TEMA 6: FORMULACIÓN 1.- CONCEPTOS PREVIOS Compuesto químico: es la unión de varios átomos que no pueden separarse por procedimientos físicos pero sí mediante procedimientos químicos. Ejemplo: dos átomos de hidrógeno (H) unidos a un átomo de oxígeno (O) forman un compuesto llamado agua (H2O). Valencia de un elemento: es uno o varios números que se le asocian a cada elemento químico y que indica el número de átomos de hidrógeno con los que se podría combinar o unir para formar sustancias. Compuesto binario: es una sustancia formada por dos elementos distintos. Ejemplos: Na Cl → sodio y cloro (cloruro sódico), H2O → hidrógeno y oxígeno (óxido de dihidrógeno o agua). Compuesto ternario: es una sustancia formada por tres elementos distintos. Ejemplo: H2SO4 → hidrógeno, azufre y oxígeno (ácido sulfúrico). Compuesto cuaternario: es una sustancia formada por cuatro elementos distintos. Ejemplo: NaH2PO4 → sodio, hidrógeno, fósforo y oxígeno (dihidrogenofosfato de sodio o dihidrogenotetrafosfato (V) de sodio) 2.- NOMENCLATURAS Existen tres nomenclaturas; es decir, tres maneras diferentes de nombrar el mismo compuesto: la nomenclatura sistemática, la de Stock y la tradicional. 2.1.- Nomenclatura sistemática Consiste en utilizar prefijos delante del nombre de cada elemento que indiquen el número de átomos de cada uno de ellos que intervienen en el compuesto: 1 átomo = mono (no se suele utilizar) 2 átomos = di 3 átomos = tri 4 átomos = tetra 5 átomos = penta 6 átomos = hexa 7 átomos = hepta Ejemplos: -

Cl2 O3: trióxido de dicloro

-

I2 O: óxido de diyodo o monóxido de diyodo

2.2.- Nomenclatura de Stock Esta nomenclatura se caracteriza porque hay que indicar con números romanos entre paréntesis la valencia con la que actúa uno de los elementos SIEMPRE QUE PUEDA ACTUAR CON MÁS DE UNA VALENCIA.

1

Ejemplos: -

Fe (OH)2: hidróxido de hierro (II)

-

Fe (OH)3: hidróxido de hierro (III)

2.3.- Nomenclatura tradicional Consiste en utilizar una serie de prefijos y sufijos que indiquen, cuando un elemento tiene más de una valencia, con cuál de ellas lo está haciendo. Elemento con una valencia: terminación –ico. valencia menor → terminación –oso. Elemento con dos valencias: valencia mayor → terminación –ico. Elemento con tres valencias :

valencia menor → prefijo hipo- y terminación –oso. valencia intermedia → terminación –oso. valencia mayor → terminación –ico. valencia mayor → prefijo hipo- y terminación –oso. segunda valencia menor → terminación –oso.

Elemento con cuatro valencias: tercera valencia menor → terminación –ico. valencia mayor: prefijo per- y terminación –ico. Ejemplos: El sodio es un elemento con una sola valencia -

Na2 O: óxido sódico

El hierro es un elemento con dos valencias: 2 y 3. -

Fe O: óxido ferroso (aquí el hierro está actuando con valencia 2)

-

Fe2 O3: óxido férrico (aquí el hierro está actuando con valencia 3)

El azufre es un elemento con tres valencias: 2, 4 y 6. -

S O: anhídrido hiposulfuroso (el azufre está actuando con valencia 2)

-

S O2: anhídrido sulfuroso (el azufre está actuando con valencia 4)

-

S O3: anhídrido sulfúrico (el azufre está actuando con valencia 6)

El cloro es un elemento con cuatro valencias: 1, 3, 5 y 7. -

Cl2 O: anhídrido hipocloroso (el cloro está actuando con valencia 1)

-

Cl2 O3: anhídrido cloroso (el cloro está actuando con valencia 3)

-

Cl2 O5: anhídrido clórico (el cloro está actuando con valencia 5)

-

Cl2 O7: anhídrido perclórico (el cloro está actuando con valencia 7)

Observación: en formulación a la hora de nombrar un compuesto hay que leer la fórmula de derecha a izquierda. 2

3.- FORMULACIÓN DE COMPUESTOS BINARIOS Para escribir la fórmula de un compuesto binario tendremos en cuenta la nomenclatura que estén utilizando para darnos el nombre del compuesto: -

Si nos dan la nomenclatura sistemática: como los prefijos nos indican el número de átomos de cada elemento que forman el compuesto, solo hay que escribir los símbolos de los elementos en el orden contrario al que se nombran y debajo de cada uno el número que indique el prefijo que lleve en el nombre.

-

Si nos dan cualquiera de las otras dos nomenclaturas: hay que escribir los símbolos de los elementos en el orden contrario al que se nombran e intercambiar las valencias. En la nomenclatura de Stock el número romano nos da una de las valencias (la otra será conocida) y en la nomenclatura tradicional, según los prefijos y los sufijos hay que deducir cuál es la valencia de uno de los elementos (la del otro será conocida). Por último hay que simplificar la fórmula.

Ejemplos: -

Dióxido de plomo: Pb O2

-

Óxido de calcio: Ca2 O2 → Ca O

-

Óxido de cloro (V): Cl2 O5

-

Trióxido de dicobalto: Co2 O3

4.- COMBINACIONES BINARIAS CON EL OXÍGENO A las combinaciones binarias entre el oxígeno y otro elemento se le llaman óxidos y pueden ser de varios tipos: óxidos básicos, peróxidos y óxidos no metálicos (llamados también anhídridos). 4.1.- Óxidos básicos Son compuestos binarios formados por la combinación de un metal y el oxígeno. En este tipo de compuestos el oxígeno actúa siempre con valencia 2. Ejemplos: Sistemática

Stock

Tradicional

Na2 O

Óxido de disodio

Óxido de sodio

Óxido sódico

Ca O

Óxido de calcio

Óxido de calcio

Óxido cálcico

Fe O

Óxido de hierro

Óxido de hierro (II)

Óxido ferroso

4.2.- Peróxidos Son combinaciones de los metales con el grupo peroxo O2. Se formula poniendo el símbolo del metal, a continuación el grupo peroxo y luego se cruzan las valencias: M2 (O2)n -

Si n es par, la fórmula se divide por dos.

-

Si n es impar, la fórmula se multiplica por el subíndice del oxígeno y no se simplifica. 3

Ejemplos: Ca2 (O2)2 = Ca O2 ; Fe2 (O2)3 = Fe2 O6 Para nombrar un peróxido, en las nomenclaturas tradicional y de Stock, en lugar de la palabra “óxido” utilizamos la palabra “peróxido”. La nomenclatura sistemática se utiliza como si se tratara de un óxido normal. Ejemplos: Sistemática

Stock

Tradicional

Ca O2

Dióxido de calcio

Peróxido de calcio

Peróxido cálcico

Fe2 O6

hexaóxido de dihierro

Peróxido de hierro (III)

Peróxido férrico

4.3.- Óxidos ácidos o anhídridos Son compuestos binarios formados por un no metal y el oxígeno. La única diferencia a la hora de formular estos compuestos con respecto a los óxidos básicos es que en la nomenclatura tradicional se sustituye la palabra “óxido” por “anhídrido”. Ejemplos: Sistemática

-

Stock

Tradicional

Cl2 O

Óxido de dicloro

Óxido de cloro (I)

Anhídrido hipocloroso

SO

Óxido de azufre

Óxido de azufre (II)

Anhídrido hiposulfuroso

I2 O3

Trióxido de diyodo

Óxido de yodo (III)

Anhídrido yodoso

Óxido de selenio (IV): Se2 O4 → Se O2 Pentaóxido de dibromo: Br2 O5 Anhídrido sulfúrico: S2 O6 → S O3 Anhídrido peryódico: I2 O7 Óxido de arsénico (V): As2 O5 Dióxido de silicio: Si O2

Excepciones: El manganeso: tiene por valencias 2, 3, 4, 6 y 7, pero solo actúa como un no metal con las valencias 4, 6 y 7, dando lugar a los siguientes compuestos: Sistemática

Stock

Tradicional

Mn O2

Dióxido de manganeso

Óxido de manganeso (IV)

Anhídrido manganoso

Mn O3

Trióxido de manganeso

Óxido de manganeso (III)

Anhídrido mangánico

Mn2 O7

Heptaóxido de dimanganeso

Óxido de manganeso (VII)

Anhídrido permangánico

4

El cromo: el cromo se comporta como un no metal cuando actúa con valencia 6. Sistemática Cr O3

Trióxido de cromo

Stock Óxido de cromo (VI)

Tradicional Anhídrido crómico

4.4.- Cálculo de la valencia del elemento A la hora de nombrar un compuesto binario necesitamos saber la valencia con la que actúa cada elemento. En las combinaciones binarias con el oxígeno sabemos que este actúa siempre con valencia 2, pero ¿cómo sabemos la valencia con la que está actuando el otro elemento? -

Si el elemento que se ha combinado con el oxígeno solo tiene una valencia, lo hará con la única que tiene. Ejemplos: Ca O → El calcio está actuando con valencia 2, ya que es la única que tiene. Al2 O3 → El aluminio está actuando con valencia 3, ya que es la única que tiene.

-

Si el elemento que se ha combinado con el oxígeno tiene más de una valencia, hay que multiplicar el número que lleve el oxígeno por 1 o por 2, siempre el contrario del número que lleve el elemento. Ejemplos: S O3 → El azufre está actuando con valencia 6 (como el azufre lleva un 1, hay que multiplicar el número que lleve el oxígeno por 2). Br2 O3 → El bromo está actuando con valencia 3 (como el bromo lleva un 2, hay que multiplicar el número que lleve el oxígeno por 1).

5.- COMBINACIONES BINARIAS CON EL HIDRÓGENO A las combinaciones binarias entre el hidrógeno y otro elemento se le llaman hidruros y pueden ser de dos tipos: hidruros metálicos e hidruros no metálicos (llamados también ácidos hidrácidos). 5.1.- Hidruros metálicos Son compuestos binarios formados por un metal y el hidrógeno. En estos compuestos el hidrógeno actúa siempre con valencia 1, y para formularlos o nombrarlos se siguen las mismas normas que establecimos para los óxidos básicos. Ejemplos: Sistemática

Stock

Tradicional

Na H

Hidruro de sodio

Hidruro de sodio

Hidruro sódico

Fe H2

Dihidruro de hierro

Hidruro de hierro (II)

Hidruro ferroso

Sn H4

Tetrahidruro de estaño

Hidruro de estaño (IV)

Hidruro estánnico

5

-

Trihidruro de hierro: Fe H3 Hidruro de manganeso (III): Mn H3 Hidruro hipocromoso: Cr H2

5.2.- Cálculo de la valencia del elemento A la hora de nombrar un compuesto binario necesitamos saber la valencia con la que actúa cada elemento. En las combinaciones binarias con el hidrógeno sabemos que este actúa siempre con valencia 1, pero ¿cómo sabemos la valencia con la que está actuando el otro elemento? En este caso la valencia del elemento es el número que lleve el hidrógeno. Ejemplos: Au H3 → El oro está actuando con valencia 3 (el número que lleva el hidrógeno). Ni H2 → El níquel está actuando con valencia 2 (el número que lleva el hidrógeno). 5.3.- Hidruros no metálicos o ácidos hidrácidos Son combinaciones del hidrógeno con uno de los siguientes elementos no metálicos: F, Cl, Br, I, S, Se, Te. En estos compuestos el hidrógeno actúa siempre con valencia 1 y los elementos anteriores con la valencia más pequeña que tengan. Para este tipo de compuestos utilizaremos solo dos nomenclaturas, la sistemática y la tradicional. -

En la nomenclatura sistemática se escribe el nombre del elemento con terminado en “–uro” seguido de las palabras “de hidrógeno”, ambos con el .prefijo correspondiente.

-

En la nomenclatura tradicional se escribe primero la palabra “ácido” seguida del nombre del elemento terminado en “-hídrico”.

Ejemplos: Sistemática

Tradicional

HF

Fluoruro de hidrógeno

Ácido fluorhídrico

H Cl

Cloruro de hidrógeno

Ácido clorhídrico

H Br

Bromuro de hidrógeno

Ácido bromhídrico

HI

Yoduro de hidrógeno

Ácido yodhídrico

H2 S

Sulfuro de dihidrógeno

Ácido sulfhídrico

H2 Se

Seleniuro de dihidrógeno

Ácido selenhídrico

H2 Te

Teluriuro de dihidrógeno

Ácido telurhídrico

5.4.- Otros hidruros no metálicos Hay no metales como el nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio, boro carbono y silicio que forman compuestos con el hidrógeno y que reciben nombres especiales. En estos compuestos el carbono y el silicio actúan con valencia 4 y los demás con valencia 3. 6