Número atómico, número entero positivo que equivale al número total de protones existentes en el núcleo atómico. Es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear. El número atómico es el número Z que acompaña al símbolo X de un elemento. Un átomo neutro posee el mismo número de protones que de electrones, de manera que Z indica también el número de electrones de un átomo neutro. Henry Moseley, en 1913, demostró la regularidad existente entre los valores de las longitudes de onda de los rayos X emitidos por diferentes metales tras ser bombardeados con electrones, y los números atómicos de estos elementos metálicos. Este hecho permitió clasificar a los elementos en la tabla periódica en orden creciente de número atómico.

Radio atómico en la tabla periódica Al aumentar el número atómico, Z, muchas de las propiedades fisicoquímicas de los elementos varían de forma periódica. Una de ellas es el radio atómico, que se obtiene a partir de las longitudes de los enlaces entre los átomos. En un mismo grupo (columna), el radio atómico aumenta al aumentar Z, y en un mismo periodo (fila), disminuye a medida que aumenta el número atómico.

3.4.- ECUACIONES QUÍMICAS

3.4.1.- Símbolos y fórmulas químicas.-

Los símbolos químicos son los distintos signos abreviados que se utilizan para identificar los elementos y compuestos químicos en lugar de sus nombres completos. Algunos elementos frecuentes y sus símbolos son: carbono, C; oxígeno, O; nitrógeno, N; hidrógeno, H; cloro, Cl; azufre, S; magnesio, Mg; aluminio, Al; cobre, Cu; plata, Ag; oro, Au; hierro, Fe. La mayoría de los símbolos químicos se derivan de las letras del nombre del elemento, principalmente en español, pero a veces en inglés, alemán, francés, latín o ruso. La primera letra del símbolo se escribe con mayúscula, y la segunda (si la hay) con minúscula. Los símbolos de algunos elementos conocidos desde la antigüedad, proceden normalmente de sus nombres en latín. Por ejemplo, Cu de cuprum (cobre), Ag de argentum (plata), Au de aurum (oro) y Fe de ferrum (hierro). Este conjunto de símbolos que denomina a los elementos químicos es universal. Los símbolos de los elementos pueden ser utilizados como abreviaciones para nombrar al elemento, pero también se utilizan en fórmulas y ecuaciones para indicar una cantidad relativa fija del mismo. El símbolo suele representar un átomo del elemento. Sin embargo, los átomos tienen unas masas fijas, denominadas masas atómicas relativas, así que los símbolos representan a menudo una masa atómica del elemento o mol.

3.4.2.- ¿Cómo representamos los cambios químicos? ƒ Podemos decir que un cambio químico consiste en que dos o más sustancias reaccionan para formar otras nuevas. ƒ Llamamos ecuación química a la representación matemática que corresponde a una reacción química. Ejemplos de reacciones químicas: Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- ⇄ 2PbSO4 + 2H2O.

3.4.3.- FÓRMULAS DE LOS COMPUESTOS ƒ

LOS COMPUESTOS (sustancias cuyas moléculas o cristales están formadas por átomos diferentes) se representan mediante fórmulas, compuestas por los símbolos de los átomos que las constituyen, y unos subíndices que indican el número de átomos de cada clase que hay en la molécula. Así, el metano es CH4, porque en su molécula hay cuatro átomos de hidrógeno y uno de carbono. En las sustancias cristalinas como el cuarzo (dióxido de silicio, (SiO2), la fórmula indica la proporción en que se encuentran los átomos, ya que el número de ellos es ilimitado: por cada átomo de silicio hay dos de oxígeno.

ƒ ƒ ƒ

REACTIVOS Y PRODUCTOS

ƒ ƒ

A las sustancias que entran en reacción se les llama reactivos, sean estas elementos o compuestos, y a las que se forman en ella, productos de reacción. Así cuando el metano reacciona con el oxígeno (se quema), se forma una llama que desprende mucha energía y, finalmente quedan dos nuevos gases que son los productos: dióxido de carbono y agua CO2 + 2 H2O + energía CH4 + 2 O2 Reactivos productos

ƒ ECUACIONES ƒ ƒ

La ecuación química que representa a la reacción anterior es: CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O que leeríamos del modo siguiente: Una molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno, y se forma, como producto de la reacción, una molécula de dióxido de carbono y dos moléculas de agua. Los números que escribimos delante de las fórmulas, a los que llamamos coeficientes, indican el número de moléculas o de átomos que intervienen en la reacción. Entre la primera parte de la ecuación, la de los reactivos, y la segunda, la de los productos, ponemos una flecha ( ) para indicar el sentido en el que transcurre la reacción.

Las reacciones químicas

En la naturaleza tienen lugar dos tipos de transformaciones: las físicas, que son aquellas en las que no cambia la naturaleza de las sustancias que intervienen, y las químicas, en las que sí se produce un cambio en su naturaleza. La Química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de las sustancias materiales, así como los cambios que en ellas se producen. En las fábricas, en la atmósfera, en los automóviles, y en nuestro propio cuerpo… se producen reacciones químicas continuamente…

¿QUÉ ES UNA REACCIÓN QUÍMICA?

Una reacción química es el proceso en el que una o más sustancias (llamadas reactivos) se transforman en otras sustancias diferentes (llamadas productos de la reacción). Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro (que en el lenguaje común se le llama herrumbre u orín), a partir del hierro y el oxígeno del aire, reacción conocida como oxidación. En este ejemplo, los reactivos son el oxígeno y el hierro, y el producto, el óxido de hierro. En algunos casos, como en la combustión, las reacciones se producen de forma rápida. En cambio otras reacciones, como la oxidación, tienen lugar con lentitud. El desgaste que la lluvia ácida causa en las fachadas de los edificios y en las estatuas es muy lento, pero las reacciones que se producen en la explosión de los fuegos artificiales son muy rápidas. La mayoría de las reacciones tienen lugar a una velocidad intermedia entre la de la erosión de la piedra y la de los fuegos artificiales, que es casi instantánea.

FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN En química es muy importante conocer la velocidad a la que ocurren las reacciones y por qué tienen lugar a esa velocidad, ya que en unos casos nos conviene acelerarlas y en otros, ralentizarlas. Las reacciones químicas que se producen en el cuerpo humano tendrían lugar a velocidades muy lentas si no tuvieran la “ayuda” de unas sustancias llamadas enzimas, que aceleran estas reacciones millones de veces. Sin las enzimas, los humanos y otros organismos vivos no podrían sobrevivir. Las velocidades de reacción se ven alteradas también por otros factores. Por ejemplo, si se calientan las sustancias reaccionantes (o reactivos), normalmente aumenta la velocidad de reacción; si se enfrían, la reacción se ralentiza. Para reaccionar, las partículas de las sustancias reaccionantes deben chocar entre sí. El calor les proporciona más energía para moverse y, por tanto, aumenta la probabilidad de que colisionen. Además, cuanto más fuerte colisionen, más fácil será que se produzca la reacción. El enfriamiento tiene justo el efecto contrario. Algunas reacciones son reversibles, es decir, pueden tener lugar en los dos sentidos: los productos que se forman pueden, en determinadas condiciones, reaccionar entre sí para dar de nuevo las sustancias iniciales. Al final, se llega a un equilibrio entre los reactivos y los productos de la reacción.

REACCIONES EXOTÉRMICAS Y REACCIONES ENDOTÉRMICAS En una reacción química se producen intercambios de energía, en forma de calor. Se llaman exotérmicas a las reacciones que, cuando se producen, desprenden calor. El ejemplo más claro de este tipo de reacciones es la combustión de un trozo de madera o de carbón. Se llaman endotérmicas a las reacciones que, para producirse, necesitan que se les suministre calor a los reactivos.

Los ácidos y las bases

Si te paras a pensar en la cantidad de sustancias diferentes que puedes encontrar en la cocina de tu casa, te darás cuenta de que la Química está presente en muchas de nuestras acciones diarias. Hay sustancias, como el vinagre, el zumo de limón o el zumo de naranja que tienen sabor agrio, y las llamamos ácidos. Otras en cambio, como la lejía o el amoníaco que se usan en tareas de limpieza, tienen propiedades muy diferentes a los ácidos, y se llaman bases. Nunca se te ocurra probar un producto químico o tocarlo sin conocer sus propiedades, pues muchas de las sustancias de que están compuestos son tóxicas o corrosivas y ¡es muy peligroso!

LOS ÁCIDOS Los ácidos son sustancias que poseen un sabor agrio, que al ponerlos en contacto con algunos metales (como el hierro o el cinc) los corroen, desprendiéndose gas hidrógeno, y que al reaccionar con una base cualquiera originan una sustancia de naturaleza diferente a ambas, llamada sal. Los más importantes, desde el punto de vista químico, por la gran cantidad de compuestos en los que están presentes son: el ácido sulfúrico, el clorhídrico y el nítrico. Los tres son corrosivos e irritantes; son por tanto peligrosos, por lo que se deben manejar con las debidas precauciones. El sabor fuerte del limón o de la naranja se debe al ácido cítrico. El vinagre contiene otro ácido que probablemente habrás oído nombrar: el ácido acético. Las baterías de los automóviles contienen ácido sulfúrico (¡muy peligroso!, por eso cuando se agotan, hay que depositarlas en puntos de recogida especiales, no se deben arrojar a un contenedor de basura normal). Nuestro estómago segrega, entre otros, el ácido clorhídrico necesario para poder digerir los alimentos. El ácido nítrico se emplea para fabricar fertilizantes, plásticos, lacas y colorantes, entre otros productos; disuelto en agua es lo que conocemos como “agua fuerte”, que se utiliza para limpiar. Dos ácidos fundamentales para la vida son el ARN y el ADN. El ácido ribonucleico (ARN) está presente en todas las células de cualquier organismo vivo. El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el principal componente de los cromosomas y es el material con el que están formados nuestros genes; es el responsable, por tanto, de la herencia biológica. Otro ácido que seguro te resultará familiar es el ácido acetilsalicílico, que se halla en la corteza de los sauces y con el que se fabrica la aspirina. El ácido fórmico aparece en el veneno que transportan en el aguijón las hormigas y algunos otros insectos. El ácido oleico se encuentra en el aceite de oliva. El ácido úrico está presente en pequeñas cantidades en la orina humana, y en cantidades mayores en la orina de los pájaros y reptiles.

LAS BASES

Una base es una sustancia opuesta químicamente a un ácido, ya que al ponerlos en contacto se neutralizan entre sí, originando otro tipo de sustancias llamadas sales. Las bases tienen sabor amargo y un tacto jabonoso. Las más importantes desde el punto de vista químico son el amoníaco, con el que se obtienen fertilizantes y multitud de productos químicos, y la sosa cáustica, que se utiliza para fabricar, por ejemplo, papel, jabón, detergentes y productos textiles. Para indicar cómo de ácida o de básica es una sustancia, en Química se usa una escala, llamada de pH, que va desde el valor 0 (que corresponde al valor más ácido) hasta el valor 14 (que corresponde al valor más básico). .

3.5.- APRENDE A TRABAJAR EN CIENCIAS ƒ FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA QUÍMICA

Los óxidos son las combinaciones binarias entre el oxígeno y todos los demás elementos químicos a excepción de los gases nobles y el Flúor. ¿Cómo se formulan? Los óxidos tienen la siguiente formula, que se aplica a todas las combinaciones: X2On, donde X es el símbolo del elemento, el 2 corresponde a la valencia del oxígeno, la O es el símbolo del Oxígeno y la n es la valencia del otro elemento, sea metal o no metal. ¿Cómo se nombran? Para nombrar los óxidos se utilizan las 3 nomenclaturas, la tradicional la Sistemática y la Stock. Tradicional Óxidos Básicos.- Provienen de la combinación entre el oxígeno y un metal. Si el metal con el que se combina tiene una sola valencia se nombran con las palabras óxido de, y el nombre del metal con el que se combina. Ejemplos: CaO-------------------------------------Óxido de Calcio. Na2O------------------------------------Óxido de Sodio. Si el metal con el que se combina tiene dos valencias, se pone como en el de una valencia pero el nombre del metal acaba en oso cuando actua con la valencia menor y en ico cuando actua con la valencia mayor y se le quita el prefijo de. Ejemplos: FeO-------------------------------------Óxido ferroso (El hierro tiene en este caso valencia 2 y se simplifica). Fe2O3-----------------------------------Óxido férrico (El hierro tiene en este caso valencia 3). Óxidos Ácidos .- Provienen de la combinación entre el oxígeno y un no metal. Si el no metal con el que se combina tiene una sola valencia se nombran con las palabras óxido de, y el nombre del metal con el que se combina acabado en ico. Ejemplo: B2O3------------------------------------Óxido bórico. Si el no metal con el que se combina tiene dos o más valencias, se ponen al nombre las siguientes terminaciones:

Simbolo

Valencia

S, Se, Te

N, P, As, Sb

Prefijo

Sufijo

2

Hipo-

-oso

4

-----------------------

-oso

6

-----------------------

-ico

1

Hipo-

-oso

3

-----------------------

-oso

5

-----------------------

-ico

1

Hipo-

-oso

3

-----------------------

-oso

5

-----------------------

-ico

7

Per-

-ico

Cl, Br, I

Sistemática Los óxidos, tanto ácidos como básicos se nombran escribiendo delante de la palabra óxido y del nombre del elemento unos prefijos, que indican el número de atomos del mismo elemento que tiene en esa molécula. Prefijo

Número de átomos

mono-

1

di-

2

tri-

3

tetra-

4

penta-

5

hexa-

6

hepta-

7

octo-

8

La nomenclatura se aplica a la formula que ya está simplificada. El prefijo mono se puede suprimirse, esto significa que si un elemento no tiene prefijo significa que solo interviene un átomo de ese elemento en la misma formula. Ejemplos: As2S3-------------------------------------Trisulfuro de diarsénico. PF5----------------------------------------Pentafluoruro de fósforo.

Stock Los óxidos, tanto ácidos como básicos se nombran mediante las palabras óxido de seguida del nombre del elemento y un paréntesis donde se pone la valencia del elemento en números romanos, tal y como estaba al principio sin simplificar. Si un elemento tiene solo una valencia no se pone paréntesis. Ejemplos: Fe2O3-------------------------------------Óxido de Hierro (III). SO3----------------------------------------Óxido de Azufre (VI) Está simplificado. FeO-----------------------------------------Óxido de Hierro (II) Está simplificado. Na2O-------------------------------------- Óxido de Sodio. No se pone paréntesis porque el Sodio solo tiene una valencia. Los hidruros son compuestos binarios formados por átomos de Hidrógeno y de otro elemento, y hay tres tipos: Hidruros Metálicos, Ácidos Hidrácidos y los Hidruros Volátiles. ¿Cómo se formulan? Hidruros Metálicos.- Para formular los hidruros metálicos se escribe primero el símbolo del metal, a continuación el símbolo del Hidrógeno (H) y después la valencia del metal. Fórmula: XHn Ácidos Hidrácidos .- Para formular los ácidos hidrácidos se escribe primero el símbolo del Hidrógeno (H), a continuación la valencia del no metal y por últimos el símbolo del Azufre, Selenio, Teluro, Flúor, Cloro, Bromo o Yodo. Fórmula: XnH Hidruros Volátiles.- Para formular los hidruros volátiles se escribe primero el símbolo del nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio, boro, carbono o silicio, a continuación el símbolo del Hidrógeno (H) y después la valencia del no metal correspondiente. Fórmula: XHn

¿Cómo se nombran? Hidruros Metálicos Provienen de la combinación entre el Hidrógeno y un metal. Si el metal con el que se combina tiene una sola valencia se nombran con las palabras Hidruro de, y el nombre del metal con el que se combina. En las demás nomenclaturas que igual que en los óxidos, lo único que en vez de óxido se pone hidruro. Ejemplos: Tradicional Stock Sistemática. CaH2----------------Hidruro de Calcio / Hidruro de Calcio / Dihidruro de Calcio. NaH-----------------Hidruro de Sodio / Hidruro de Sodio / Hidruro de Sodio. Si el metal con el que se combina tiene dos valencias, se pone como en el de una valencia pero el nombre del metal acaba en oso cuando actúa con la valencia menor y en ico cuando actúa con la valencia mayor y se le quita el prefijo de. Ejemplos: FeH3-------------------------------------Hidruro ferrico. FeH2-------------------------------------Hidruro ferroso.

ƒ Ácidos Hidrácidos ƒ Son las combinaciones binarias entre el Hidrógeno y los siguientes no metales: ƒ Elemento Valencia Elemento Valencia ƒ Azufre 2 Flúor 1 Cloro ƒ Selenio Bromo ƒ Teluro Yodo ƒ Los Ácidos Hidrácidos solo se nombran en las nomenclaturas Tradicional y Sistemática, y no en la Sock. ƒ Tradicional ƒ Se nombran con la palabra ácido seguida del nombre del no metal terminado en hídrico. ƒ Ejemplos: ƒ HCl-------------------------------------Ácido Clorhídrico. ƒ H2S-------------------------------------Ácido Sulfhídrico. Sistemática Se nombran primero poniendo el nombre del no metal acabado en uro. y sigue con las palabras de hidrógeno. Ejemplos: HCl-------------------------------------Cloruro de hidrógeno. H2S-------------------------------------Sulfuro de hidrógeno.

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Hidruros Volatiles Son las combinaciones del hidrógeno con los siguientes elementos químicos, y que contienen las siguientes valencias: Elemento Símbolo Valencia Nitrógeno N 3 Fósforo P 3 Arsénico As 3 Antimonio Sb 3 Boro B 3 Carbono C 4 Silicio Si 4 Los Hidruros Volátiles se nombran en la sistemática, en vez de la tradicional tienen un nombre especial cada uno de ellos, y se indican en este cuadro: Formula Nombre Común Sistemática NH3 Amoniaco Trihidruro de Nitrógeno PH3 Fosfina Trihidruro de fósforo AsH3 Arsina Trihidruro de arsénico SbH3 Estibina Trihidruro de antimonio BH3 Borano Trihidruro de boro CH4 Metano Tetrahidruro de carbono Silano Tetrahidruro de silicio SiH4 Los Hidruros Volátiles no se nombran en la Stock.

ƒ ƒ

ÁCIDOS OXOÁCIDOS Los ácidos oxoácidos son compuestos formados por: oxígeno-hidrógeno-no metal cuya fórmula general es: Hn Xm Op ,donde X representa, en general, un no metal y n, m, p el número de átomos de cada uno de ellos. X puede ser también un metal de transición de estado de oxidación elevado como cromo, manganeso, tecnecio, molibdeno, etc. Cuando se encuentran en disolución acuosa, dejan protones en libertad, dando propiedades ácidas a las disoluciones. La IUPAC admite la nomenclatura tradicional de estos compuestos, utilizando el nombre genérico de ácido y los prefijos y sufijos que indicamos a continuación. Los ácidos oxoácidos se obtienen añadiendo al óxido correspondiente (anhídrido) una molécula de agua.

ANHÍDRIDO + H2O ===>> ÁCIDO

(II) SO + H2O -> H2SO2 ácido hiposulfuroso (IV) SO2 + H2O -> H2SO3 ácido sulfuroso (VI) SO3 + H2O -> H2SO4 ácido sulfúrico (I)

Cl2O + H2O -> HClO ácido hipocloroso (III) Cl2O3 + H2O -> HClO2 ácido cloroso (V) Cl2O5 + H2O -> HClO3 ácido clórico (VII) Cl2O7 + H2O -> HClO4 ácido perclórico (IV) CO2 + H2O -> H2CO3 ácido carbónico (IV) SiO2 + H2O -> H2SiO3 ácido silícico

ƒ

FÓRMULA

HClO

NOMENCLATURA SISTEMÁ SISTEMÁTICA Y STOC

oxoclorato (I) de hidrógeno

NOMENCLATURA TRADICIONAL

ácido hipocloroso

ácido oxocló oxoclórico HClO2

dioxoclorato (III) de hidró hidrógeno

ácido cloroso

ácido dioxocló dioxoclórico (III) HClO3

trioxoclorato (V) de hidró hidrógeno

ácido cló clórico

trioxocló trioxoclórico (V) HClO4

tetraoxoclorato (VII) de hidró hidrógeno

ácido percló perclórico

ácido teclaoxocló teclaoxoclórico (VII)

H2SO3

trioxosulfato (IV) de hidró hidrógeno

ácido sulfuroso

trioxosulfú trioxosulfúrico (IV)

H2SO4

tetraoxosulfato (VI) de hidró hidrógeno

ácido sulfú sulfúrico

tetraoxosulfú tetraoxosulfúrico (VI)

H2CO3

trioxocarbonato (IV) de hidró hidrógeno

trioxocarbó trioxocarbónico (IV)

ácido carbó carbónico

ƒ Los hidróxidos se caracterizan por tener el grupo OH, llamado hidróxido, de valencia -1, unido a un metal. Estos compuestos se llaman hidróxidos (o bases) por el carácter básico de sus disoluciones acuosas. Según la IUPAC, se nombran con la palabra genérica hidróxido seguida del metal correspondiente en genitivo; si el metal necesita especificar la valencia, se utiliza la notación de Stock. El grupo hidróxido se coloca siempre a la derecha por ser más electronegativo que el metal. ƒ FÓRMULA SISTEMÁTICA hidróxido de hierro (II) ƒ Fe(OH)2 ƒ Hg2(OH)2 hidróxido de mercurio (Hg2+2 no simplificar) ƒ NaOH hidróxido de sodio Hg(OH)2 hidróxido de mercurio (II) Al(OH)3 hidróxido de aluminio KOH hidróxido de potasio

NOMENCLATURA EN QUÍMICA INORGÁNICA

Se escribe siempre en primer lugar el símbolo del elemento o radical menos electronegativo (menor capacidad de atraer electrones) y a continuación el del elemento o radical más electronegativo (mayor capacidad de atraer electrones). Se nombran en orden inverso. Se intercambian las valencias de los elementos o los radicales, colocándolas en forma de subíndices. Estos subíndices se simplifican, si se puede, teniendo en cuenta que deben ser números enteros y que el 1 no se escribe. La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomienda el uso de la nomenclatura sistemática, la más extendida, y la de Stock o funcional, utilizada sobre todo para nombrar óxidos, hidruros y hidróxidos. En la nomenclatura sistemática de los óxidos la palabra genérica ‘óxido’ va precedida de los prefijos griegos mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- o hepta-, según el número de oxígenos que existan; a continuación se indica, de la misma forma, la proporción del segundo elemento. Por ejemplo, N2O5, pentaóxido de dinitrógeno. En algunas ocasiones se puede prescindir del prefijo mono- (CaO, óxido de calcio). En la nomenclatura de Stock no se utilizan prefijos. Los óxidos se nombran con la palabra ‘óxido’ seguida del nombre del otro elemento y su valencia entre paréntesis; siguiendo con el ejemplo: N2O5, óxido de nitrógeno (V). Si el elemento que se combina con el oxígeno tiene valencia única, no es necesario indicarla; así, Li2O es óxido de litio. En los hidruros metálicos el hidrógeno actúa con valencia -1 y se nombran con la palabra genérica ‘hidruro’ seguida del nombre del metal. El número de átomos de hidrógeno se indica mediante prefijos numerales; por ejemplo, AuH3, trihidruro de oro. En la nomenclatura funcional se nombran con la palabra ‘hidruro’ seguida del nombre del metal y su valencia correspondiente, salvo que la valencia sea única (AuH3, hidruro de oro (III)). En los hidruros no metálicos el hidrógeno actúa con valencia +1 y los no metales con sus respectivas valencias negativas; se nombran añadiendo el sufijo -uro al no metal. Por ejemplo, HCl, cloruro de hidrógeno. Los hidróxidos se nombran con la palabra ‘hidróxido’ seguida del nombre del metal, indicando con prefijos numerales sus proporciones; por ejemplo, Mg(OH)2, dihidróxido de magnesio. En la nomenclatura de Stock no se utilizan los prefijos: al nombre del metal se le añade su valencia, aunque ésta se omite cuando es única; por ejemplo, Mg(OH)2, hidróxido de magnesio. En la nomenclatura sistemática, los ácidos oxoácidos se nombran como compuestos binarios en los que el constituyente negativo (anión) es poliatómico; se utiliza el sufijo -ato para el anión y se especifica la valencia del elemento central mediante números romanos entre paréntesis, seguida de la palabra ‘hidrógeno’; por ejemplo, HClO, oxoclorato (I) de hidrógeno. Para estos ácidos, la IUPAC admite la nomenclatura tradicional (HClO, ácido hipocloroso).

NOMENCLATURA Los compuestos binarios inorgánicos contienen dos elementos diferentes y se denominan con el nombre del elemento menos metálico terminado en -uro seguido del nombre del elemento más metálico. Se formula al revés, primero se escribe el símbolo del elemento más metálico y a continuación el símbolo del menos metálico. Por ejemplo, NaCl, cloruro de sodio; CaS, sulfuro de calcio; MgO, óxido de magnesio, y SiN, nitruro de silicio. Cuando la relación atómica es distinta de 1:1, suele añadirse un prefijo al nombre: CS2, disulfuro de carbono; GeCl4, tetracloruro de germanio; SF6, hexafluoruro de azufre; NO2, dióxido de nitrógeno, y N2O4, tetróxido de dinitrógeno. Muchos grupos de elementos deben sus nombres a los iones que forman: nitrato, NO3-; sulfato, SO42-, y fosfato, PO43-. El sufijo -ato indica generalmente la presencia de oxígeno. El ion positivo NH4+ se denomina amonio, como en NH4Cl, cloruro de amonio, o (NH4)3PO4, fosfato de amonio. Existen normas para denominar compuestos más complicados, pero en muchos casos reciben nombres triviales o comunes (por ejemplo, Na2B4O7·10H2O, bórax) o nombres patentados (hexametafosfato de sodio, calgón). Estos nombres fuera de las reglas generales pueden ser útiles y de fácil uso, pero suelen ser difíciles de interpretar. La tabla siguiente recoge los nombres y fórmulas de los iones inorgánicos poliatómicos más comunes. Éstos forman compuestos combinándose de tal modo que la carga neta de toda la molécula es cero. La suma de las cargas de los iones positivos es igual a la suma de las cargas de los iones negativos. Cuando los compuestos se forman a partir de disoluciones acuosas se obtienen los denominados hidratos, que contienen moléculas de agua, como es el caso del bórax, que en realidad es el tetraborato disódico decahidratado (éste es un buen ejemplo de las ventajas y desventajas de utilizar nombres triviales). En la tabla, el sufijo -ito indica la existencia de un número menor de átomos de oxígeno que en el ion -ato correspondiente, y con el prefijo hipo- empleado con el sufijo -ito, se expresa una cantidad aún menor. El prefijo per- indica más número de átomos de oxígeno, o una carga negativa menor, que el ion -ato correspondiente.

FÓRMULAS QUÍMICAS

La mayoría de las sustancias son compuestos formados por combinaciones de átomos. La fórmula del agua, H2O, indica que por cada dos átomos de hidrógeno está presente un átomo de oxígeno. La fórmula muestra así mismo que el agua es eléctricamente neutra, e indica también que (debido a que las masas atómicas son H = 1,01, O = 16,00) 2,02 unidades de masa de hidrógeno se combinan con 16,00 unidades de masa de oxígeno para producir 18,02 unidades de masa de agua. Puesto que las masas relativas permanecen constantes, las unidades de masa pueden ser expresadas en toneladas, kilogramos, libras o cualquier otra unidad siempre que la masa de todas las sustancias sea expresada en las mismas unidades. En forma similar, la fórmula del dióxido de carbono es CO2; la del octano, C8H18; la del oxígeno, O2 y la de la cera de velas (parafina) CH2. En cada caso, los subíndices (dado por supuesto que significa 1 si no aparece ningún subíndice) muestran el número relativo de átomos de cada elemento en la sustancia. El CO2 tiene 1 C por cada 2 O, y el CH2 tiene 1 C por cada 2 H.

Pero, ¿por qué escribir O2 y C8H18 en lugar de escribir simplemente O y C4H9, que indican las mismas relaciones atómicas y de masas? Los experimentos demuestran que el oxígeno atmosférico no consiste en átomos individuales (O), sino en moléculas formadas por parejas de átomos (O2); la relación entre el carbono y el hidrógeno en las moléculas de octano es de C 8 y H 18 y no otra combinación de átomos de carbono y de hidrógeno. Las fórmulas del oxígeno atmosférico y del octano son ejemplos de fórmulas moleculares. El agua está formada por moléculas de H2O, y el dióxido de carbono por moléculas de CO2. Por eso el H2O y el CO2 son fórmulas moleculares. Sin embargo, la cera de las velas (CH2), por ejemplo, no está formada por moléculas que contienen un átomo de carbono y dos átomos de hidrógeno, sino que en realidad consiste en cadenas muy largas de átomos de carbono, en las cuales la mayoría de éstos están unidos a dos átomos de hidrógeno además de estar unidos a los dos átomos de carbono vecinos en la cadena. Estas fórmulas, que expresan la composición atómica relativa correcta, pero no la fórmula molecular, se llaman fórmulas empíricas. Se puede decir que todas las fórmulas que son múltiplos de proporciones más simples, representan moléculas: las fórmulas H2O2 y C2H6 representan a los compuestos peróxido de hidrógeno y etano. Y a su vez puede decirse que las fórmulas que presentan relaciones atómicas simples son fórmulas empíricas, a menos que la evidencia muestre lo contrario. Por ejemplo, las fórmulas NaCl y Fe2O3 son empíricas; la primera representa al cloruro de sodio (sal común) y la última al óxido de hierro (orín), pero en esos compuestos no están presentes moléculas individuales de NaCl o Fe2O3.

VOCABULARIO ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Agitación térmica Cambios de estado Cambio químico Compuesto Ecuación química Elemento Fórmula Fuerzas de cohesión Símbolo Sustancia molecular

LA QUÍMICA EN LA ALIMENTACIÓN Las hambrunas en Europa se acabaron cuando comenzamos a comprender la química de la alimentación de las plantas, es decir, cuáles son los nutrientes que necesitan para su desarrollo. Hoy sabemos que el aumento de una cosecha depende aproximadamente en un 25% del laboreo mecánico de las tierras; otro 25% de la calidad de las semillas, y nada menos que un 50% de los abonos utilizados, que son sustancias químicas sencillas, en forma de sales solubles, que aportan a la planta el nitrógeno, fósforo, potasio, etc., que esta absorbe a través de sus raíces. En la siguiente ilustración pueden verse las etapas por las que pasan algunos alimentos vegetales desde su recolección hasta que están preparados para el consumo. Si la producción de alimentos vegetales y animales es un factor decisivo para el abastecimiento de nuestras necesidades alimenticias, no lo es menos su conservación. Cuando se recoge una cosecha, por ejemplo, de tomates, no podemos consumirlos todos en poco tiempo, así que, o aprendemos a conservarlos, o habrá que tirarlos en su mayor parte. Lo mismo ocurre con las frutas, las legumbres, los pescados, las carnes. Saber conservar los alimentos es tan importante como producirlos. La industria de conservación de alimentos proporciona trabajo a muchísima gente y enriquece a todo el país. La conservación de alimentos no solo implica una serie de técnicas como la cocción, la pasteurización, la liofilización, etc., sino también el uso de una serie de productos químicos que controlan un montón de reacciones químicas, en concreto para mantener el color, sabor, olor, grado de acidez, grado de humedad, textura, etc. Conservar un alimento significa paralizar las reacciones de oxidación, descomposición, etc., que naturalmente se darían de no intervenir nosotros, así como matar o paralizar a los microorganismos que llevan y que provocarían su descomposición. Mencionaremos solo algunas de las sustancias químicas que más se utilizan: • El azúcar. Para la conservación de frutas y fabricación de mermeladas, zumos, jaleas, compotas, etc. El azúcar absorbe el agua de las células de los microorganismos, que mueren por deshidratación. • La sal. Para conservar pescados y carnes, fundamentalmente. Su mecanismo de acción es similar al del azúcar. • El vinagre. La acidez inhibe el crecimiento de algunos microorganismos. • El alcohol. Es ideal para conservar la vainilla y las esencias de frutas que han de usarse en repostería, porque al calentarse en el horno se volatiliza por completo. • Los antioxidantes. Los más usuales suelen ser los que impiden el enrarecimiento de las grasas (como el propilgalato). También los que evitan que las frutas y otros vegetales tomen un color pardo (como el ácido ascórbico o el disulfuro de carbono). Comenta el texto • Sintetiza el contenido. Subraya los aspectos esenciales del texto anterior.• Reflexiona sobre algunas ideas

Recolección Transporte de la materia prima Escaldado Recepción de la materia prima Selección y clasificación Remojo y lavado Pelado y despepitado Envasado Cerrado hermético Vaciado de aire Esterilización Enfriamiento Almacenamiento y embalaje Etiquetado

ƒ La agitación térmica es el movimiento caótico que tienen las moléculas dependiendo de la temperatura y del estado de agregación. ƒ Cambios Químicos: Son procesos en los que cambia la naturaleza de las sustancias, además de formarse otras nuevas. ƒ Ejemplos: ƒ Combustión: Si quemamos un papel, se transforma en cenizas y, durante el proceso, se desprende humo. (Inicialmente, tendríamos papel y oxígeno, al concluir el cambio químico tenemos cenizas y dióxido de carbono, sustancias diferentes a las iniciales). ƒ Corrosión: Si dejamos un trozo de hierro a la intemperie, se oxida y pierde sus propiedades iniciales. (Las sustancias iniciales serían hierro y oxígeno, la sustancia final es óxido de hierro, con unas propiedades totalmente diferentes a las de las sustancias iniciales).

ƒ Cambio de estado ƒ En física y química se denomina cambio de estado a la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados básicos son el sólido, el líquido y el gaseoso. ƒ La siguiente tabla indica cómo se denominan los cambios de estado: ƒ Inicial\FinalSólidoLíquidoGasSólidofusiónSublimación, sublimación progresiva o sublimación directaLíquidosolidificaciónevaporación o ebulliciónGassublimación inversa o regresivacondensación y licuefacción (Licuación) ƒ También se puede ver claramente con el siguiente gráfico: ƒ