Ciencias Experimentales: septiembre 2012

PARTE II. COMPUESTOS TERNARIOS

En el 2005 la IUPAC (Internacional Union of Pure and Applied Chemistry) publicó una serie de recomendaciones para la formulación y nomenclatura de los compuestos inorgánicos. La versión traducida al español se publicó en 2007. En esta nueva revisión se introducen una serie de modificaciones dentro de una serie de compuestos que van ha cambiar en muchos casos la concepción de su nomenclatura. Sin embargo, actualmente los manuales y libros de texto que se utilizan en educación aún no han incorporado estas variantes. En esta reseña pretento esquematizar brevemente las modificaciones introducidas por esta revisión, sobretodo en lo referente a la formulación básica que se da en los niveles educativos de ESO y Bachillerato.

FORMULACIÓN INORGÁNICA

B. COMPUESTOS TERNARIOS

a. HIDRÓXIDOS. Xn(OH)m

Son combinaciones de un metal con el grupo hidroxilo (OH). De forma genérica pueden considerarse combinaciones binarias: Elemento + OH

-Nº^s oxidación: El grupo hidroxilo utiliza -1
El elemento X el que le corresponda en cada caso.

Para nombrar los hidróxidos:

Nomenclatura sistemática (recomendada por IUPAC)

(prefijo numeral que indica el número de hidroxilos)+hidróxido de (prefijo numeral que indica el número de átomos del elemento X, como en el caso de los hidróxidos es uno, se omite el prefijo mono)+nombre del elemento X

Ejemplo: Fe(OH)₃ Trihidróxido de hierro

Nota: Los hidróxidos pueden nombrarse y formularse siguiendo las normas generales habituales de los compuestos binarios. La única diferencia apreciable es que el grupo OH actúa como si fuera un solo elemento. Así, cuando el índice que presenta en la formula es distinto de uno se debe poner entre paréntesis.

Para formular los hidróxidos: Xn(OH)m

Se sitúa el elemento X a la izquierda en la fórmula y el grupo OH a la derecha. A continuación se intercambian los números de oxidación (sin el signo) y se colocan como subíndices. (En el caso de que el número de oxidación sea 1, no se indica y tampoco se escribe el paréntesis)

Ejemplo: Dihidróxido de hierro Fe(OH)₂

Hidróxido de sodio NaOH

b. ÁCIDOS OXOÁCIDOS (H_aX_bO_c) y OXISALES (M_aX_bO_c)

En ambos casos vamos a utilizar la nomenclatura tradicional, admitida por la IUPAC, pues para niveles iniciales, como la ESO; las nomenclaturas de adición requieren unos conocimientos estructurales que nuestros alumnos no suelen poseer. De todas formas en estos apuntes introduciremos brevemente estas nuevas concepciones de nomenclatura.

b.1. Ácidos oxoácidos (H_aX_bO_c)

A. La nomenclatura tradicional utiliza cuatro combinaciones de prefijos y sufijos para construir los nombres, esta elección se hace en función de los números de oxidación (e- de valencia) y el grupo de cada elemento. Así:

-Nomenclatura tradicional: Ejemplos

Ácido hipo-nombre de X- oso à Ácido hipocloroso

Acido nombre de X-oso à Ácido cloroso

Ácido nombre de X-ico à Ácido clórico

Ácido per-nombre de X-ico à Ácido perclórico

Uso de los prefijos y sufijos en función de los grupos y estados de oxidación:

Grupo 13 : nº oxidación +3 à --ico

Grupo 14: nº oxidación +2 à --oso

nº oxidación +4 à --ico

Grupo 15: nº oxidación +3 à --oso

nº oxidación +5 à --ico

Grupo 16: nº oxidación +2 à hipo--oso

nº oxidación +4 à --oso

nº oxidación +6 à --ico

Grupo 17: nº oxidación +1 à hipo--oso

nº oxidación +3 à --oso

nº oxidación +5à --ico

nº oxidación +7 à per--ico

Nota: De forma general si el elemento tiene dos estados de oxidación posibles, se establece la terminación –oso para la menor e –ico para la mayor. En el caso de que solo posea un solo estado de oxidación, utiliza la terminación –ico.

NOMENCLATURA de Ácidos oxoácidos (H_aX_bO_c)

Así, para poder nombrar un ácido oxoácido, lo único que hace falta es conocer el número de oxidación (valencia) del elemento X en la formula.

De forma general:

-Nº^s oxidación:

El hidrógeno à estado de oxidación +1

El oxígeno à estado de oxidación -2

Siempre que el compuesto sea neutro, se puede establecer que la suma de todas las cargas que conforman el compuesto debe ser cero. Así, en base a esta simple norma, podemos decir:

H₂SO₄:
elemento carga número en formula total carga
H +1 2 +2

O -2 4 -8

S ¿? 1 x

Así, para que se cumpla la norma: +2-8+x = 0

Luego, como solo existe un átomo de S en la formula podemos concluir que:
nº de oxidación del S es +6

Luego una vez concluido su nº de oxidación el nombre del compuesto es:

Grupo 16: nº oxidación +2 à hipo--oso

nº oxidación +4 à --oso

nº oxidación +6 à --ico

H₂SO₄Acido sulfúrico

FORMULACIÓN de Ácidos oxoácidos (H_aX_bO_c)

Para establecer la formulación de un ácido oxoácido se puede hacer mediante el procedimiento clásico de adicionar agua al óxido correspondiente, así el procedimiento sería el siguiente:

1. A partir del nombre se establece el estado de oxidación del elemento central, X.

2. Se formula es óxido correspondiente para ese estado de oxidación del elemento X.

3. Se le adiciona una molécula de agua.

4. Se ordena según la estructura : H_aX_bO_c

5. Se simplifican los índices a,b y c; si es posible.

Un ejemplo : Ácido sulfúrico

Paso 1. Según su terminación y el grupo al que pertenece el azufre, podemos decir que el estado de oxidación del azufre en la formula es +6.

Paso2. Se formula el óxido de azufre con nº de oxidación +6. Así sería: SO₃.

Paso 3 y 4. Se adiciona agua y se ordena:

H₂O + SO₃ à H₂SO₄

Paso 5. Siempre que sea posible se simplifican los índices.

En este caso los índices son: 2,1,4 luego no pueden simplificarse y la fórmula queda así: H₂SO₄

B. La última actualización de 2005 recogida por la IUPAC estable una forma de nombrar los ácidos oxoácidos mediante el concepto de adición. En la nomenclatura de adición los nombres se construyen colocando los nombres de los ligandos como prefijos del nombre del átomo central.

Sin entrar en los conocimientos propios de la estructura de estas sustancias, podemos ceñirnos al siguiente procedimiento para establecer su nombre:

Se sacan de la fórmula tantos grupos OH como hidrógenos tenga dicha fórmula, dejando resto de la siguiente manera:

H₂SO₄ = SO₂(OH)₂

Así una vez hecho esto se nombra según el siguiente esquema:

Prefijo numeral-hidróxido-prefijo numeral-óxido-nombre elemento central

(este esquema se obtiene fácilmente leyendo la formula de izquierda a derecha)

Así:

H₂SO₄ = SO₂(OH)₂ dihidróxidodióxidoazufre

b.2 Oxisales (M_aX_bO_c)

A. La nomenclatura tradicional de las oxisales se establece a partir de los ácidos oxoácidos, cambiando el hidrógeno por el metal correspondiente.

Se suprime el término ácido delante del nombre, y se cambia la terminación –oso por --ito y –ico por –ato.

Ácidos oxoácidos oxisales M_aX_bO_c

Ácido hipo-X-oso à hipo-X-ito de nombre del Metal

Acido X-oso à X-ito de nombre de Metal

Ácido X-ico à X-ato de nombre Metal
Ácido per-X-ico à per-X-ato de nombre Metal

NOMENCLATURA de oxisales (M_aX_bO_c)

Para nombrar mediante la nomenclatura tradicional una oxisal, lo primero es deducir del ácido oxoácido proviene y después cambiar la terminación correspondiente, acabando con el nombre del metal.

Así, por ejemplo: NaClO

1. El NaClO proviene del ácido HClO, (donde se ha intercambiado el H por el Na).

2. HClO es el ácido hipocloroso

3. Luego en la sal :

- Se suprime el término ácido

- Se cambia la terminación –oso por –ito

- Se acaba nombrando al metal correspondiente, en este ejemplo el sodio.

Luego, NaClO hipoclorito de sodio

FORMULACIÓN de oxisales (M_aX_bO_c)

A partir de la nomenclatura tradicional las oxisales se pueden formular de la siguiente manera:

1. Se deduce del nombre el número de oxidación del elemento central, X.

2. Se forma el ácido oxoácido correspondiente para ese elemento X.

3. Se sustituye el hidrógeno por el metal, teniendo en cuenta el nº de oxidación propio de dicho metal. En el caso que sea distinto de uno, se coloca como subíndice y entre paréntesis en la agrupación XO.

4. Si es posible simplificar los tres elementos de la formula, se simplifican.

Así por ejemplo: carbonato de bario

Paso 1. La terminación –ato indica que proviene del ácido carbónico, luego el estado de oxidación del carbono en este compuesto es +4.

Paso 2. El ácido carbónico es H₂CO₃ (ver formulación de ácidos oxoácidos)

Paso 3. Se sustituye H por Ba. Como el Ba tiene un estado de oxidación +2 se coloca como subíndice y entre paréntesis al grupo( CO₃).
Así: Ba₂(CO₃)₂

Paso 4. Como el subíndice 2 del bario y el subíndice 2 del grupo ( CO₃) se pueden simplificar, se simplifican. Al quedar de índices 1 y 1 en ambos casos, no se escriben y además el paréntesis por tanto se omite.

Quedando: BaCO₃

Luego: Carbonato de bario BaCO₃

B. NOMENCLATURA por COMPOSICIÓN de oxisales (M_aX_bO_c)

Las oxisales se pueden nombrar mediante la nomenclatura de composición (o estequiométrico), se consideran como si fueran compuestos binarios formados por un anión poliatómico (SO₄^2- , CO₃ ^2- ,…) y un catión.

Así la estructura sería:

Prefijo-oxido-nombre X-ato de prefijo-nombre del metal

Luego, Na₂CO₃ Trióxidocarbonato de disodio

Aunque esta entrada se sale un poco de la línea que sigue este blog la considero interesante sobretodo desde el punto de vista educativo en el ámbito de la asignatura de Tecnología en ESO.

Muchas veces menospreciamos el carácter educativo de los juegos, sin embargo muchos de ellos pueden resultar muy útiles para desarrollar determinadas capacidades, como la visión espacial, o pueden servir de prácticas para evidenciar fundamentos estructurales, de mecánica o electricidad.