VALENCIA Y NÚMERO DE OXIDACIÓN
Cada elemento posee una capacidad de combinación con el resto de los elementos del Sistema Periódico. Se entiende por valencia de un elemento el número de átomos de hidrógeno con que se combina un elemento, o bien, indirectamente (aplicando la ley de los pesos de combinación) el doble del número de átomos de oxigeno con que se combina un elemento.
Número de oxidación es la carga que tendría un átomo de un elemento si los electrones de los enlaces que forma con el resto de los elementos del compuesto se asignasen al átomo más electronegativo :
1º Los metales todos tienen números de oxidación positivos, igual al número que indica su valencia en el compuesto.
2º Los no metales tienen número de oxidación positivos o negativos, según los compuestos.
3º El oxígeno siempre tiene número de oxidación -2, excepto en los peróxidos que actúa con -1.
4º El hidrógeno suele tener número de oxidación +1, excepto en los hidruros metálicos en que tiene -1.
Números de oxidación :
oxígeno :-2
azufre, selenio, teluro : -2, +4, +6
fluor :-1
cloro, bromo, iodo : -1, +1, +3, +5, +7
nitrógeno,fósforo, arsénico, antimonio : -3, +1, +3, +5
carbono : -4, +2, +4
silicio : -4, +4
boro : -3, +3
5º La suma algebraica de los números de oxidación de los diferentes átomos de una molécula será igual a cero ; y la suma algebraica de los números de oxidación de un ión será igual a la carga neta del ión.
+1 +3 -2
Ejemplo : H N O2 ® H (+1), N (+3), O (-2) : +1+3+2*(-2)= 0
+6 -2
[S O4 ] 2- ® S (+6), O (-2) : +6+4*(-2)= -2
[NH4]+ ® N(-3), H(+1), : -3+4(+1)=+1
Aplicando este 5º punto a compuestos neutros o a iones se podrian calcular índices de oxidación así :
H3 Px O4 ; 3(+1) + x + 4(-2) = 0 ; x = +5
NO3– ?
COMPUESTOS BINARIOS
Son aquellos en cuya composición entran a formar parte dos elementos. Para formularlos se escribe en primer lugar el elemento más electronegativo ; los subíndices que se colocan a la derecha de cada elemento indican el número de átomos que entran a formar parte de cada molécula de compuesto o, en el caso de los compuestos iónicos, la proporción mínima en números enteros en que se encuentran los elementos.
Si hubiese duda sobre cuál de los dos elementos es más electronegativo se coloca en primer lugar el elemento que está antes en la siguiente lista :
B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.
Para nombrarlos, se nombra el elemento más electronegativo en primer lugar, haciéndolo terminar en -uro , a excepción del oxígeno (óxido) y a continuación se nombra el elemento menos electronegativo. Existen tres reglas de nomenclatura de compuestos binarios :
1ª : TRADICIONAL : Los elementos menos electronegativos se hacen terminar en -ico. Si son elementos de dos valencias, en el compuesto de menor valencia se le hace terminar en -oso, y en el de mayor valencia en -ico. A veces, cuando el elemento tiene más de dos valencias, se hacen intervenir prefijos : hipo- en el caso de la valencia menor, per- en el caso de la valencia mayor. En muchos casos se utilizan nombres singulares.
2ª : De STOCK : Detrás de los nombres de los elementos menos electronegativos se especifica su valencia en números romanos entre paréntesis a continuación su nombre, sólo cuando el elemento tiene varias valencias. Existe una variante a la nomenclatura de Stock, que es la de EWENS-BASSET, menos difundida, que consiste en indicar el número de oxidación del elemento menos electronegativo a continuación de su nombre, entre paréntesis con un signo + seguido de la cifra arábiga correspondiente.
3ª : SISTEMÁTICA o del nombre-lectura, que consiste en indicar con prefijos griegos (1=mono-, 2=bi-, 3=tri-, 4=tetra-, 5=penta-, 6=exa-, 7=hepta-, etc.) los respectivos subíndices, pero solo cuando haya más de un compuesto de estos elementos, es decir, cuando sea absolutamente necesario poner prefijos para no confundir dos compuestos.
El sistema de Stock se suele utilizar preferentemente en los compuestos tipo metal-no metal, y el sistemático en los compuestos tipo no metal-no metal.
EJEMPLOS :
COMPTO. TRADICIONAL STOCK SISTEMÁTICA
FeCl2 cloruro ferroso cloruro de hierro(II) dicloruro de hierro
FeCl3 cloruro férrico cloruro de hierro(III) tricloruro de hierro
N2O óxido nitroso óxido de nitrógeno(I) monóxido de dinitrógeno
NO óxido nítrico óxido de nitrógeno(II) monóxido de nitrógeno
NO2 dióxido de nitrógeno xido de nitrógeno(IV) dióxido de nitrógeno
N2O4 tetraóxido de dinitrógeno tetraóxido de dinitrógeno
N2O3 anhidrido nitroso óxido de nitrógeno(III) trióxido de dinitrógeno
N2O5 anhidrido nitrico óxido de ntrógeno(V) pentaóxido de dinitrógeno
Cr2O3 óxido crómico óxido de cromo (III) trióxido de dicromo
CrO3 anhidrido crómico óxido de cromo(VI) trióxido de cromo
CrO óxido cromoso óxido de cromo(II) monóxido de cromo
CO monóxido de carbono óxido de carbono(II) monóxido de carbono
CO2 anhidrido carbónico óxido de carbono(IV) dióxido de carbono
SO2 anhidrido sulfuroso óxido de azufre(IV) dióxido de azufre
SO3 anhidrido sulfúrico óxido de azufre(VI) trióxido de azufre
COMBINACIONES BINARIAS DEL HIDRÓGENO
Son las formadas con el hidrógeno y otro elemento ; pueden ser :
A) HIDRUROS : se consideran así todas las combinaciones del hidrógeno con todos los elementos del Sistema Periódico, excepto con los de los grupos VI A (anfígenos) y los del grupo VII A (halógenos)
Formulación : MeHv , donde v es la valencia del metal cuyo símbolo lo representamos por Me.
Nomenclatura : se nombran como hidruro de metal ; si el metal es de los que pueden actuar con más de una valencia, se sigue la regla de Stock.
BH3 : hidruro de boro ; CaH2 : hidruro de calcio.
B) HIDRÁCIDOS : Son los hidruros de los elementos de los grupos VIA y VIIA, y no se nombran como hidruros, sino como sustancias binarias ; excepto el agua, son todos gaseosos :
H2S, H2Se, H2Te : sulfuro, seleniuro, telururo de hidrógeno.
HF, HCl, HBr, HI : fluoruro, cloruro, bromuro, ioduro de hidrógeno.
H2O : agua.
Se llaman HIDRÁCIDOS a las disoluciones de estos compuestos en agua. Se nombran como ácido seguido del nombre del otro elemento terminado en -hídrico : Se formulan como los compuestos binarios puros.
C) CON OTROS NO METALES : Tienen nombres propios, enlaces covalentes y carácter no ácido :
H2O : agua H3O+ : ión hidronio NH3 : amoniaco NH4+ : ión amonio
AsH3 : arsenamina AsH4+ : ión arsonio SbH3 : estibina N2H4 : hidracina B2H6 : diborano
PERÓXIDOS
Son los compuestos formados por el anión peroxo O22- y los metales alcalinos, alcalinotérreos e hidrógeno, fundamentalmente.
Na2O2 , peróxido de sodio ; CaO2 , peróxido de calcio ; H2O2 , peróxido de hidrógeno.
DISULFUROS
Son los compuestos formados por el ión disulfuro S22- y un catión metálico :
Na2S2 , disulfuro de sodio ; CaS2 ,
disulfuro de calcio.
COMBINACIONES PSEUDOBINARIAS
Son sustancias no binarias que se nombran, y formulan, como si fuesen
binarias ; entre ellas figuran los cianuros : se forman por la
unión del ión cianuro CN-
y un metal ; así :
CuCN , cianuro de cobre(I)
Ca(CN)2 , cianuro de calcio
HCN , cianuro de hidrógeno (disuelto en agua, ácido cianhídrico)
COMPUESTOS NO BINARIOS
HIDRÓXIDOS
Son los compuestos formados por el ión hidróxido (OH-) y los
cationes metálicos. Se formulan : Me(OH)v
,
donde v es la valencia del
metal. Se nombran así : hidróxido de metal(V), siendo V la valencia del
metal (en números romanos) si éste tiene más de una.
COMPTO. TRADICIONAL STOCK SISTEMÁTICA
NaOH hidróxido sódico hidróxido de sodio hidróxido de sodio
Fe(OH)2 hidróxido ferroso hidróxido de hierro(II) dihidróxido de hierro
Fe(OH)3 hidróxido férrico hidróxido de hierro(III) trihidróxido de hierro
Pb(OH)2 hidróxido plumboso hidróxido de plomo(II) dihidróxido de plomo
Pb(OH)4 hidróxido plúmbico hidróxido de plomo(IV) tetrahidróxido de plomo
HIDRÓXIDOS DOBLES
Son compuestos hidróxidos con más de un catión metálico. Se formulan de las siguientes maneras : Ca2Al(OH)7 <igual que> Al(OH)3 × 2Ca(OH)2
Se nombra por la nomenclatura sistemática de nombre fórmula, intercalando la palabra doble :
Ca2Al(OH)7 º Al(OH)3 × 2Ca(OH)2, heptahidróxido doble de dicalcio-aluminio
Na2Pb(OH)6 º 2 NaOH · Pb(OH)4 , hexahidróxido doble de disodio-plomo(IV)
Rb2Sn(OH)6 º 2 RbOH · Sn(OH)4 , hexahidróxido doble de dirubidio y estaño(IV)
ÓXIDOS DOBLES
Algunos óxidos estudiados con difracción de rayos X se han descubierto formados por cationes de un mismo elemento con distinta valencia alternados en sus redes y se nombraban como sales : Fe3O4 º Fe(FeO2)2 , ferrito ferroso. O bien aparecen cationes de distintos elementos : MgTiO3, titanato de magnesio.
Hoy se acepta que son óxidos dobles y en consecuencia se nombran y formulan así :
MgTiO3 º MgO · TiO2, óxido doble de magnesio y titanio.
Fe3O4 º FeO · Fe2O3 , oxido doble de hierro(II) y hierro(III), tetraóxido de trihierro u óxido ferroso férrico (en nomenclatura antigua)
Pb3O4 º 2 PbO · PbO2 , óxido doble de plomo(II) y (IV), o tetraóxido de triplomo.
OXOANIONES, OXOÁCIDOS Y DERIVADOS
A) OXOANIONES
Son iones negativos formados por un elemento no metálico o metal de transición en sus distintos estados de oxidación positivo, unidos a los suficientes iones óxido para que en conjunto de una carga neta negativa.
FORMULACIÓN : Se formulan escribiendo el átomo del no metal o metal de transición (heteroátomo), seguido del número de oxígenos que corresponda, con la carga neta como superíndice.
NOMENCLATURA : Podemos distinguir entre dos métodos : el tradicional y la nomenclatura sistemática.
1ª TRADICIONAL : En general debemos distinguir los prefijos meta- que contienen el menor número de iones óxido suficiente para que el ión tenga carga neta negativa, los prefijos orto- que contienen un número mayor de iones óxido (en general uno más), y los prefijos di- o piro- que contienen dos heteroátomos y el número suficiente de oxídos para que la carga neta resulte negativa . Ejemplo :
Metafosfato : PO3-
Metafosfato + O2- = Ortofosfato PO43-
2 Ortofosfatos - O2- = Pirofosfato (o difosfato) P2O74-
En general podemos distinguir dos sufijos : -ito cuando el átomo central actua con el menor de sus estados de oxidación , y -ato cuando su estado de oxidación es mayor ; y si hubiese más de dos estados de oxidación, al menor de todos se le antepone el prefijo hipo- y al mayor de ellos el prefijo per- . Ejemplos :
anión hipoclorito : ClO-
anión clorito : ClO2- anión nitrito : NO2- anión sulfito : SO32-
anión clorato : ClO3- anión nitrato : NO3- anión sulfato : SO42-
anión perclorato : ClO4-
2ª SISTEMÁTICA : Se nombra la palabra anión, y a continuación el prefijo griego (mono-, di-, tri-, tetra-, etc.) que indique su número de oxígenos y a continuación la palabra -oxo- seguida del nombre del elemento terminado siempre en -ato y su número de oxidación en números romanos escrita entre paréntesis. Ejemplos :
PO3- , anión trioxofosfato(V) ClO2- , anión dioxoclorato(III)
B) OXOÁCIDOS
Son compuestos de H, O y otro elemento generalmente no metal o metal poco activo (Sn, Sb, Cr, Mn, ...).
FORMULACIÓN : se formulan como si fuesen compuestos binarios formados por hidrógeno y un oxoanión. Así :
NO3- anión nitrato Þ HNO3 , ácido nítrico
PO43- anión ortofosfato Þ H3PO4 , ácido ortofosfórico
ClO- anión hipoclorito Þ HClO , ácido hipocloroso
IO65- anión ortoperiodato Þ H5IO6 , ácido ortoperiódico
NOMENCLATURA :
1ª TRADICIONAL : Se nombran con dos palabras : ácido y el nombre específico de cada anión cambiando su terminación -ito por -oso , o la terminación -ato por ico . Si el elemento tiene más números de oxidación, se le antepone el prefijo hipo- para la menor de sus valencias y per- para la mayor de todas, al igual que tendría el anión del que proviene el ácido.
2ª SISTEMÁTICA FUNCIONAL
Se nombra primero la palabra ácido, seguida de una palabra compuesta de un prefijo (mono-, di-, tri, tetra,...) que indica el número de oxígenos que contiene, la raíz -oxo-, seguida del nombre del elemento terminado siempre en -ico y la valencia del elemento en números romanos encerrada entre parentésis. Si la molécula tuviese dos átomos, o más, de elemento se le antepone al nombre del elemento los prefijos griegos di-, tri-, tetra-, etc.
H3PO4 , ácido tetraoxofosfórico(V)
HClO , ácido oxoclórico(I)
H2S2O7, ácido heptaoxodisulfúrico(VI)
Existe una variante que consiste en abreviar los nombres de los ácidos eliminando el prefijo que indica el número de oxígenos :
H3PO4 , ácido fosfórico(V)
HClO , ácido clórico(I)
H2S2O7, ácido disulfúrico(VI)
Pero se debe huir de simplificaciones en la nomenclatura cuando de un nombre se puedan derivar varias fórmulas, como es el caso del
ácido fosfórico(V) Þ ¿ H3PO4 o HPO3 ?
3ª SISTEMÁTICA GENERAL : Se nombran como si fueran sales de hidrógeno : se dice el nombre del oxoanión terminado en -ato seguido del número de oxidación del elemento en números romanos entre paréntesis y de las palabras de hidrógeno.
La IUPAC aconseja usar la nomenclatura sistemática para los ácidos de uso poco corriente. Los nombres aceptados de los ácidos más corrientes figuran en una tabla anexa.
TIOÁCIDOS Y TIOANIONES
Derivan de sustituir un oxígeno por un azufre (un ión óxido O2- por un sulfuro S2-)
H2S2O3 , ácido tiosulfúrico , ácido tiotrioxosulfúrico(VI).
S2O32- , anión tiosulfato , anión tiotrioxosulfato(VI)
PEROXOÁCIDOS
Derivan de sustituir un grupo oxo (-O-) por uno peroxo (-O-O-) :
H2SO5 , ácido peroxosulfúrico.
HNO4 , ácido peroxonítrico.
OXOSALES NEUTRAS
Resultan de la sustitución total de los hidrógenos de un ácido por metales (cationes metálicos). O también, se pueden considerar de la unión de un anión y un catión metálico de forma que las cargas netas de ambos se anulen.
FORMULACIÓN : Se escribe en primer lugar el símbolo del metal y a continuación la fórmula del anión ; ambos se intercambian las valencias como subíndices de modo que la molécula quede eléctricamente neutra.
NOMENCLATURA : Hay varios sistemas para nombrarlas :
1ª TRADICIONAL : Se cambia la terminación -ico del ácido del que proviene por la terminación -ato ; a continuación se añade la palabra del metal terminada en -ico si el metal tiene una sola valencia, o si actúa con la mayor de sus valencias, o terminada en -oso si actúa con la valencia menor.
Si el ácido del que proviene se nombra terminado en -oso la sal se nombra cambiando ésta por la terminación -ito.
Al2(SO4)3 , sulfato alumínico
Fe SO4 , sulfato ferroso
Fe2(SO3)3 , sulfito férrico
2ª STOCK : Es igual que la anterior excepto en lo que se refiere al nombre del metal : se nombra primero el anión terminado en -ato o en -ito , según convenga, y a continuación se dice el nombre del metal precedido por la preposición de ; si el metal tiene más de una valencia, se indica con la que está actuando mediante los números romanos encerrados entre paréntesis.
Al2(SO4)3 , sulfato de aluminio
FeSO4 , sulfato de hierro(II)
Fe2(SO3)3 , sulfito de hierro(III)
3ª SISTEMÁTICA GENERAL : Se nombra igual que los ácidos por este método, y en lugar de decir de hidrógeno se dice del metal del que se trate ; si el metal tiene varias valencias, se indica ésta con el número romano encerrado entre paréntesis.
Cuando el grupo aniónico lleve en su nombre los prefijos di-,tri-, tetra-, etc. , y sea preciso indicar el número total de grupos aniónicos en la composición, para evitar ambigüedades se utilizan para especificar este número los prefijos bis- , tris- , tetrakis- , pentakis- , hexakis- .
LiIO4 , tetraoxoyodato(VII) de litio
CuNO2 , dioxonitrato(III) de cobre(I)
Pb3(AsO4)4 , tetrakis[tetraoxoarseniato(V)] de plomo(IV)
SALES ÁCIDAS
Se llaman así a las oxosales y a las sales que derivan de ácidos hidrácidos que tienen algún hidrógeno sin sustituir por metales. Provienen de una neutralización en exceso de ácido.
Se nombran como las neutras anteponiendo como prefijo hidrógeno- , dihidrógeno-, trihidrógeno-, según los hidrógenos que presente el anión, (no la molécula).
Cu(HSO3)2 , bisulfito cúprico, o sulfito ácido cúprico,
hidrógenosulfito de cobre(II)
bis[hidrogenotrioxosulfato(IV)] de cobre(II)
KHS , bisulfuro potásico o sulfuro ácido potásico
hidrogenosulfuro de potasio
CuHS bisulfuro cuproso o sulfuro ácido cuproso
hidrógenosulfuro de cobre(I)
La nomenclatura tradicional nombra estos compuestos posponiendo la palabra ácido a la del nombre del anión ; otra forma más antigua es anteponiendo el prefijo bi- al nombre de la sal si le quedan la mitad de los hidrógenos ácidos.
SALES BÁSICAS
Son sales provenientes de una neutralización en exceso de base, en las que en su fórmula aparecen grupos oxo (-O-) , o grupos hidroxo (OH-) . A veces por la deshidratación de una hidroxisal se forma una oxisal :
HCl + Cu(OH)2 ® Cu(OH)Cl + H2O
CuOHCl , hidroxicloruro de cobre(II)
Al(OH)2Cl , dihidroxicloruro de aluminio
AlOCl , oxicloruro de aluminio
SALES DOBLES Y TRIPLES
Son aquellas sales que tienen más de un anión o más de un catión. Para formularlas hay que seguir las siguientes reglas : Los cationes : 1º Se escribirán delante los de menor valencia. 2º a igualdad de valencia , se escribiran los de mayor número atómico. 3º Los poliatómicos (NH4+) al final de los de su misma valencia. Se nombran enunciando los aniones y cationes añadiendo las palabras doble, triple, ... que convenga cuando haya varios cationes ; el número de aniones se especifica con los prefijos bis- , tris- , tetrakis- , ...
NaMgCl3 , cloruro doble de sodio y magnesio