Compuestos Inorgánicos Los compuestos inorgánicos que hemos visto son: óxidos, hidruros, hidróxidos, ácidos y sales. De todos los compuestos inorgánicos siempre vemos tres cosas: ¿Cómo escribir la FÓRMULA QUÍMICA? ¿Cómo se nombran? o lo que los químicos llamamos NOMENCLATURA ¿Cómo se obtienen mediante una reacción re acción química? Veamos cuáles son las características más notorias de estos tres puntos: Una fórmula química es una forma de representar sustancias mediante los símbolos de los elementos y la cantidad de átomos que intervienen. Por ejemplo, la fórmula química del agua es H2O. Recordemos que para obtener obtener las fórmulas químicas químicas de cualquier cualquier compuesto inorgánico debemos usar los símbolos de los elementos químicos, colocar los números de oxidación de cada uno y cruzarlos para así conocer cuántos átomos de cada elemento me forman la sustancia. Los números de oxidación se sacan de la tabla periódica. Un número de oxidación tiene un signo, positivo o negativo, y un número. Por ejemplo: el cloro posee los siguientes números de oxidación: -1, +1, +3, +5, +7. Puedes observar en tu tabla para verificar. Las formas en que podemos nombrar a los compuestos inorgánicos, o sea, su NOMENCLATURA, son básicamente tres: Nomenclatura tradicional o clásica, nomenclatura por numerales de Stock y nomenclatura por atomicidad. Veamos cada caso: En la nomenclatura tradicional o clásica cuando un compuesto tiene varios números de oxidación, se recurre a sufijos y prefijos. Veamos: Cuan Cuando do el elem elemen ento toss tie tiene ne dos dos núm número eross de de oxi oxida daci ción ón
Ejemp Ejemplo loss
El menor número de oxidación
El compuesto termina en OSO
Óxido ferroso
El mayor número de oxidación
El compuesto termina en ICO
Oxido férrico
1
Cuando el elemento tiene tres números de oxidación
Ejemplo
Más chiquito de los tres
HIPO OSO
Acido hiposulfuroso
Para el número de oxidación del medio
OSO
Acido sulfuroso
Para el mayor número de oxidación
ICO
Acido sulfúrico
Cuando el elemento tiene cuatro números de oxidación
Ejemplo
El menor de todos los números de oxidación
HIPO OSO
Oxido hipocloroso
El menor número de oxidación
OSO
Oxido Cloroso
El mayor número de oxidación
ICO
Oxido clórico
El más grande de los número de oxidación
PER ICO
Oxido Perclórico
Nomenclatura por numerales de Stock: esta forma de nombrar a los compuestos inorgánicos es sencilla y recurre a colocar entre paréntesis y en números romanos el número de oxidación del elemento metálico o no metálico. Por ejemplo: Oxido de Hierro (III) Nomenclatura por Atomicidad: contamos cuántos átomos forman cada sustancia mediante prefijos igual que en matemática: mono, di, tri, tetra, te tra, penta, hexa, hepto, etc. Por ejemplo: Trióxido de azufre Lo último que dijimos es que nos pueden pedir que digamos de dónde se obtiene determinado compuesto inorgánico y para esto debemos escribir e scribir la REACCIÓN QUÍMICA de obtención. Recordemos, para no equivocarnos, e quivocarnos, que una reacción química tiene ciertos símbolos importantísimos como flechas y símbolos más +. Una expresión general de una reacción química es:
2 Cu
+
O2
2 CuO 2
Esta reacción química, como veremos más adelante, representa la reacción química de obtención del oxido de cobre (II) Bueno, como algo que nos puede ayudar, luego de esta introducción general sobre los conceptos más importantes y fundamentales que vamos a usar, está la determinación del número de oxidación en un compuesto. Muchas veces podemos necesitar este dato. Por ejemplo si nos dan la fórmula química y nos piden nombrar la sustancia, debemos saber con qué número de oxidación está actuando determinado elemento y así poder decir a ciencia cierta si termina te rmina en OSO o en ICO. Entonces, para conocer el número de oxidación debemos tener en e n cuenta una premisa básica: “La suma de todos los número de oxidación de un compuesto me da siempre CERO” “El número de oxidación del oxigeno es siempre -2” “El número de oxidación del hidrógeno es, en general, +1”
Por ejemplo: Obtener el número de oxidación del Carbono en CO 2 Bueno: sabemos que el oxígeno siempre actúa con -2 y que hay dos oxígenos en la fórmula entonces hago (-2) * 2 = (-4) Me queda sólo un átomo Carbono y para que TODO me de cero, el pobre átomo de carbono entonces debería actuar con +4. De esta forma nos quedaría (-4) + ( +4) = 0 Me fijo en la tabla periódica si el Carbono puede actuar con +4 y me doy cuenta que SI! Entonces el carbono en CO 2 está actuando con su mayor número de oxidación (el otro es +2) y, por lo tanto el CO 2 se puede nombrar: nombrar: oxido carbónico o también como oxido de carbono (IV). Listo, ya estamos en condiciones de comenzar a trabajar de lleno en compuestos inorgánicos. Comencemos entonces por los primeros: los óxidos.
Los Óxidos Los óxidos son compuestos BINARIOS, porque tienen dos elementos distintos que lo forman. Uno es SIEMPRE el oxígeno y el e l otro puede ser cualquier elemento de la tabla periódica. Si tengo el oxigeno con un metal, entonces e ntonces mi oxido se llama específicamente Oxido Básico. Si, por el contrario, tengo al oxigeno al lado de un no metal, entonces mi oxido es específicamente un Oxido Acido. Los Óxidos Oxigen o
Metal
Oxido Básico
Ca O
Oxígen o
No metal
Oxido Acido
SO3
3
Dijimos en la presentación que siempre íbamos a ver tres cosas sobra cada compuesto inorgánico: su fórmula química, su nomenclatura y su reacción de obtención. Manos a la obra… ¿Cómo se arma la fórmula química de un óxido? Pues bien, si yo quiero la fórmula química de un óxido voy a poner los símbolos químicos que intervienen, luego coloco arriba los números de oxidación correspondientes y cruzo estos números de oxidación sin el signo (el numerito pelado!). Veamos un ejemplo: Escribir la fórmula química del oxido que se forma entre el Magnesio y el oxígeno.
Mg
Pongo el símbolo del Magnesio, Mg Pongo el símbolo del Oxígeno, O
Mg O
Pongo arriba los números de oxidación
Mg+2 O-2
Cruzo los números de oxidación
Mg2 O2
En este caso los puedo
simplificar
MgO
Paso en limpio
Y listo… la Fórmula Química del oxido de magnesio es
MgO
Escribe la fórmula química del oxido formado por el e l oxigeno y el hierro cuando el hierro actúa con +3
Fe
Símbolo del hierro
Fe
Símbolo del oxígeno
O
Fe+3
Número de oxidación arriba Cruzo los números de oxidación
O-2
Fe2O3
Aquí no puedo simplificar
Listo, la fórmula química del Oxido Férrico u Oxido de hierro (III) es Fe2O3
¿Cómo se nombran los óxidos? Observa la siguiente tabla y verás, en función de lo ya dicho en la presentación, como podemos nombrar los diferentes óxidos. Nomenclatura Elemento
N° de Oxid.
Fórmula
Tradicional
Stock
Atomicidad
C
+2
CO
Oxido carbonoso
Oxido de carbono (II)
Monóxido de carbono
C
+4
CO2
Oxido
Oxido de
Dióxido de
4
carbónico
carbono (IV)
carbono
N
+3
N2O3
Oxido nitroso
Oxido de nitrógeno (III)
Trióxido de dinitrogeno
N
+5
N2O5
Oxido nítrico
Oxido de nitrógeno (V)
Pentóxido de dinitrógeno
S
+3
S2O3
Oxido hiposulfuroso
Oxido de azufre Trióxido de (III) diazufre
S
+4
SO2
Oxid Oxido o sul sulfu furo roso so
Oxid Oxido o de azuf azufre re (IV)
Dioxido de azufre
S
+6
SO3
Oxido sulf ulfúric rico
Oxido de Azufre (VI)
Trióxido de azufre
Cl
+1
Cl2O
Oxido hipocloroso
Oxido de cloro (I)
Monóxido de dicloro
Cl
+3
Cl2O3
Oxido cl cloroso
Oxido de de cl cloro (III)
Trióxido de dicloro
Cl
+5
Cl2O5
Oxido cl clórico
Oxido de de cl cloro (V)
Pentóxido de dicloro
Cl
+7
Cl2O7
Oxido Perclórico
Oxido de cloro (VII)
Heptóxido de dicloro
Fe
+2
FeO
Oxido fe ferroso
Oxido de de hi hierro (II)
Monóxido de hierro
Fe
+3
Fe2O3
Oxido férrico
Oxido de hierro (III)
Trióxido de dihierro
Cu
+1
Cu2O
Oxido cupro proso
Oxido de cobr cobre e (I)
Monóxido de dicobre
Cu
+2
CuO
Oxido cú cúprico
Oxido de de co cobre (II)
Monóxido de cobre
¿Cómo se obtienen los óxidos? Recordemos que una reacción química expresa la reacción entre sustancias y las sustancias los químicos las representamos mediante fórmulas químicas. Entonces en una reacción química aparecen las fórmulas químicas y los símbolos como flechitas y más +. Todos los óxidos se obtiene por reacción entre el elemento correspondiente y el oxigeno O2, que es el oxigeno que respiramos. Por ejemplo, el óxido ferroso se obtiene cuando colocamos un poco de hierro, agregamos un poco de oxigeno y eso nos va a dar, en determinadas situaciones, oxido ferrosos FeO. Esto que acabamos de describir, lo podemos representar en lenguaje le nguaje químico mediante: Fe
+
O2
FeO
5
Lo que debemos recordar es que una vez planteada la reacción química, SIEMPRE, la debemos ajustar o balancear o equilibrar. Esto significa que la cantidad de átomos de un determinado elemento, debe ser la misma de un lado y de otro. Por ejemplo: del lado izquierdo de la flecha, que se denomina el lado de los reactivos, hay un átomo de hierro y del otro lado, el lado de los productos hay también un átomo de hierro. Del lado de los reactivos hay dos átomos de oxígeno pero del lado de los productos hay un átomo de oxígeno. Debemos entonces equilibrar el oxigeno. Para ello colocamos un dos bien grande delante del FeO. Fe O. Esto nos obliga a colocar un dos también un dos delante del hierro; quedaría la reacción r eacción final así:
2 Fe
+
2
O2
FeO
Entonces hagamos un ejemplo clásico: Escribe la reacción de obtención del Oxido de Sodio. Lo primero que yo hago es escribir la fórmula del oxido de sodio: Na 2O Luego armo la reacción, que me quedaría:
Na + O2
Na2O
Luego balanceo y así me queda todo bien lindo:
4 Na
+
2 Na2O
O2
Los Hidruros Los hidruros son también compuestos BINARIOS, pues están formados por dos tipos de elementos químicos: uno es siempre el hidrógeno y el otro puede ser cualquier elementos, o bien un metal o bien un no metal. En este sentido, observa el siguiente cuadro con la clasificación de los hidruros. Los Hidruros Hidrógen o
Metal
Hidruro metálico
N aH
Hidrógen o
No metal
Hidruro no metálico
HCl
¿Cómo se nombran los hidruros? Para nombrar a los hidruros hay que diferenciar primero si son hidruros metálicos o hidruros no metálicos. Todos los hidruros metálicos se nombran: HIDRURO DE METAL. Por ejemplo: hidruro de Sodio, Hidruro de Calcio, Hidruro de Hierro (III), Hidruro cuproso, etc. Todos los hidruros no metálicos se nombran de la siguiente forma. Primero nombramos el no metal y le “pegamos” el sufijo” URO. Luego ponemos DE HIDRÓGENO. Por ejemplo: Cloruro de hidrógeno, Bromuro de hidrógeno, Sulfuro de hidrógeno, etc.
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¿Cómo se arman las fórmulas químicas de los hidruros? Primero recordemos que SIEMPRE, para armar una fórmula química, colocamos los símbolos, los números de oxidación arriba, y cruzamos. Veamos algunas diferencias: En los hidruros metálicos el hidrógeno actúa con número de oxidación -1y los metales siempre tienen número de oxidación positivo. En los hidruros no metálicos, el hidrógeno actúa con +1 y los no metales con el único número de oxidación negativo que tengan. ¿Cómo se escriben las reacciones de obtención de hidruros? Los hidruros provienen de la reacción química del hidrógeno gaseoso, H 2 y las sustancias correspondientes. Por ejemplo: 2 Na + H2 Cl2 + H2
2 NaH 2HCl
Los Hidróxidos Los Hidróxidos son compuestos inorgánicos TERNARIOS, pues están formados por tres tipos de elementos químicos distintos: hidrógeno, Oxígeno y un Metal. Todos los Hidróxidos se caracterizan por poseer el grupo oxhidrilo: (OH) El grupo oxhidrilo tiene SIEMPRE número de oxidación -1. ¿Cómo se nombran los hidróxidos? Los hidróxidos se nombran HIDRÓXIDO DE (METAL). Por ejemplo: hidróxido de sodio, Hidróxido de hierro (II), Hidróxido de cobre (II), etc. ¿Cómo se obtiene la fórmula química de un hidróxido? Sencillo, colocamos el símbolo del metal, grupo oxhidrilo, números de oxidación arriba y cruzo. ¿Cómo se obtienen los hidróxidos? Todos los hidróxidos provienen de la reacción química entre el óxido básico correspondiente y el agua. Oxido básico + Agua
Hidróxido
Por ejemplo: Escribir la reacción química de obtención del hidróxido de magnesio. Bueno, lo primero que yo hago es escribir aparte todas las fórmulas químicas que van a intervenir. Acá voy a necesitar la fórmula química del hidróxido de magnesio, la del agua y la del oxido de magnesio. Entonces luego armo tranquila la reacción química final:
7
MgO + H2O
Mg(OH)2
Luego balanceo; recordá que para balancear cuento átomos. Te recomiendo siempre dejar los átomos de oxígeno para contar a lo último. Los Ácidos Los ácidos merecen un trato aparte. Hay dos tipos de ácidos: los Hidrácidos y los Oxoácidos. LOS HIDRÁCIDOS Los hidrácidos son ácidos BINARIOS. En realidad son, nada más ni nada menos, que hidruros no metálicos en solución, o sea, en agua. Por eso, para diferenciarlos en la fórmula química del los hidruros no metálicos se coloca la palabrita aq. Por ejemplo: HClaq, es la fórmula de un hidrácido Todos los Hidrácidos se nombran poniendo la palabra ACIDO y luego nombramos al no metal interviniente pero le agregamos la terminación HIDRICO. Observa el siguiente cuadro y aprenderás: Fórmula Química
Nomenclatura clasica
Nomenclatura STOCK
HClaq
Acido ido Clor Clorhí hídr dric ico o
Cloru loruro ro de de hid hidróge rógen no
HBraq
Acid Acido o Bro Bromh mhíd ídri rico co
Brom Bromur uro o de hidrógeno
HFaq
Acid Acido o Flu Fluor orhí hídr dric ico o
Fluo Fluoru ruro ro de hidr hidróg ógeno eno
H2Saq
Acido ido Sul Sulfh fhíd ídri rico co
Sulfu lfuro de hid hidró róge geno no
HIaq
Acido Io Iohídrico
Ioduro de de hi hidrógeno
Los hidrácidos comparten la reacción de obtención de los hidruros no metálicos, pues en realidad, son hidruros no metálicos en agua. LOS OXOÁCIDOS Los oxoácidos son ácidos TERNARIOS, pues están formados por tres tre s elementos químicos diferentes: hidrógeno, oxígeno y un no metal. En un oxoácidos el hidrógeno siempre actúa con +1, el oxígeno con -2 y el no metal con cualquiera de sus números de oxidación positivos. ¿Cómo se nombra un oxoácido? Se coloca siempre la palabra Acido al principio, luego agregamos el no metal y le “pegamos” la terminación correspondiente según su número de oxidación. Esto es la forma tradicional de hacerlo y es la única que nosotros veremos. Hay otras formas, por Stock y por atomicidad, pero nosotros no las veremos. Recordar lo que habíamos establecido en la presentación sobre cómo obtener el número de oxidación.
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Element o
N° de Oxidac.
Fórmula química
Nomenclatura clasica
Nomenclatura Stock
N
+3
HNO2
Acido Nit Nitroso
Nit Nitrato de hidrógeno eno (III)
N
+5
HNO3
Acido Ní Nítrico
Nitrato de de hi hidrógeno(V)
C
+2
H2CO2
Acid Acido o Carbo Carbono noso so
Carbon Carb onat ato o de hidr hidróg ógeno eno (II)
C
+4
H2CO3
Acid Acido o Ca Carb rbón ónic ico o
Carbon Carb onat ato o de de hid hidró róge geno no (IV)
¿Cómo se arma la fórmula química de un oxoácido? Bueno, hay una forma muy fácil, es un poco mecánica, pero es sencilla. Debemos tener en cuenta siempre el número de oxidación del No Metal; entonces: Si el número de oxidación del no metal es PAR, entonces van dos átomos de hidrógeno, un átomo del no metal y para calcular la cantidad de oxígenos sumamos los átomos de hidrógeno + el número de oxidación del no metal y dividimos todo esto por dos. Si el número de oxidación del no metal es IMPAR, entonces colocamos dos átomos de hidrógeno, un solo átomo del no metal y calculamos la cantidad de oxígenos haciendo lo mismo: sumamos el número de átomos de hidrógeno que pusimos + el número de oxidación del no metal y dividimos todo esto por dos. Por ejemplo, queremos armar la fórmula química del ácido formado por el azufre cuando éste actúa con +6. La fórmula de este oxoácido tiene siempre H
S O
Ponemos dos átomos de hidrógeno, como dice antes: Ponemos un átomo de azufre
H2 S O
H2 S 1 O
Calculamos el número de oxígenos: (2 + 6)/2 = 4 Ponemos entonces lo que nos dio:
H2 S O4
Finalmente la fórmula fórmula química del ácido sulfúrico sulfúrico es H 2SO4 ¿Cómo se expresa la reacción de obtención de un oxoácido? Todo oxoácido proviene de la reacción re acción entre el oxido ácido correspondiente y el agua. En general se expresa:
Oxido ácido + Agua
Oxoácido
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Probemos con un ejemplo: Escribe la reacción reacción de obtención del ácido nítrico: Lo primero que debes hacer es escribir aparte todas las fórmulas químicas que necesitas y luego armar la reacción de obtención. En este caso vamos a necesitar las fórmulas químicas de: Oxido Nítrico + Agua
Acido Nítrico
Armo las fórmulas químicas como ya hemos aprendido: Oxido Nítrico: N 2O5 Agua: H2O Acido Nítrico: HNO 3 Entonces ahora armamos la reacción química y balanceamos:
N2O5
+
H2O
2 HNO3
Las Sales Las sales merecen un tratamiento muy especial. Para comprender sales necesitamos tener algunas herramientas. Por eso comencemos de a poco. Lo primero es saber un gran secreto de los hidróxidos y de los ácidos. Cuando un hidróxido y/o un ácido se colocan en agua, el e l agua disocia o separa las moléculas de estas sustancias. Si un hidróxido está en agua ocurre lo siguiente: Na(OH)
Na+ + (OH)-
Esto se denomina “Disociación de los Hidróxidos”
Si un ácido está en agua ocurre lo siguiente: HNO3
H+ + (NO3)-
Esto se denomina disociación de los ácidos
Pues bien, las sales son compuestos inorgánicos que se producen cuando reaccionan ácidos e hidróxidos. Esta reacción se conoce como reacción de neutralización y produce una sal y agua.
Hidróxido + Acido
Sal + Agua
Esto significa que cuando hacemos reaccionar un hidróxido y un ácido, los colocamos en un mismo recipiente, se comienzan a anular las cargas. El Sodio positivo Na+, se siente atraído por el grupo (NO3)- y forman la sal Na(NO 3). De la misma forma el hidrógeno positivo H + se une al grupo (OH)- y forman agua H2O
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En lenguaje química expresamos: HNO3 + Na(OH)
Na(NO3) + H2O
¿Cómo se nombra a una sal? Para nombrar una sal debemos tener te ner en cuenta quién es el ácido y el hidróxido que la formaron. Lo primero que hacemos es nombrar al ácido pero le colocamos el sufijo ATO Luego nombramos al hidróxido, o mejor dicho, al metal que forma parte del hidróxido. Ejemplos comunes: Acido
Hidróxido
Sal
Nitrato de hidrógeno(V)
Hidróxido de Sodio
Nitrato(V) de Sodio
Nitrato de hidrógeno(III)
Hidróxido de Magnesio (II)
Nitrato(III) de Magnesio(II)
Cloru Cloruro ro de hidrog hidrogeno eno
Hidróx Hidróxido ido de hierro hierro (II) (II)
Clorur Clo ruro o de hierro hierro (II) (II)
OXÁCIDOS
2 (+1)
(+6)
4 (-2)
H2 S O4 11
Tradic.
ácido
sulfúr ico
Stock Esteq.
sulf ato tetr oxo a
(VI)
sulf ato
de
hidrógeno
de
di hidrógeno
HIDRÁCIDOS 2 (+1)
(-2)
H2 S Tradic.
ácido
sulf hídrico
Tradic
sulf uro
de
hidrógeno
HIDRÓXIDOS (+2)
2(-1)
Fe (OH)2 Tradic.
hidróxido
ferr oso
Stock
hidróxido
de
hierro (II)
Esteq.
di hidróxido
de
hierro
SALES BINARIAS
2 (+3 (+3))
3 (-2)
Fe2 S3 Tradic.
sulf uro
Stock
sulf uro
férr ico de 12
hierro
(III)
Esteq.
tri
sulf uro
de
di hierro
OXOSALES 2 (+3 (+3))
(+4)
3 (-2)
Fe2 (S O3)3 Tradic.
sulf ito
Stock
sulf ato
(IV)
sulf ato]
de
Esteq.
tris
[tri
oxo
13
férr ico de
hierro di hierro
(III)
