S^2-	Sulfuro(2-) o sulfuro	Si^4-	Siliciuro(4-) o siliciuro
Se^2-	Selenuro(2-) o selenuro	B^3-	Boruro(3-) o boruro

En el caso de aniones homonucleares se usarán prefijos numerales que hagan referencia al número de átomos que componen el anión. Hay algunos nombres comunes para estos aniones que son aceptados por la IUPAC y que debemos conocer:

Fórmula	Nombre sistemático	Nombre aceptado
O₂^-	Dióxido(1-)	Superóxido
O₂^2-	Dióxido(2-)	Peróxido
I₃^-	Triyoduro(1-)
C₂^2-	Dicarburo(2-)	Acetiluro
S₂^2-	Disulfuro(2-)

Los cationes monoatómicos se nombran usando el nombre del elemento y el número de carga. Para los cationes no se debe omitir el número de carga aunque sea único: Na⁺ [sodio(1+)] ; Ni²⁺ [níquel(2+)] ; Ni³⁺ [níquel(3+)] ; Ca²⁺ [calcio(2+)].

Cuando se trata de cationes homonucleares habrá que usar el prefijo numeral que indique el número de átomos que constituye el catión y el número de carga. El catión más común de este tipo es el Hg₂²⁺ [dimercurio(2+)].

2.2 Compuestos binarios

Denominamos sustancias binarias a aquellas que están formadas por dos tipos de átomos distintos. No quiere decir que la molécula tenga sólo dos átomos sino que sólo la componen dos átomos de distinto tipo. Algunos ejemplos son: LiH, OF₂, NaCl.

Para formular este tipo de compuestos basta con escribir a la izquierda el elemento menos electronegativo y a la derecha el más electronegativo (hay que seguir el orden visto en la Imagen 2 del epígrafe 2). La suma de los estados de oxidación ha de ser cero, si se trata de una molécula, o igual a la carga de la combinación, si se trata de un ión. Vemos resueltos los ejemplos anteriores:

Nomenclatura de composición

La forma de nombrar será leyendo la fórmula de derecha a izquierda. Recuerda que hay tres modos de nomenclatura de composición: la que usa los prefijos numerales, la que usa el número de carga y la que usa el número de oxidación.
Prefijos numerales.
Empezaremos nombrando el elemento de la derecha y usaremos el sufijo -uro (la excepción es el oxígeno que se nombra como óxido), después debe aparecer la preposición "de" y por último el nombre del elemento de la izquierda. Cuando el subíndice es uno podemos omitir el prefijo mono.
Número de carga.
Esta forma de nombrar es válida para los compuestos iónicos y debemos estar seguros de que el compuesto tiene esa naturaleza y, por lo tanto, no es muy aconsejable. Seguimos la misma secuencia de antes pero después del nombre de cada elemento ponemos, entre paréntesis, la carga del ión. Recuerda que la carga de los aniones se puede omitir si no hay lugar a confusión pero no se puede hacer lo mismo con la carga del catión.
Número de oxidación.
Esta forma de nombrar se puede aplicar a cualquier combinación binaria y no tiene el problema que hemos visto con el número de carga. Lo que haremos es colocar al final del nombre, entre paréntesis y con números romanos, el número de oxidación del elemento escrito a la izquierda. Cuando no exista ambigüedad, debemos omitir el número de oxidación.
Fíjate en la siguiente tabla en la que se nombran las distintas moléculas de los tres modos, cuando es posible:

Tabla 2

Observa que no se ha nombrado el PCl₅ según el número de carga porque no es un compuesto iónico. También se han omitido los números de carga de los aniones en algunos casos o los números de oxidación. Esto se puede hacer siempre que no haya posibilidad de que el elemento actúe con un número de oxidación distinto.

Compuestos binarios (I)

Copia la tabla en tu libreta y complétala:

Las combinaciones binarias entre el oxígeno y los elementos del grupo 17, los halógenos, suponen una novedad que merece ser tratada despacio. Según el diagrama de electronegatividad que hemos utilizado, el oxígeno debe escribirse a la izquierda de la fórmula cuando se une a alguno de los halógenos. ¡Pero eso no quiere decir que su electronegatividad sea menor que la de ellos! El oxígeno es el segundo elemento más electronegativo pero aún así se debe escribir a la izquierda de la fórmula. Mira cómo quedarían algunas moléculas de este tipo:

(O²⁺F₂^-) → OF₂ : Difluoruro de oxígeno o fluoruro de oxígeno(II)

(O^2-Cl₂⁺) → OCl₂ : Dicloruro de oxígeno o cloruro de oxígeno(-II)

(O^2-Br₂⁺) → OBr₂ : Dibromuro de oxígeno o bromuro de oxígeno(-II)

Nomenclatura de adición

Esta forma de nombrar se parece mucho a la de composición pero, recuerda, no se emplean los números de oxidación. En las combinaciones binarias no se diferencia de la nomenclatura de composición que hemos visto, ya que sería como usar sólo los prefijos numerales, así que no abundaremos más en este tipo de nomenclatura en este apartado.

Nomenclatura de sustitución

En algunos compuestos binarios sí que existen diferencias importantes entre esta forma de nombrar y la nomenclatura de composición. En el epígrafe 1.3 vimos cómo era la nomenclatura de sustitución y en la siguiente tabla se ilustran algunos ejemplos más:

Los compuestos marcados en verde no son binarios pero sirven como ejemplo para entender cómo se usa la nomenclatura de sustitución. Los que están marcados en azul son iones (cationes) y también se pueden nombrar como derivados de los hidruros progenitores.

IMPORTANTE

Los peróxidos son compuestos que están formados por el grupo O₂^2- (grupo peróxido). En química inorgánica los más comunes son los formados con los alcalinos y alcalinotérreos (elementos de los grupos 1 y 2 respectivamente). Al formularlos es muy importante que se conserve el subíndice.

Observa cómo se formulan algunos peróxidos del grupo 1 y grupo 2:

Grupo 1. Li₂O₂ ; Na₂O₂ ; K₂O₂

Grupo 2. CaO₂ ; SrO₂ ; BaO₂

Para nombrarlos podemos hacerlo como peróxidos (peróxido de sodio / peróxido de bario) o usando los prefijos numerales (dióxido de disodio / dióxido de bario).

Un peróxido muy conocido es el peróxido de hidrógeno o dióxido de dihidrógeno (H₂O₂) que también se puede llamar agua oxigenada o dioxidano. Es muy usado a nivel industrial como decolorante pero es un producto muy reactivo y por lo tanto, a altas concentraciones, peligroso.

Con los elementos de los grupos 16 (S, Se y Te) y 17 (F, Cl, Br y I), y de acuerdo con el convenio de la IUPAC, el hidrógeno presenta número de oxidación 1+. Los compuestos que se forman son gases y debes seguir la norma general para formularlos. Para nombrarlos debes usar la nomenclatura sistemática.

Los compuestos del párrafo anterior, en disolución acuosa, se comportan como ácidos y se han nombrado tradicionalmente con la palabra "ácido" seguida del nombre del elemento con la terminación -hídrico.

La IUPAC desaconseja el uso de este tipo de nombres que expresan la "funcionalidad" de un compuesto pero no está de más que los conozcas porque son muy comunes en la bibliografía química.

2.3 Compuestos ternarios

Son compuestos que están formados por tres átomos de distinta naturaleza. Al igual que vimos en las combinaciones binarias no quiere decir que los compuestos ternarios estén formados por tres átomos, pueden tener un número mayor de átomos pero tienen en común que están formados por tres elementos distintos. En este grupo veremos los hidróxidos, los oxoácidos y las oxosales.

Hidróxidos

Los hidróxidos son compuestos que tienen el grupo (OH)^- en su composición. Este grupo es el grupo hidróxido y tiene un número de oxidación -1. Parece claro que sólo podrán formar combinaciones de este grupo con iones positivos (cationes). Vamos a estudiar la combinación del anión hidróxido con cationes metálicos y veremos que no presentan dificultad alguna en la formulación y nomenclatura.

Para formular: Pondremos el símbolo del metal siempre a la izquierda y el grupo (OH)^- a la derecha. Después ajusta los subíndices para que la suma de las cargas sea cero. Cuando el subíndice es uno no se escribe el paréntesis para el grupo hidróxido.

Para nombrar: Leemos de derecha a izquierda la fórmula. Se empieza nombrando el grupo (OH)- seguido de la preposición "de" y luego el nombre del metal. Si existen subíndices debes usar los prefijos numerales. En la siguiente tabla puedes ver algunos ejemplos:

Puedes usar cualquiera de las nomenclaturas de composición porque todas ellas son igual de válidas. Observa que cuando el catión metálico sólo puede presentar un estado de oxidación no es necesario escribirlo en la nomenclatura del número de oxidación pero sí en la de los números de carga.

Ejercicio 2: Nomenclatura y formulación.

Nombra y formula los compuestos de las tablas. Recuerda que puedes nombrar como quieras porque cualquiera de los nombres que has aprendido es tan válido como otro.

TABLA 1
Fórmula	Nombre	Nombre	Fórmula
AlCl₃		Cloruro de magnesio
BaCrO₄		Hidrogenosulfito de amonio
CaCO₃		Bromosilano
SnO₂		Hidroxidooxidonitrógeno
MgO		Heptaoxidodicromato de sodio
NH₄H₂PO₄		Fosfato de aluminio
CuBr₂		Pentafluoruro-l⁵-Fosfano
As₂O₃		Dióxido de dihidrógeno
CdBr₂		Yoduro de plata
CoCl₂		Manganato de paladio(II)
Al₂O₃		Trihidruro de escandio
BaF₂		Cloruro de amonio
Ca₃(PO₄)₂		Sulfato de calcio
Sr(OH)₂		Bromuro de cobre(1+)
NH₄HCO₃		Óxido de cromo(VI)
NH₄ClO₄		Dihidrogenofosfito de plata
CuO		Silicato de plomo(II)
BaCl₂		Tetraoxidoantimonato(3-)
CdSO₄		Dihidrogeno(heptaoxidodicromato)
SnCl₂		Sulfato de cromo(III)
Sb₂O₃		Nitrito de plomo(II)
BaSO₃		Hidruro de cinc

TABLA 2
Fórmula	Nombre	Nombre	Fórmula
CS₂		Carbonato de litio
MgBr₂		Ácido bromhídrico
SO₂		Nitruro de bario
NH₄Br		Tris(tetraoxidocromato) de dihierro
Al(NO₃)₃		Trioxidosulfato(2-) de plomo(4+)
Ba(OH)₂		Ácido clórico
CrCl₃		Dihidroxidooxidoazufre
CaHPO₄		Yodito de litio
SrCO₃		Hexaoxidodisulfato(2-)
(NH₄)₂S		Hidróxido de manganeso(IV)
Ba(BrO₂)₂		Trióxido de azufre
Pd(NO₃)₄		Fluoruro de níquel(2+)
CoCO₃		Tetrahidruro de plomo
MgCrO₄		Cloroalumano
CaWO₄		Hidrogeno(dioxidoclorato)(1-) de mercurio(2+)
Al₂(SO₄)₃		Selenuro de bario
Be(NO₃)₂		Ácido bórico
CF₄		Hipoyodito de hierro(II)
P₂O₅		Monóxido de nitrógeno
(NH₄)₂CrO₄		Trihidróxido de titanio
Na₂O₂		Dicloro
Au(OH)₃		Peróxido de plata

Nombra todos los compuestos que aparecen en la siguiente tabla:

Colección nº 4

Formula todos los compuestos que están en la tabla siguiente:

Ciencias naturales Quimica-UPB

viernes, 27 de mayo de 2011

Aprendiendo paso a paso para nombrar compuestos químicos.