Nomenclatura y Formulación Química- Anguiano Cristobal Julio

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  • 1. © Julio Anguiano Cristóbal NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICA Página 1 de 22 Números de oxidación y reglas de asignación Combinaciones binarias del H y del O Compuestos oxigenados Metal-no metal y no metal-no metal Alcoholes Ácidos inorgánicos Fenoles Iones: cationes y aniones Alcoxi y fenoxi (radicales de alcoholes y fenoles) Peróxidos, hiperóxidos y ozónidos. Sales de alcoholes y fenoles Hidróxidos Éteres o alcoxialcanos Sales de ácidos inorgánicos Aldehídos Hidrocarburos. Cetonas Alcanos de cadena lineal y ramificados Radicales de aldehídos y cetonas (Alcanoilo o Acilo) Alcanos cíclicos Ácidos carboxílicos y derivados Halo-alcanos Sales de ácidos carboxílicos Alquenos Ésteres o alcanoatos de alquilo Alquenilos o radicales con doble enlace Radical éster (Alcoxicarbonilo y Aciloxi). Alquenos cíclicos Compuestos nitrogenados Alquinos Aminas y sales de amonio Alquinilos o radicales con triple enlace Nitrilos o cianuros Hidrocarburos con dobles y triples enlaces Nitroderivados Hidrocarburos aromáticos Amidas Ejercicios de nomenclatura y formulación química Introducción: Para aprender correctamente y de la forma más rápida la nomenclatura y formulación quí- mica son imprescindibles los siguientes puntos 1º) Saber los símbolos de todos los elementos químicos de la Tabla Periódica. 2º) Saber los elementos que están incluidos en los 18 grupos de la Tabla Periódica. 3º) Localizar cualquier elemento químico en su grupo correspondiente. 4º) Saber qué elementos son metales y cuáles son no metales. 5º) Conocer el significado y los números de oxidación de los elementos químicos. Concepto de número de oxidación: Definición: “El número de oxidación de un elemento es un concepto empírico definido co- mo la carga iónica efectiva obtenida por exagerar el desplazamiento de los electrones en un en- lace covalente y suponiendo que la transferencia es completa. Ejemplo: El compuesto cloruro de hidrógeno o ácido clorhídrico HCl está formado por los átomos H y Cl unidos mediante un par de electrones, uno procedente del H y el otro del Cl. Se re- presenta electrónicamente por H:Cl, y el Cl atrae a los electrones de enlace con más intensidad que el H, debido a que tiene una carga nuclear mayor (Z=17) que el H (Z=1). El resultado es que estos se desplazan hacia el Cl. Es decir, hay un desplazamiento parcial de los electrones hacia el átomo de Cl. Este fenómeno lo representamos mediante H+Cl- y decimos que el número de oxida- ción del H es +1 y que el número de oxidación del Cl es -1. Hay que tener presente que El número de oxidación de los elementos químicos en los compuestos no tiene por qué ser siempre el mismo. El número de oxidación de un elemento químico, en un determinado compuesto, se asigna aplicando las reglas que vamos a ver posteriormente. Las reglas, se basan en las ideas que los químicos han desarrollado sobre el proceso que siguen los átomos en las moléculas compartiendo sus electrones. Las reglas se aplican en el orden dado y debemos parar cuando se halla obtenido el número de oxidación, ya que una regla posterior podría contradecir una anterior. Las reglas llevan implícitos los dos puntos siguientes: 1. El número de oxidación de una sustancia elemental o elemento químico es cero. 2. El número de oxidación de un ion monoatómico es igual al número de carga del ion. Reglas para asignar el número de oxidación: 1ª) La suma de los números de oxidación de todos los átomos, en las especies químicas, es igual a su carga total. 2ª) Los átomos en su forma elemental tienen un número de oxidación 0.
  • 2. © Julio Anguiano Cristóbal NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICA Página 2 de 22 3ª) Para los elementos: a) del grupo 1 (I) tienen número de oxidación +1; b) del grupo 2 (II) tie- nen número de oxidación +2; c) del grupo 13 (excepto el B) tienen número de oxidación +3 para iones M3+; d) del grupo 14 (excepto C y Si) tienen número de oxidación +4 para M4+ y +2 para M2+. 4ª) Para el H el número de oxidación es +1 en su combinación con los no metales y -1 en su combinación con metales. 5ª) Para el F el número de oxidación es -1 en todos sus compuestos. 6ª) Para el O los números de oxidación son: a) -2 a menos que se combine con el F; b) -1 en los peróxidos (O2)2-; c) -½ en superóxidos (O2)1-; d) -1/3 en ozónidos (O3)1-. El número de oxidación del carbono en los compuestos formados por la unión de varios átomos de C se determina de la siguiente forma: el C es cero respecto a otro C, negativo respecto al H y positivo respecto a los grupos que contengan O y N. Así, el H tiene un número de oxidación +1, el O tiene -2 y en los peróxidos -1, el N tiene -3 en aminas y +3 en nitrocompuestos. Podemos establecer una serie de reglas para escribir los números de oxidación para los átomos de carbono: 1ª) Para obtener el número de oxidación del átomo de carbono, restamos el número de enlaces al hidrógeno del número de enlaces al oxígeno. Esto significa que por ejemplo para el carbono car- bonilo, que tiene un doble enlace C=O, debemos contar los dos enlaces. Así para el acetaldehído, el átomo de carbono carbonilo tiene un número de oxidación de +1, y el carbono metílico tiene un número de oxidación de –3. Es importante hacer notar que los dos carbonos metílicos en el aceta- to de etilo no tienen el mismo número de oxidación, uno es de –3 y el otro de -2. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )3 3 2 3 3 3 1 3 O O H C C H H C C O C H − − − + + − − − − − 2ª) Los enlaces entre carbono y nitrógeno son tratados exactamente como enlaces entre carbono y oxígeno, ya que son más electronegativos que el carbono. En un enlace entre dos átomos de igual electronegatividad, como dos átomos de carbono, los electrones se considera que están comparti- dos por igual. Representación de las fórmulas: En los compuestos binarios, la fórmula del compuesto está formada por dos elementos, y se escribe como se encuentran en la Tabla Periódica de los Elemen- tos, es decir, a la izquierda el que tiene número de oxidación positivo y a la derecha el negativo. Combinaciones binarias del hidrógeno.- Son las combinaciones del H con otro elemento de la tabla periódica. Se dividen en tres ti- pos: hidrácidos, hidrógeno con otros no metales y hidruros metálicos Hidrácidos: combinaciones del H con los elementos no metálicos F, Cl, Br, I, S, Se y Te. 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 telururo de hidrógeno ácido telurhídrico Hidrógeno con otros no metales: NH3 amoniaco trihidruro de nitrógeno PH3 fosfina trihidruro de fósforo AsH3 arsina trihidruro de arsénico SbH3 estibina trihidruro de antimonio CH4 metano SiH4 silano
  • 3. © Julio Anguiano Cristóbal NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICA Página 3 de 22 Hidruros metálicos: LiH hidruro de litio NaH hidruro de sodio KH hidruro de potasio BeH2 hidruro de berilio MgH2 hidruro de magnesio CaH2 hidruro de calcio AlH3 hidruro de aluminio GaH3 hidruro de galio GeH4 hidruro de germanio SnH4 hidruro de estaño PbH4 hidruro de plomo Los hidruros de los metales de transición, preferentemente los de los grupos IIIB (grupo del Sc ó 3) a VIII (grupo del Ni ó 10), difieren bastante de los hidruros anteriores. La mayoría de ellos más que tratarse de verdaderos hidruros suelen ser compuestos de oclusión del H dentro de las redes metálicas y no llegan a tener una composición estequiométrica razonable, a excepción de algunos casos como el UH3. Combinaciones binarias del oxígeno.- El oxígeno es un elemento químico que se combina con casi todos los elementos de la tabla periódica. El número de oxidación del O en los óxidos es -2 (excepto con el F que es +2) y en los peróxidos es -1. (CaO ; BaO2 ; OF2). Sus combinaciones bina- rias se conocen con el nombre de óxidos y se formulan escribiendo el oxígeno a la derecha de la fórmula. Fórmula Nombre sistemático Nombre según Stock Li2O óxido de litio óxido de litio K2O óxido de potasio óxido de potasio MgO óxido de magnesio óxido de magnesio CaO óxido de calcio óxido de calcio Sc2O3 trióxido de diescandio óxido de escandio(III) TiO2 dióxido de titanio óxido de titanio(IV) V2O5 pentóxido de divanadio óxido de vanadio(V) Cr2O3 trióxido de dicromo óxido de cromo(III) CrO3 trióxido de cromo óxido de cromo(VI) MnO óxido de manganeso óxido de manganeso(II) MnO2 dióxido de manganeso óxido de manganeso(IV) FeO óxido de hierro óxido de hierro(II) Fe2O3 trióxido de dihierro óxido de hierro(III) CoO óxido de cobalto óxido de cobalto(II) Co2O3 trióxido de dicobalto óxido de cobalto(III) Cu2O óxido de dicobre óxido de cobre(I) CuO óxido de cobre óxido de cobre(II) B2O3 óxido de boro óxido de boro CO óxido de carbono óxido de carbono(II) CO2 dióxido de carbono óxido de carbono(IV) N2O óxido de dinitrógeno óxido de nitrógeno(I) NO óxido de nitrógeno óxido de nitrógeno(II) N2O3 trióxido de dinitrógeno óxido de nitrógeno(III) NO2 dióxido de nitrógeno óxido de nitrógeno(IV) N2O4 tetróxido de dinitrógeno N2O5 pentóxido de dinitrógeno óxido de nitrógeno(V) SO2 dióxido de azufre óxido de azufre(IV) SO3 trióxido de azufre óxido de azufre(VI)
  • 4. © Julio Anguiano Cristóbal NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICA Página 4 de 22 Cl2O óxido de dicloro óxido de cloro(I) ClO2 dióxido de cloro óxido de cloro(IV) Otras combinaciones binarias.- Metales y no metales: La fórmula se escribe colocando el metal a la izquierda y el no metal a la derecha. Igual que se encuentran en la tabla periódica, es decir, los metales a la izquierda y los no metales a la derecha. Se nombran empezando por el no-metal con el sufijo -uro. Fórmula Nombre sistemático Nombre según Stock CaF2 difluoruro de calcio fluoruro de calcio FeCl2 dicloruro de hierro cloruro de hierro(II) FeCl3 tricloruro de hierro cloruro de hierro(III) CuBr bromuro de cobre bromuro de cobre(I) CuBr2 dibromuro de cobre bromuro de cobre(II) MnS sulfuro de manganeso sulfuro de manganeso(II) MnS2 disulfuro de manganeso sulfuro de manganeso(IV) V2S5 pentasulfuro de divanadio sulfuro de vanadio(V) Mg3N2 dinitruro de trimagnesio nitruro de magnesio CrB boruro de cromo boruro de cromo(III) Ni2Si siliciuro de diníquel siliciuro de níquel(II) K2Se seleniuro de dipotasio seleniuro de potasio Ni2Si siliciuro de diníquel siliciuro de níquel(II) Hg3N2 dinitruro de trimercurio nitruro de mercurio(II) SbF3 trifluoruro de antimonio fluoruro de antimonio(III) No metal con no metal: Estas combinaciones se nombran igual que las anteriores, es decir, aña- diendo la terminación -uro al elemento que esté escrito a la derecha. Debe colocarse a la de- recha el que esté más a la derecha en la siguiente secuencia (más a la derecha en la Tabla Perió- dica) o más arriba en un grupo: Rn, Xe, Kr, Ar, Ne, He, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, F Fórmula Nombre sistemático Nombre según Stock BrF fluoruro de bromo fluoruro de bromo(I) BrF3 trifluoruro de bromo fluoruro de bromo(III) BrCl cloruro de bromo cloruro de bromo(I) IBr3 tribromuro de yodo bromuro de yodo(III) IF7 heptafluoruro de yodo fluoruro de yodo(VII) SF4 tetrafluoruro de azufre fluoruro de azufre(IV) NCl3 tricloruro de nitrógeno cloruro de nitrógeno(III) SiC carburo de silicio carburo de silicio BP fosfuro de boro fosfuro de boro As2Se3 triseleniuro de diarsénico seleniuro de arsénico(III) CS2 disulfuro de carbono sulfuro de carbono Si3N4 tetranitruro de trisilicio nitruro de silicio B2S3 trisulfuro de diboro sulfuro de boro Ácidos Inorgánicos.- Los ácidos inorgánicos los podemos dividir en hidrácidos, ya vistos, y oxoácidos. Los oxoácidos tienen de fórmula general HaXbOc siendo X un elemento no metálico y a veces un metal de transición que se encuentra en estado de oxidación elevado. Para calcular el número de oxidación del elemento X, en el oxoácido, que ha de ser positi- vo, consideramos que cada átomo de O tiene número de oxidación -2 y que cada átomo de H tiene +1. Es decir: nº de oxidación del átomo X=(2·c-a)/b
  • 5. © Julio Anguiano Cristóbal NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICA Página 5 de 22 Si X es halógeno o del grupo 17: Fórmula Nombre tradicional Nombre funcional Nombre sistemático HClO ácido hipocloroso ácido oxoclórico(I) oxoclorato(I) de hidrógeno HBrO ácido hipobromoso ácido oxobrómico(I) oxobromato(I) de hidrógeno HIO ácido hipoyodoso ácido oxoyódico(I) oxoyodato(I) de hidrógeno HClO2 ácido cloroso ácido dioxoclórico(III) dioxoclorato(III) de hidrógeno HClO3 ácido clórico ácido trioxoclórico(V) trioxoclorato(V) de hidrógeno HBrO3 ácido brómico ácido trioxobrómico(V) trioxobromato(V) de hidrógeno HClO4 ácido perclórico ácido tetraoxoclórico(VII) tetraoxoclorato(VII) de hidrógeno Sufijos (-oso, -ico) y prefijos (hipo-, per-, meta- y orto-) ― Cuando un elemento presenta dos estados de oxidación, se utiliza la terminación -oso pa- ra señalar aquel compuesto en el que el elemento principal actúa con el número de oxida- ción menor, y se añade la terminación -ico cuando es la superior. ― Cuando un elemento puede actuar con más de dos estados de oxidación se utilizan los prefijos hipo- (del griego hypo que significa inferior) para la más inferior y per- (del griego hyper que significa superior) para la más superior. ― Los prefijos meta- y orto- no indican diferencias en los estados de oxidación sino la canti- dad de agua que contienen. El prefijo meta- se utiliza para indicar que el ácido es el que tie- ne menor contenido en agua y el prefijo orto- para indicar el que tiene mayor contenido en agua. Los ácidos HIO4 y H5IO6 se diferencian en el contenido de agua, el primero se llama metaperyódico y el segundo ortoperyódico. ― El prefijo di- se utiliza cuando el número de átomos del elemento principal es el doble. Fórmulas Nombre tradicional Nombre funcional Nombre sistemático H2SO3 ácido sulfuroso ácido trioxosulfúrico(IV) trioxosulfato(IV) de hidrógeno H2SO4 ácido sulfúrico ácido tetraoxosulfúrico(VI) tetraoxosulfato(VI) de hidrógeno H2SeO3 ácido selenioso ácido trioxoselénico(IV) trioxoseleniato(IV) de hidrógeno H2SeO4 ácido selénico ácido tetraoxoselénico(VI) tetraoxoseleniato(VI) de hidrógeno H2Se2O7 ácido diselénico ácido heptaoxodiselénico(VI) heptaoxodiseleniato(VI) de hidróge- no H2TeO3 ácido teluroso ácido trioxotelúrico(IV) trioxotelurato(IV) de hidrógeno HNO2 ácido nitroso ácido dioxonítrico(III) dioxonitrato(III) de hidrógeno HNO3 ácido nítrico ácido trioxonítrico(V) trioxonitrato(V) de hidrógeno H3PO4 ácido fosfórico ácido tetraoxofosfórico(V) tetraoxofosfato(V) de hidrógeno H3AsO4 ácido ortoarsénico ácido tetraoxoarsénico(V) tetraoxoarseniato(V) de hidrógeno H3AsO3 ácido ortoarsenioso ácido trioxoarsénico(III) trioxoarseniato(III) de hidrógeno H2CO3 ácido carbónico ácido trioxocarbónico(IV) trioxocarbonato(IV) de hidrógeno H4SiO4 ácido ortosilícico ácido tetraoxosilícico(IV) tetraoxosilicato(IV) de hidrógeno H3BO3 ácido ortobórico ácido trioxobórico(III) trioxoborato(III) de hidrógeno H2MnO4 ácido mangánico ácido tetraoxomangánico(VI) tetraoxomanganato(VI) de hidrógeno HMnO4 ácido permangáni- co ácido tetraoxomangáni- co(VII) tetraoxomanganato(VII) de hidróge- no H2CrO4 ácido crómico ácido tetraoxocrómico(VI) tetraoxocromato(VI) de hidrógeno H2Cr2O7 ácido dicrómico ácido heptaoxodicrómico(VI) heptaoxodicromato(VI) de hidrógeno H2MoO4 ácido molibdico ácido tetraoxomolíbdico(VI) tetraoxomolibdato(VI) de hidrógeno H2WO4 ácido wolfrámico ácido tetraoxowolfrámico(VI) tetraoxowolframato(VI) de hidrógeno Ácidos con enlaces carbono-nitrógeno: H-C≡N ácido cianhídrico; H-O-C≡N ácido ciánico; H-N=C=O ácido isociánico Reglas para ayudar a formular: Una vez conocidos los estados de oxidación más usuales a) Prestar atención al sufijo (-oso, -ico) y al posible prefijo (hipo-, per-) del compuesto que nos da el estado de oxidación del elemento. Por ejemplo, el ácido perclórico es un ácido en el que el Cl tiene el estado de oxidación superior (VII ó +7).
  • 6. © Julio Anguiano Cristóbal NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICA Página 6 de 22 b) Tener en cuenta que los prefijos meta- y orto- indican distinto grado de hidratación y que los prefijos di- o piro-, tri-, tetra-, etc.., nos indican el grado de polimerización. Iones: cationes y aniones.- Cationes: Son las especies químicas cargadas positivamente. Cuando un átomo pierde electrones de la capa de valencia adquiere una carga neta positiva. Aniones: Son las especies químicas car- gadas negativamente. Los más simples son los monoatómicos que proceden de la ganancia de uno o más electrones. Cationes Nombre Aniones Nombre H+ ion hidrógeno H- Ion hidruro Li+ ion litio F- Ion fluoruro Cu+ ion cobre(I) Br- Ion bromuro Cu2+ ion cobre(II) I- Ion yoduro Fe2+ ion hierro(II) S2- Ion sulfuro Fe3+ ion hierro(III) Se2- ion seleniuro NO+ catión monooxonitrógeno(III) ó catión nitrosilo Te2- ion telururo (NO2)+ catión dioxonitrógeno(V) ó catión nitroilo N3- ion nitruro VO+ catión monooxovanadio(III) P3- ion fosfuro VO2+ catión monooxovanadio(IV) C4- ion carburo VO3+ catión monooxovanadio(V) Si4- ion siliciuro (UO2)+ ion dioxouranio(V) B3- ion boruro (UO2)2+ ion dioxouranio(VI) (O2)2- ion peróxido H3O+ ion oxonio (O2)- ion hiperóxido (PH4)+ ion fosfonio (O3)- ion ozónido (NH4)+ ion amonio (nitronio) (N3)- ion aziduro H3S+ ion sulfonio Aniones Nombre tradicional Nombre sistemático ClO- ion hipoclorito ion monooxoclorato(I) (ClO2)- ion clorito ion dioxoclorato(III) (ClO3)- ion clorato ion trioxoclorato(V) (ClO4)- ion perclorato ion tetraoxoclorato(VII) (SO3)2- ion sulfito ion trioxosulfato(IV) (SO4)2- ion sulfato ion tetraoxosulfato(VI) (S2O7)2- ion disulfato ion heptaoxodisulfato(VI) (CrO4)2- ion cromato ion tetraoxocromato(VI) (Cr2O7)2- ion dicromato ion heptaoxodicromato(VI) (MnO4)2- ion manganato ion tetraoxomanganato(VI) (MnO4)- ion permanganato ion tetraoxomanganato(VII) (BO3)3- ion ortoborato ion trioxoborato(III) (SiO4)4- ion ortosilicato ion tetraoxosilicato(IV) (PO4)3- ion ortofosfato ion tetraoxofosfato(V) (IO6)5- ion ortoperyodato ion hexaoxoyodato(VII) (NO2)- ion nitrito ion dioxonitrato(III) (NO3)- ion nitrato ion trioxonitrato(V) (HSO4)- ion hidrógenosulfato ion hidrógenotetraoxosulfato(VI) (HPO4)2- ion hidrógenofosfato ion hidrógenotetraoxofosfato(V) (H2PO4)- ion dihidrógenofosfato ion dihidrógenotetraoxofosfato(V) HO- ion hidróxido (PS4)3- ion tetratiofosfato(V)
  • 7. © Julio Anguiano Cristóbal NOMENCLATURA Y FORMULACIÓN QUÍMICA Página 7 de 22 Peróxidos, hiperóxidos y ozónidos.- Son compuestos que contienen los iones peróxido (O2)2-, hiperóxido (O2)- o bien el ion ozónido (O3)-. Ejemplos Fórmula Nombre tradicional Nombre sistemático H2O2 peróxido de hidrógeno dióxido de dihidrógeno K2O2 peróxido de potasio dióxido de dipotasio CuO2 peróxido de cobre(II) dióxido de cobre(II) CaO2 peróxido de calcio dióxido de calcio BaO2 peróxido de bario dióxido de bario ZnO2 peróxido de cinc dióxido de cinc NaO2 hiperóxido de sodio dióxido de sodio CaO4 hiperóxido de calcio tetraóxido de calcio MgO4 hiperóxido de magnesio tetraóxido de magnesio KO2 hiperóxido de potasio dióxido de potasio NaO2 hiperóxido de sodio dióxido de sodio KO3 ozónido de potasio trióxido de potasio CsO3 ozónido de cesio trióxido de cesio Hidróxidos.- Son compuestos formados por combinación del anión hidróxido (HO-) y un catión metálico o un catión poliatómico que se comporta como tal. Fórmula Nombre sistemático Nombre según Stock NaOH hidróxido de sodio hidróxido de sodio Mg(OH)2 dihidróxido de magnesio hidróxido de magnesio Fe(OH)3 trihidróxido de hierro hidróxido de hierro(III) Al(OH)3 trihidróxido de aluminio hidróxido de aluminio CuOH monohidróxido de cobre hidróxido de cobre(I) Sales de ácidos inorgánicos.- Se denominan sales a los compuestos formados por la unión de un catión con un anión diferente de los aniones hidruro, óxido y hidróxido. Fórmula Nombre tradicional Nombre sistemático NaClO hipoclorito de sodio monooxoclorato(I) de sodio NaClO2 clorito de sodio dioxoclorato(III) de sodi
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