Apuntes de Física y Química 1. o de Bachillerato. Curso Académico

Apuntes de Física y Química 1.o de Bachillerato Curso Académico 2012-13 Índice 1. Formulación Inorgánica 1.1. Definiciones . . . . . . . . . . . .

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Apuntes de Física y Química 1.o de Bachillerato

Curso Académico 2012-13

Índice 1. Formulación Inorgánica 1.1. Definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Números de oxidación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1. Números de oxidación de los elementos representativos 1.2.2. Números de oxidación de los elementos de transición . 1.3. Elementos con números de oxidación negativo . . . . . . . . . 1.4. Elementos Químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1. Metales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.2. No metales que forman moléculas . . . . . . . . . . . . 1.4.3. No metales que constan de átomos aislados . . . . . . 1.5. No metales que forman redes atómicas . . . . . . . . . . . . . 1.6. Compuestos químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.1. Óxidos metálicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.2. Óxidos no metálicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.3. Peróxidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.4. Hidruros metálicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.5. Hidruros no metálicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.6. Sales binarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.7. Otros compuestos binarios . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.8. Hidróxidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.9. Oxoácidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.10. Isopoliácidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.11. Cationes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.12. Aniones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.13. Sales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1. 1.1.

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Formulación Inorgánica Definiciones

✟ ☛ La fórmula molecular de una sustancia es aquella que indica la cantidad real de átomos que hay en una molécula de la sustancia. ✡ ✠ Sólo las sustancias covalentes moleculares están formadas por moléculas. El resto: iónicas, metálicas y covalentes atómicas no tienen fórmula molecular. ☛ ✟ La fórmula empírica de una sustancia es aquella que indica la proporción en la que se encuentran los distintos elementos que la forman. ✡ ✠ La fórmula empírica se debe utilizar obligatoriamente cuando una sustancia no forma moléculas. ✞



Valencia es la capacidad de combinación química de un elemento.





☛ ✟ Valencia iónica o electrovalencia es el número de electrones que gana o que pierde un elemento cuando forma una sustancia iónica. ✡ ✠ La valencia iónica puede ser positiva o negativa según el elemento pierda o gane electrones para formar un ión. La valencia de un ión coincide con la carga eléctrica que posee. Así, en el cloruro de calcio, CaCl2 , la valencia iónica del catión calcio, Ca 2+ , vale +2 porque ha perdido dos electrones; la del anión cloruro, Cl – , vale -1 porque ha ganado uno. ☛ ✟ Valencia covalente o covalencia es el número de pares de electrones que comparte un átomo con otros en una sustancia. ✡ ✠ La covalencia consiste en un número sin signo. ✟ ☛ El número de oxidación es el número de electrones que gana total o parcialmente un átomo de un elemento cuando se une a otro. ✡ ✠ Este concepto se estudia en el tema de oxidación-reducción. Aunque no es lo mismo que la valencia, en algunos casos coincide con ella. ✟ ☛ La electronegatividad es la tendencia de un átomo a atraer hacia sí el par de electrones que comparte con otro. ✡ ✠ Los elementos más electronegativos están situados arriba y a la derecha en la Tabla Periódica sin contar los gases nobles, El elemento más electronegativo es el flúor, seguido por el oxígeno y, aproximadamente en tercer lugar, con una electronegatividad parecida, el nitrógeno y el cloro.

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Según su electronegatividad, los elementos se pueden clasificar en: No metales: Son los elementos de mayor electronegatividad. El carácter no metálico aumenta en el mismo sentido que el de la electronegatividad. Los no metales tienden a ganar electrones. El elemento más electronegativo es el flúor. Aparte del cero, los no metales pueden tener números de oxidación positivos y negativos. Metales: Los elementos menos electronegativos (o más electropositivos). El carácter metálico aumenta hacia abajo y hacia la izquierda en la Tabla Periódica. Los metales siempre tienden a perder electrones. Además del cero, los metales tienen números de oxidación positivos. Metaloides: Pueden tener propiedades metálicas y no metálicas. En la Tabla Periódica se encuentran en la frontera que separa los metales de los no metales; esta frontera no es nítida. Gases Nobles: No tienen electronegatividad.

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1.2. 1.2.1.

Página 4

Números de oxidación Números de oxidación de los elementos representativos

A continuación se detallan algunos números de oxidación. Cabe destacar que en algunos casos se han eliminado algunos para simplificar y, en otros, se han añadido con el propósito de facilitar su estudio: Grupo 1 (Ia) H +1, -1 Li +1 Na +1 K +1 Rb +1 Cs +1 Fr +1 N P As Sb Bi

Grupo 2 (IIa) Be +2 Mg +2 Ca +2 Sr +2 Ba +2 Ra +2

Grupo 15 (Va) +1, +2, +3, +4, +5, -3 +3, +5, -3 +3, +5, -3 +3, +5, -3 +3, +5

Grupo 13 (IIIa) B +3, -3 Al +3 Ga +3 In +3 Tl +1, +3

Grupo 14 (IVa) C +2, +4, -4 Si +2, +4, -4 Ge +4 Sn +2, +4 Pb +2, +4

Grupo 16 (VIa) O -1, -2 S +2, +4, +6, -2 Se +2, +4, +6, -2 Te +2, +4, +6, -2 Po +2, +4

Grupo 17 (VIIa) F -1 Cl +1, +3, +4, +5, +7, -1 Br +1, +3, +4, +5, +7, -1 I +1, +3, +4, +5, +7, -1 At 1.2.2.

Números de oxidación de los elementos de transición

Algunos metales de transición con valencia elevada (aquí subrayada) se comportan como no metales en el sentido de que forman oxoácidos. Grupo 11 (Ib) Cu +1, +2 Ag +1 Au +1, +3 Grupo 4 (IVb) Ti +2, +3, +4 Zr +2, +3, +4 Hf +2, +3, +4

Grupo 12 (IIb) Zn +2 Cd +2 Hg +1,+2

Grupo 3 (IIIb) Sc +3 Y +3 La +3 Ac +3

Grupo 5 (Vb) V +2, +3, +4, +5 Nb +2, +3, +5 Ta +2, +3, +5

Cr Mo W

Grupo 6 (VIb) +2, +3, +6 +2, +3, +5, +6 +2, +3, +4, +5, +6

Fe Ru Os

Grupo 8 +2, +3 Co +2, +3, +4, +6, +8 Rh +2, +3, +4, +6, +8 Ir

Mn Tc Re

Grupo 7 (VIIb) +2, +3, +4, +6, +7 +2, +3, +4, +6, +7 +2, +4, +6, +7 (VIIIb) +2, +3 +2, +3, +4 +2, +3, +4, +6

Ni Pd Pt

+2, +3 +2, +4 +2, +4

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1.3.

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Elementos con números de oxidación negativo

A continuación se describen una serie de normas que sirven para aprender el número de oxidación negativo de un elemento y su nombre: ¿Qué elementos son?: Son los no metales (elementos más electronegativos) de los grupos 1, 13, 14, 15, 16 y 17. Número de oxidación: Los no metales pueden tener varios números de oxidación positivo, pero sólo uno negativo: En los grupos 1, 13 y 14 coincide con el último dígito del número de grupo. Así, el silicio (grupo 14) tiene número de oxidación negativo -4. El hidrógeno (grupo 1) tiene número de oxidación negativo -1. El boro (grupo 13) tiene número de oxidación negativo el -3. En los grupos 15, 16 y 17 hay que restar 18 menos el número de grupo. Ejemplos: El oxígeno1 (grupo 16) tiene número de oxidación negativo -2 (18 − 16 = 2). El azufre (grupo 16) tiene número de oxidación negativo -2 (18 − 16 = 2). El flúor (grupo 17) tiene número de oxidación negativo -1 (18 − 17 = 1). El yodo (grupo 17) tiene número de oxidación negativo -1 (18 − 17 = 1). Nombre: Cuando un no metal actúa con número de oxidación negativo su nombre, por regla general, termina en -uro, excepto el oxígeno que se llama óxido o peróxido. H– B3– C4– Si 4 – N3– P3– As 3 – Sb 3 –

1 El

hidruro boruro carburo siliciuro nitruro fosfuro arseniuro antimoniuro

O2– O– S2– Se 2 – Te – F– Cl – Br – I–

óxido peróxido sulfuro seleniuro telururo fluoruro cloruro bromuro yoduro

oxígeno también puede tener número de oxidación -1, en cuyo caso se denomina peróxido

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1.4.

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Elementos Químicos

1.4.1.

Metales

La fórmula de los metales es su símbolo. Se trata de una fórmula empírica, pues estas sustancias están formadas por redes atómicas indefinidas (no forman moléculas). Su nombre es el que recibe el elemento en la Tabla Periódica. Ejemplos: Cu Cobre, Tl Talio, Ta Tántalo, Co cobalto, etc. 1.4.2.

No metales que forman moléculas

Estas sustancias son covalentes. Su fórmula es molecular. H2 N2 P4 O2 O3 1.4.3.

hidrógeno nitrógeno fósforo blanco oxígeno ozono

dihidrógeno dinitrógeno tetrafósforo dioxígeno trioxígeno

S8 F2 Cl2 Br2 I2

azufre rómbico flúor cloro bromo yodo o iodo

octoazufre diflúor dicloro dibromo diyodo

No metales que constan de átomos aislados

Los gases nobles entran dentro de esta categoría. La fórmula se considera molecular porque representa la cantidad real de átomos que contienen (en cierto sentido se pueden considerar como moléculas de un sólo átomo). He Ne Ar

1.5.

helio neón argón

Kr Xe Rn

kriptón xenón radón

No metales que forman redes atómicas

En estas sustancias todos los átomos están unidos mediante enlaces covalentes. Se forman redes atómicas indefinidas por lo que su fórmula es empírica. C

carbono (diamante o grafito)

Si

silicio

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1.6.

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Compuestos químicos

1.6.1. Óxidos metálicos ✟ ☛ Son compuestos binarios formados por el anión óxido, O 2 – , con número de oxidación -2 y un metal. ✡ ✠ Los óxidos metálicos son compuestos iónicos, por lo que forman redes iónicas. Su fórmula es empírica, lo que significa que la fórmula se debe simplificar. ¿Cómo se escribe su fórmula? Se escribe primero el símbolo del elemento positivo (metal), a continuación el del elemento negativo (oxígeno), después se intercambian los números de oxidación2 sin tener en cuenta el signo. Por último, se simplifica si se puede. ¿Cómo se nombran? Aquí utilizaremos dos nomenclaturas3: Nomenclatura de Stock: óxido de nombre del metal Si el metal sólo tuviera un número de oxidación (como Al +3), el nombre sería: Al2 O3 óxido de aluminio. Pero si el metal pudiera tener más de un número de oxidación (como el Fe +2, +3), habría que añadir al final el número de oxidación sin signo y en números romanos entre paréntesis. Ejemplos: FeO óxido de hierro(II); Fe2 O3 óxido de hierro(III). Nomenclatura sistemática: (prefijo) óxido de (prefijo) nombre del metal Los prefijos indican, en cada caso, el número de átomos del elemento al que acompañan tal y como aparece en la fórmula: Número 1 2 3 4

Prefijo mono di tri tetra

Número 5 6 7 8

Prefijo penta hexa hepta octo

El prefijo mono se debe omitir a menos que con ello el nombre del compuesto se quede sin ningún prefijo, en cuyo caso se elimina la segunda vez que aparece. Ejemplo: CaO monóxido de calcio Algunos ejemplos: K2 O BeO Ag2 O Au2 O PbO2 PbO V2 O3 ZnO OsO4 Sc2 O3

óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido

de de de de de de de de de de

potasio berilio plata oro(I) plomo(IV) plomo(II) vanadio(V) cinc osmio(VIII) escandio

óxido de dipotasio monóxido de berilio óxido de diplata óxido de dioro dióxido de plomo monóxido de plomo trióxido de divanadio monóxido de cinc tetraóxido de osmio trióxido de diescandio

Los óxidos metálicos también se denominan óxidos básicos porque, los que son solubles en agua, reaccionan con ella dando hidróxidos (que son bases): CaO + H2 O −−→ Ca(OH)2 2 En 3 La

los compuestos iónicos el número de oxidación es igual a la valencia iónica. nomenclatura tradicional no se se recomienda por la I.U.P.A.C.

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1.6.2. Óxidos no metálicos ✟ ☛ Son compuestos binarios formados por oxígeno con número de oxidación -2 y un no metal con número de oxidación positivo. ✡ ✠ Los óxidos metálicos son compuestos covalentes, por lo que forman sustancias covalentes y, la mayoría de estos, son moleculares. Así, la fórmula de la mayoría es molecular, lo que significa que la no se debe simplificar. ¿Cómo se escribe su fórmula? Se escribe primero el símbolo del elemento positivo(no metal), a continuación el del elemento negativo (oxígeno), después se intercambian los números de oxidación sin tener en cuenta el signo. ¿Cómo se nombran? Nomenclatura de Stock: óxido de nombre del no metal Si el no metal tuviera más de un número de oxidación positivo hay que añadir al final el número de oxidación sin signo y en números romanos. Ejemplo: CO2 óxido de carbono(IV). Nomenclatura sistemática: (prefijo) óxido de (prefijo) nombre del no metal Los prefijos ya se explicaron en los óxidos metálicos. Ejemplo: N2 O4 tetraóxido de dinitrógeno. Nombre propio: El H2 O, óxido de hidrógeno, también se conoce como agua. Algunos ejemplos: N 2 O5 Cl2 O7 As2 O3 CO NO2 N 2 O4 CO2 I2 O B2 O3 P 2 O5 SO3 SO2

óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido óxido

de de de de de de de de de de de de

nitrógeno(V) cloro(VII) arsénico(III) carbono(II) nitrógeno(IV) monómero nitrógeno(IV) dímero carbono(IV) yodo(I) boro fósforo(V) azufre(VI) azufre(IV)

pentaóxido de dinitrógeno heptaóxido de dicloro trióxido de diarsénico monóxido de carbono dióxido de nitrógeno tetraóxido de dinitrógeno dióxido de carbono óxido de diyodo trióxido de diboro pentaóxido de difósforo trióxido de azufre dióxido de azufre

Los óxidos no metálicos también se denominan óxidos ácidos porque la mayoría reaccionan con el agua produciendo ácidos: SO3 + H2 O −−→ H2 SO4

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1.6.3. Peróxidos ✟ ☛ Son compuestos binarios formados por el anión peróxido, O22 – , con número de oxidación -1 y otro elemento con número de oxidación positivo. ✡ ✠ El otro elemento es un metal, aunque también puede ser el hidrógeno. En el primer caso la fórmula es empírica pues se trata de compuestos iónicos y, en el segundo caso, es molecular. Hay que tener en cuenta que el número dos del oxígeno en los peróxidos no se puede simplificar en ningún caso porque si se pierde este número se pierde la identidad del peróxido. ¿Cómo se escribe su fórmula? Se escribe primero el símbolo del elemento positivo y, a continuación, el del anión peróxido, O22 – , después se intercambian los números de oxidación sin tener en cuenta el signo y, en el caso de los metales, se simplifica si se puede. Ejemplos: Na2 O2 , H2 O2 , BaO2 . ¿Cómo se nombran? Nomenclatura de Stock: peróxido de nombre del elemento Si el metal tuviera más de un número de oxidación positivo hay que añadir al final el número de oxidación sin signo y en números romanos. Ejemplos: H2 O2 peróxido de hidrógeno; BeO2 peróxido de berilio. Nomenclatura sistemática: (prefijo) peróxido de (prefijo) nombre del elemento Esta nomenclatura no se recomienda. Los prefijos ya se explicaron en los óxidos metálicos. El prefijo que antecede al término peróxido no contempla el número dos que acompaña a este anión. Ejemplo: CaO2 monoperóxido de calcio; K2 O2 peróxido de dipotasio. Nombre propio: El H2 O2 también se conoce como agua oxigenada sobre todo cuando el peróxido se encuentra disuelto en agua. Algunos ejemplos: Li2 O2 Cs2 O2 BaO2 CuO2 Cu2 O2 ZnO2

peróxido peróxido peróxido peróxido peróxido peróxido

de de de de de de

litio cesio bario cobre(II) cobre(I) cinc

peróxido de dilitio peróxido de dicesio monoperóxido de bario monoperóxido de cobre peróxido de dicobre monoperóxido de cinc

No hay que confundir los peróxidos con los óxidos.

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1.6.4. Hidruros metálicos ✟ ☛ Son compuestos binarios formados por el anión hidruro, H – , con número de oxidación -1 y un metal. ✡ ✠ Los hidruros metálicos son compuestos iónicos. Su fórmula es empírica, lo que significa que se debe simplificar. ¿Cómo se escribe su fórmula? Se escribe primero el símbolo del elemento positivo (metal), a continuación el del elemento negativo (hidrógeno), después se intercambian los números de oxidación sin tener en cuenta el signo. La fórmula que se obtiene ya está simplificada. ¿Cómo se nombran? Aquí utilizaremos dos nomenclaturas: Nomenclatura de Stock: hidruro de nombre del metal Si el metal sólo tuviera un número de oxidación (como Al +3), el nombre sería: AlH3 hidruro de aluminio. Si el metal pudiera tener más de un número de oxidación (como el Ni +2, +3), habría que añadir al final el número de oxidación sin signo y en números romanos entre paréntesis. Ejemplos: NiH2 hidruro de níquel(II); NiH3 hidruro de hierro(III). Nomenclatura sistemática: (prefijo) hidruro de nombre del metal Ejemplo: AuH3 trihidruro de oro. Algunos ejemplos: NaH BaH2 CdH2 AlH3 SnH2 SnH4 CoH2 CoH3 BiH5 TlH TlH3 TaH2

hidruro de sodio hidruro de bario hidruro de cadmio hidruro de aluminio hidruro de estaño(II) hidruro de estaño(IV) hiruro de cobalto(II) hiruro de cobalto(III) hidruro de bismuto(III) hidruro de talio(I) hidruro de talio(III) hidruro de tántalo(II)

monohidruro de sodio dihidruro de bario dihidruro de cadmio trihidruro de aluminio dihidruro de estaño tetrahidruro de estaño dihidruro de cobalto trihidruro de cobalto trihidruro de bismuto monohidruro de talio trihidruro de talio dihidruro de tántalo

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1.6.5. Hidruros no metálicos ☎ ✞ Son compuestos binarios formados por hidrógeno y un no metal. ✝ ✆ Estos compuestos son covalentes por lo que su fórmula es molecular. Podemos distinguir dos tipos de hidruros no metálicos atendiendo a su capacidad de actuar como ácidos en disolución acuosa: 1. Los que no presentan propiedades ácidas en disolución acuosa: ¿Cómo se escribe su fórmula? En algunos casos no se escribe al final el elemento más electronegativo; por ejemplo, el nitrógeno es más electronegativo que el hidrógeno pero primero se escribe éste: NH3 . Conviene aprenderlos directamente de la lista de abajo ¿Cómo se nombran? Aquí utilizaremos dos nomenclaturas: Nomenclatura tradicional: Son nombres propios; se aprenden de memoria. Nomenclatura sistemática: (prefijo) hidruro de nombre del no metal Ejemplo: BH3 trihidruro de diboro. BH3 B2 H6 SiH4 NH3 PH3 AsH3 SbH3

borano diborano silano amoníaco fosfina arsina estibina

trihidruro de boro hexahidruro de diboro tetrahidruro de silicio trihidruro de nitrógeno trihidruro de fósforo trihidruro de arsénico trihidruro de antimonio

2. Los que presentan propiedades ácidas en disolución acuosa o hidrácidos: ¿Cómo se escribe su fórmula? En algunos casos no se escribe al final el elemento más electronegativo; por ejemplo, el nitrógeno es más electronegativo que el hidrógeno pero primero se escribe éste: NH3 . Conviene aprenderlos directamente de la lista de abajo ¿Cómo se nombran? Aquí utilizaremos dos nomenclaturas: Nomenclatura tradicional: Se nombran como ácidos. ácido raíz del nombre del no metal -hídrico. En el caso del azufre se utiliza el nombre en latín: sulfur. Nomenclatura sistemática: (prefijo) raíz del nombre del no metal de hidrógeno. Como el no metal se escribe al final, éste se nombra acabado en -uro. Nótese que no se nombra el número de hidrógenos en los ácidos (se dice siempre de hidrógeno). Ejemplo: H2 Se seleniuro de hidrógeno. H2 S H2 Se H2 Te HF HCl HBr HI HCN

ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido

sulfhídrico selenhídrico telurhídrico fluorhídrico clorhídrico bromhídrico yodhídrico cianhídrico

sulfuro de hidrógeno seleniuro de hidrógeno telururo de hidrógeno fluoruro de hidrógeno cloruro de hidrógeno bromuro de hidrógeno yoduro de hidrógeno cianuro de hidrógeno

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Observaciones: El ácido cianhídrico no es un hidruro de un no metal, pero se estudia aquí debido a que es un hidrácido. A veces se escribe el HF como H2 F2 . La razón se estudiará más adelante y tiene que ver con las grandes fuerzas con que se atraen las moléculas de fluoruro de hidrógeno entre sí (enlace por puente de hidrógeno).

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1.6.6. Sales binarias ☛ ✟ Son compuestos binarios formados por metal y no metal (exceptuando el oxígeno y el hidrógeno que forman óxidos e hidruros, respectivamente). ✡ ✠ La gran diferencia de electronegatividad entre los elementos hace que sean compuestos iónicos. Su fórmula es empírica, lo que significa que se debe simplificar. ¿Cómo se escribe su fórmula? Se escribe primero el símbolo del elemento electropositivo (metal), a continuación el del elemento electronegativo (no metal), después se intercambian los números de oxidación sin tener en cuenta el signo. Por último, se simplifica si se puede. ¿Cómo se nombran? Aquí utilizaremos dos nomenclaturas: Nomenclatura de Stock: raíz del nombre del no metal uro de nombre del metal . Si el metal sólo tuviera un número de oxidación (como Zn +2), el nombre sería, por ejemplo: ZnS sulfuro de cinc. Si el metal pudiera tener más de un número de oxidación (como el cobalto, Co, +2, +3), habría que añadir al final el número de oxidación sin signo y en números romanos entre paréntesis. Ejemplos: CoCl2 cloruro de cobalto(II); CoCl3 cloruro cobalto(III). Nomenclatura sistemática: (prefijo) raíz del nombre del no metal uro de (prefijo) nombre del metal . Ejemplo: PbI2 diyoduro de plomo. Algunos ejemplos: NaCl BaBr2 Ag2 S Al2 S3 Pb3 N2 PbSe KI KCN CaF2 BiCl3 Cu2 S CuS MnCl2 MnCl3 MgCl2 Cd(CN)2 CaC2

cloruro de sodio bromuro de bario sulfuro de plata sulfuro de aluminio nitruro de plomo(II) seleniuro de plomo(II) yoduro de potasio cianuro de potasio fluoruro de calcio cloruro de bismuto(III) sulfuro de cobre(I) sulfuro de cobre(II) cloruro de manganeso(II) cloruro de manganeso(III) cloruro de magnesio cianuro de cadmio carburo de calcio

monocloruro de sodio dibromuro de bario sulfuro de diplata trisulfuro de dialuminio dinitruro de triplomo monoseleniuro de plomo monoyoduro de potasio monocianuro de potasio difluoruro de calcio tricloruro de bismuto sulfuro de dicobre monosulfuro de cobre dicloruro de manganeso tricloruro de manganeso dicloruro de magnesio dicianuro de cadmio dicarburo de calcio

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1.6.7. Otros compuestos binarios ☎ ✞ Son compuestos binarios formados por dos no metales. ✝ ✆ No hay mucha diferencia de electronegatividad entre ellos, por lo que son compuestos covalentes. Su fórmula es molecular, lo que significa que no siempre se puede simplificar (depende de cómo sea cada molécula en realidad). ¿Cómo se escribe su fórmula? Se escribe primero el símbolo del elemento menos electronegativo que actuará con número de oxidación positivo, a continuación el del elemento más electronegativo, que actuará con el único número de oxidación negativo que tiene, después se intercambian los números de oxidación sin tener en cuenta el signo. ¿Cómo se nombran? Aquí utilizaremos dos nomenclaturas: Nomenclatura sistemática: Es la nomenclatura preferida con estos compuestos: (prefijo) raíz del nombre del más electronegativo uro de (prefijo) nombre del menos electronegativo . Ejemplo: OF2 difluoruro de oxígeno. Nomenclatura de Stock: raíz del nombre del elemento negativo uro de nombre del elemento positivo . Si el elemento menos electronegativo sólo tuviera un número de oxidación positivo, (como B +3), el nombre sería, como en el cuadro; por ejemplo: BN nitruro de boro. Si, tuviera más de un número de oxidación positivo, (como el Nitrógeno, N, +1, +2, +3, +4 y +5), habría que añadir al final el número de oxidación sin signo y en números romanos entre paréntesis. Ejemplo: NCl3 cloruro de nitrógeno(III). Algunos ejemplos: SF6 IF7 BrCl SiC OF2 B2 S3

hexafluoruro de azufre heptafluoruro de yodo monocloruro de bromo monocarburo de silicio difluoruro de oxígeno trisulfuro de diboro

fluoruro de azufre fluoruro de yodo(VII) cloruro de bromo(I) carburo de silicio(IV) fluoruro de oxígeno sulfuro de boro

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1.6.8. Hidróxidos ☎ ✞ Son compuestos formados por el anión hidróxido, OH – , y un catión. ✝ ✆ Los hidróxidos son compuestos iónicos. Su fórmula es empírica, lo que significa que se debe simplificar. ¿Cómo se escribe su fórmula? Se escribe primero el símbolo del elemento positivo (catión), a continuación el del anión hidróxido, después se intercambian los números de oxidación sin tener en cuenta el signo. La fórmula que se obtiene se debe simplificar. Hay que tener en cuenta que si al anión hidróxido le correspondiera un número diferente del 1, habría que englobar el OH entre paréntesis. ¿Cómo se nombran? Aquí utilizaremos dos nomenclaturas: Nomenclatura de Stock: hidróxido de nombre del catión Si el catión sólo tuviera un número de oxidación (como Ag +1), el nombre sería el indicado en el cuadro: AgOH hidróxido de plata. Si el catión pudiera tener más de un número de oxidación (como el plomo, Pb +2, +4), habría que añadir al final el número de oxidación sin signo y en números romanos entre paréntesis. Ejemplos: Pb(OH)2 hidróxido de plomo(II); Pb(OH)4 hidróxido de plomo(IV). Nomenclatura sistemática: (prefijo) hidróxido de nombre del catión Ejemplo: Mn(OH)3 trihidróxido de manganeso. Algunos ejemplos: NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 NH4 OH TlOH Tl(OH)3 HgOH Hg(OH)2 CsOH Ba(OH)2 Sc(OH)3

hidróxido de sodio hidróxido de magnesio hidróxido de aluminio hidróxido de amonio hidruro de talio(I) hidruro de talio(III) hidróxido de mercurio(I) hidróxido de mercurio(II) hidróxido de cesio hidróxido de bario hidróxido de escandio

monohidróxido de sodio dihidróxido de magnesio trihidróxido de aluminio monohidróxido de amonio monohidruro de talio trihidruro de talio monohidróxido de mercurio dihidróxido de mercurio monohidróxido de cesio dihidruro de bario trihidróxido de escandio

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1.6.9. Oxoácidos ✔ ✗ Son compuestos formados por un no metala con estado de oxidación positivo, hidrógeno y oxígeno. ✖

a También

se deben considerar los metales de transición con números de oxidación elevado.



Son compuestos covalentes. La fórmula es molecular (depende de cada molécula en concreto); aun así casi siempre se simplifica (cuando no se hace es debido al enlace por puente de hidrógeno). Importante: El no metal no puede tener cualquier número de oxidación positivo; los números de oxidación que formarán oxoácidos se encuentran subrayados5 en las tablas de números de oxidación que hay en las páginas 4 y 4. El alumno debe aprenderlos de memoria. Obtención de oxoácidos: Los oxoácidos se pueden obtener, al menos formalmente haciendo reaccionar los óxidos de los no metales en algunos estados de oxidación con agua. 4

Grupo 17 Cl, Br y I (el F no tiene número de oxidación positivo). Con +1 y +3 terminan en -oso; con +5 y +7 en -ico. Con +1 se añade el prefijo hipoy, con +7, el prefijo es per-. Cl, Br, I: +1, +3, +5, +7 +1: Cl2 O + H2 O −−→ HClO ácido hipocloroso. +3: cloroso. +5:

Cl2 O5 + H2 O −−→ HClO3 ácido clórico.

+7:

Cl2 O7 + H2 O −−→ HClO4 ácido perclórico.

+1:

Br2 O + H2 O −−→ HBrO ácido hipobromoso.

+3:

Br2 O3 + H2 O −−→ HBrO2 ácido bromoso.

+5:

Br2 O5 + H2 O −−→ HBrO3 ácido brómico.

+7:

Br2 O7 + H2 O −−→ HBrO4 ácido perbrómico.

+1:

I2 O + H2 O −−→ HIO ácido hipoyodoso.

+3:

I2 O3 + H2 O −−→ HIO2 ácido yodoso.

+5:

I2 O5 + H2 O −−→ HIO3 ácido yódico.

+7:

I2 O7 + H2 O −−→ HIO4 ácido peryódico.

Cl2 O3 + H2 O −−→ HClO2 ácido

Grupo 16 S y Se S, Se: +4, +6 +4:

SO2 + H2 O −−→ H2 SO3 ácido sulfuroso.

+6:

SO3 + H2 O −−→ H2 SO4 ácido sulfúrico.

+4:

SeO2 + H2 O −−→ H2 SO3 ácido selenioso.

+6:

SeO3 + H2 O −−→ H2 SO4 ácido selénico.

4 La fórmula responde al siguiente esquema: H X O , donde el símbolo X representa al no metal con estado a b c de oxidación positivo y a, b y c son números y, como siempre, en caso de valer 1 no se escriben explícitamente. 5 Se encuentran subrayados los números de oxidación más importantes, aunque no todos.

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Grupo 15 N, P, As y Sb. N: +1, +3, +5 N +1:

N2 O + H2 O −−→ HNO ácido hiponitroso6

N +3:

N2 O3 + H2 O −−→ HNO2 ácido nitroso.

N +5:

N2 O5 + H2 O −−→ HNO3 ácido nítrico.

P, As, Sb: +3, +5 P +3:

P2 O3 + H2 O −−→ HPO2 ácido metafosforoso.

P +3:

P2 O3 + 2 H2 O −−→ H4 P2 O5 ácido pirofosforoso.

P +3:

P2 O3 + 3 H2 O −−→ H3 PO3 ácido (orto)fosforoso.

P +5:

P2 O5 + H2 O −−→ HPO3 ácido metafosfórico.

P +5:

P2 O5 + 2 H2 O −−→ H4 P2 O7 ácido pirofosfórico.

P +5:

P2 O5 + 3 H2 O −−→ H3 PO4 ácido (orto)fosfórico.

As +3:

As2 O3 + H2 O −−→ HAsO2 ácido metaarsenioso.

As +3:

As2 O3 + 2 H2 O −−→ H4 As2 O5 ácido piroarsenioso.

As +3:

As2 O3 + 3 H2 O −−→ H3 AsO3 ácido (orto)arsenioso.

As+5:

As2 O5 + H2 O −−→ HAsO3 ácido metaarsénico.

As +5:

As2 O5 + 2 H2 O −−→ H4 As2 O7 ácido piroarsénico.

As +5:

As2 O5 + 3 H2 O −−→ H3 AsO4 ácido (orto)arsénico.

Sb +3:

Sb2 O3 + H2 O −−→ HSbO2 ácido metaantimonioso.

Sb +3:

Sb2 O3 + 2 H2 O −−→ H4 Sb2 O5 ácido piroaantimonioso.

Sb +3:

Sb2 O3 + 3 H2 O −−→ H3 SbO3 ácido (orto)antimonioso.

Sb +5:

Sb2 O5 + H2 O −−→ HSbO3 ácido metaantimónico.

Sb +5:

Sb2 O5 + 2 H2 O −−→ H4 Sb2 O7 ácido piroantimónico.

Sb +5 :

Sb2 O5 + 3 H2 O −−→ H3 SbO4 ácido (orto)antimónico.

Grupo 14 C y Si. C, Si: +4 CO2 + H2 O −−→ H2 CO3 ácido carbónico. SiO2 + H2 O −−→ H2 SiO3 ácido metasilícico. SiO2 + 2 H2 O −−→ H4 SiO4 ácido (orto)silícico. Grupo 13 B. 6A

veces se escribe H2 N2 O2 .

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Boro: +3. B2 O3 + H2 O −−→ HBO2 ácido metabórico. B2 O3 + 3 H2 O −−→ H3 BO3 ácido (orto)bórico. Grupo 5 V, Nb y Ta. V, Nb y Ta: +5 V +5:

V2 O5 + H2 O −−→ HVO3 ácido metavanádico.

V +5:

V2 O5 + 2 H2 O −−→ H4 V2 O7 ácido pirovanádico.

V +5:

V2 O5 + 3 H2 O −−→ H3 VO4 ácido (orto)vanádico.

Nb+5:

Nb2 O5 + H2 O −−→ HNbO3 ácido metanióbico.

Nb +5:

Nb2 O5 + 2 H2 O −−→ H4 Nb2 O7 ácido pironióbico.

Nb +5:

Nb2 O5 + 3 H2 O −−→ H3 NbO4 ácido (orto)nióbico.

Ta+5:

Ta2 O5 + H2 O −−→ HTaO3 ácido metatantálico.

Ta +5:

Ta2 O5 + 2 H2 O −−→ H4 Ta2 O7 ácido pirotantálico.

Ta +5:

Ta2 O5 + 3 H2 O −−→ H3 TaO4 ácido (orto)tantálico.

Grupo 6 Cr, Mo y W. Cr, Mo y W: +6 Cr +6: Mo +6: W +6:

CrO3 + H2 O −−→ H2 CrO4 ácido crómico. MoO3 + H2 O −−→ H2 MoO4 ácido molíbdico. WO3 + H2 O −−→ H2 WO4 ácido wolfrámico.

Grupo 7 Mn, Tc y Re. Mn, Tc y Re: +6, +7 Mn +6:

MnO3 + H2 O −−→ H2 MnO4 ácido mangánico.

Mn +7:

Mn2 O7 + H2 O −−→ HMnO4 ácido permangánico.

Tc +6:

TcO3 + H2 O −−→ H2 TcO4 ácido tecnécico.

Tc +7:

Tc2 O7 + H2 O −−→ HTcO4 ácido pertecnécico.

Re +6:

ReO3 + H2 O −−→ H2 ReO4 ácido rénico.

Re +7:

Re2 O7 + H2 O −−→ HReO4 ácido perrénico.

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1.6.10.

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Isopoliácidos

Los isopoliácidos son oxoácidos que tienen en su molécula varias átomos del no metal central. Ya hemos visto algunos de ellos, como los ácidos pirofosforoso y pirofosfórico, H4 P2 O5 y H 4 P 2 O7 . Sólo estudiaremos los diácidos: Se obtienen a partir del ácido correspondiente sumando dos moléculas del mismo y eliminando una molécula de agua. Si existe el ortoácido, éste sería el que habría que utilizar. Veamos algunos ejemplos: ácido disulfúrico: Se multiplica por dos la fórmula del ácido sulfúrico, H2 SO4 y se elimina una molécula de agua: 2 × H2 SO4 − H2 O = H4 S2 O8 − H2 O = H2 S2 O7 ácido dicrómico: Se multiplica por dos la fórmula del ácido crómico, H2 CrO4 y se elimina una molécula de agua: 2 × H2 CrO4 − H2 O = H4 Cr2 O8 − H2 O = H2 Cr2 O7 ácido difosfórico: Se multiplica por dos la fórmula del ácido ortofosfórico, H3 PO4 y se elimina una molécula de agua: 2 × H3 PO4 − H2 O = H6 P2 P8 − H2 O = H2 P2 O7 y, aunque se puede llamar ácido difosfórico, se prefiere el de ácido pirofosfórico.

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Algunos ejemplos: HNO2 HNO3 H2 CrO4 H 4 P 2 O7 HMnO4 H2 ReO4 HBrO2 H2 SO3 H3 BO3 H4 SiO4

ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido

nitroso nítrico crómico pirofosfórico permangánico rénico bromoso sulfuroso (orto)bórico ortosilícico

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1.6.11. Cationes ☎ ✞ Un catión es un átomo o grupo de átomos con carga positiva. ✝ ✆ Los cationes no son sustancias, pero, junto con los aniones, forman parte de las sustancias iónicas. Los cationes más importantes son los átomos de los metales con carga positiva; además estudiaremos el catión amonio: Algunos ejemplos: Na+ Mg 2+ Cu+ Cu 2+ NH+ 4 Pt 2+ Pt 4+ Ni 2+

catión catión catión catión catión catión catión catión

sodio magnesio cobre(I) cobre(II) amonio platino(II) platino(IV) níquel(II)

Ca 2+ Al 3+ Pb 2+ Pb 4+ Ag+ Cr 3+ Fe 2+ Fe 3+

catión catión catión catión catión catión catión catión

calcio aluminio plomo(II) plomo(IV) plata cromo(III) hierro(II) hierro(III)

1.6.12. Aniones ✞ ☎ Un anión es un átomo o grupo de átomos con carga negativa. ✝ ✆ Los aniones no son sustancias, pero, junto con los cationes, forman parte de las sustancias iónicas. Se puede considerar que se forman cuando un ácido pierde uno o más átomos de hidrógeno. Distinguimos dos tipos de aniones: neutros y ácidos. 1. Aniones neutros: ¿Cómo se escribe su fórmula? Se obtienen cuando un ácido pierde todos los átomos de hidrógeno. Como los átomos de hidrógeno son positivos, el anión tiene una carga negativa igual al número de átomos de hidrógeno perdidos. Por ejemplo, el anión neutro correspondiente al ácido sulfúrico, H2 SO4 , es: SO42 – , el anión neutro correspondiente al ácido nitroso, HNO2 , es NO2– . ¿Cómo se nombran? • Nomenclatura tradicional: Terminación del ácido -hídrico -oso -ico

Terminación del anión -uro -ito -ato

Ejemplos: Del ácido sulfhídrico, H2 S, anión sulfuro, S 2 – . Del ácido clorhídrico, HCl, anión cloruro, Cl – . Del ácido hipocloroso, HClO, anión hipoclorito, ClO – . Del ácido ortofosfórico, H3 PO4 , anión ortofosfato, PO43 – . Del ácido perclórico, HClO4 , anión perclorato, ClO4– . 2. Aniones ácidos: ¿Cómo se escribe su fórmula? Se obtienen cuando un ácido no pierde todos los átomos de hidrógeno que posee. La carga del anión es igual al número de hidrógenos perdidos; por ejemplo, el anión ácido correspondiente al ácido sulfúrico, H2 SO4 , es: HSO4– , el ácido nitroso, HNO2 , sólo tiene un hidrógeno y no puede formar aniones ácidos; el ácido fosfórico, H3 PO4 , puede formar dos aniones ácidos, H2 PO4– y HPO42 – . ¿Cómo se nombran? • Nomenclatura tradicional: Nomenclatura tradicional:

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(prefijo) hidrógeno nombre del anión neutro El prefijo indica el número de átomos de hidrógeno que aparecen en la fórmula (el prefijo mono no se nombra. Ejemplos: Del ácido sulfhídrico, H2 S, anión hidrógenosulfuro, HS – . Del ácido sulfúrico, H2 SO4 , anión hidrógenosulfato, HSO4– . Algunos ejemplos: SO32 – HCO3– IO – ClO4– BO33 – HBO32 – H2 BO3– NO3– Se 2 – HSe – HSeO3–

anión anión anión anión anión anión anión anión anión anión anión

sulfito carbonato hipoyodito perclorato (orto)borato hidrógeno(orto)borato dihidrógeno(orto)borato nitrato seleniuro hidrógenoseleniuro hidrógenoselenito

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1.6.13. Sales ☎ ✞ Una sal es un compuesto formado por un anión y un catión. ✝ ✆ Las sales son sustancias iónicas. Su fórmula es empírica. Se debe simplificar. Las sales dobles pueden tener un anión y dos cationes diferentes o dos aniones diferentes y un catión. No se estudiarán aquí. ¿Cómo se escribe su fórmula? Se escribe primero el catión, seguido del anión, se intercambian las valencias y, por último, se simplifica. Al intercambiar las valencias, si al anión o el catión le corresponde un número mayor que uno y contiene más de un átomo, habría que ponerlo entre paréntesis. ¿Cómo se nombran? Se nombra primero el anión y después el catión. Algunos ejemplos: Na2 SO4 CsNO3 Sn(NO2 )4 Ca(HS)2 KHS (NH4 )2 SO3 AlBO3 Zn(HSO3 )2 Be(ClO)2 Fe(IO2 )3 Pb3 (AsO4 )4 Pt(CO3 )2 AgIO4 CoWO4 MnSiO4 Zn(H2 VO4 )2

sulfato de sodio nitrato de cesio nitrito de estaño(IV) hidrógenosulfuro de calcio hidrógenosulfuro de potasio sulfito de amonio (orto)borato de aluminio hidrógenosulfito de cinc hipoclorito de berilio yodito de hierro(III) (orto)arseniato de plomo(IV) carbonato de platino(IV) peryodato de plata wolframato de cobalto(II) ortosilicato de manganeso(IV) dihidrógeno(orto)vanadato de cinc

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