ScienceIII Trimester

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Compuestos y fórmulas químicasSi observas el mundo que te rodea, verás infinidad de tipos de materia diferente. No obstante, toda la materia está construida químicamente por las mismas unidades estructurales, los elementos. Los átomos de los elementos son los constituyentes fundamentales de los compuestos. Un compuesto es una sustancia determinada que contiene dos o más elementos químicamente combinados en proporciones de masa definidas. Al igual que el elemento se representa por medio de un símbolo, así también, el compuesto se representa por medio de una fórmula.

¿Qué es una fórmula química?

Nota: Lo importante no es que te aprendas la definición de fórmula, sino que aprendas a construirlas.

Ejemplo: La sal común de mesa es el compuesto cloruro de sodio, cuya fórmula es NaCl.

¿Cómo se lee esta fórmula? Esta fórmula al igual que todas se leen pronunciando las letras y los subíndices. Por lo tanto el NaCl se lee N-A-C-L y te indica que esta formado por sodio y cloro y que se combinan un átomo de sodio y un átomo de cloro.

La fórmula de un compuesto es muy útil e importante, ya que describe en forma precisa la composición química del compuesto; pero la fórmula de un compuesto no te indica como se combinan los átomos entre sí.

Una fórmula química es una combinación de símbolos que nos indican la composición de un compuesto y mediante subíndices, y en algunos casos

paréntesis, el número de átomos de cada elemento.

¿Qué reglas se siguen para construir las fórmulas de los compuestos químicos?

A continuación se presentan las reglas para la construcción de fórmulas.

Para construir una fórmula debes tomar en cuenta el principio de que los compuestos deben ser eléctricamente neutros, es decir la carga eléctrica positiva total es igual a la carga eléctrica negativa total, y además aplicar las siguientes reglas:

1.- Se escribe primero el símbolo del metal o catión (+) que forma parte del compuesto y luego el elemento no metálico o anión (-) (Ver tabla No. 1 y tabla No. 2)

CORRECTO INCORRECTO

Na+1 Cl-1 Cl-1 Na+1

Las letras de la izquierda te indican el símbolo del metal o catión (+) y los números de oxidación de algunos elementos.

Las letras de la derecha te indican el símbolo del no metal o anión (-) y los números de oxidación de algunos elementos.

PRINCIPALES CATIONES

Numero de Oxidación Fijo

+1 +2 +3

H+1 Ácido Be+2 Berilio Al+3 Aluminio

Na+1 Sodio Mg+2 Magnesio

K+1 Potasio Ca+2 Calcio

Rb+1 Rubidio Sr+2 Estroncio

Cs+1 Cesio Ba+2 Bario

Ag+1 Plata Zn+2 Zinc

NH4+1 Amonio Cd+2 Cadmio

Tabla No. 1

Numero Oxidación Variable

Cu+1 Cobre (I) Ni+2 Níquel (II) Pb+2 Plomo (II)

Cu+2 Cobre (II) Ni+3 Níquel (III) Pb+4 Plomo (IV)

Hg+1 Mercurio (I) Fe+2 Hierro (II)

Hg+2 Mercurio (II) Fe+3 Hierro (III)

Co+2 Cobalto (II)

Co+3 Cobalto (III)

Tabla No. 2

PRINCIPALES ANIONES

Números de Oxidación Fijo

-1 -2 -3F-1 Fluoruro O-2 Óxido PO4

-3 Fosfato

Cl-1 Cloruro S-2 Sulfuro PO3-3 Fosfito

Br-1 Bromuro SO4-2 Sulfato

I-1 Yoduro SO3-2 Sulfito

OH-1 Hidróxido CO3-2 Carbonato

NO3-1 Nitrato CrO4

-2 Cromato

NO2-1 Nitrito Cr2O7

-2 Dicromato

MnO4-1 Permanganato

ClO-1 Hipoclorito

ClO2-1 Clorito

ClO3-1 Clorato

ClO4-1 Perclorato

Tabla No. 3

2.- Si las valencias no son iguales, será necesario utilizar subíndices para igualar las capacidades de combinación de los elementos (el total de las cargas positivas debe ser igual al total de las cargas negativas). Para ello se usa la valencia de uno de los elementos del compuesto, como el

subíndice del otro y se escribe en la base inferior derecha del símbolo del elemento. El número uno no se escribe. Ejemplos:

Ca+2 Cl-1 CaCl2

Al+3 S-2 Al2S3

3.- Si las valencias son iguales, no se utilizan subíndices:

Ejemplos:

Na+1 Cl-1 NaCl

Ca+2 O-2 CaO

Al+3 N-3 AlN

4.- Si al escribir los subíndices, éstos resultan múltiplos entre sí, se deben de simplificar:

Ejemplos:

Cr+6 O-2 Cr2O6 CrO3

Pb+4 O-2 Pb2O4 PbO2

Existen fórmulas como éstas: AlPO4, Na2SO4, Ba(ClO4)2 ¿Cómo explicarlo?

Para poder explicar es necesario que sepas lo siguiente:

Ejemplo:

El átomo de carbono se une a tres átomos de oxígeno para formar un ion poliatómico cuya fórmula es CO3. A este ion poliatómico se le llama ion carbonato y al momento de combinarse se comporta como un elemento con número de oxidación de -2, por lo que se presenta como: CO3

-2.

A continuación encontrarás una tabla con los principales iones poliatómicos. En ella se indica la fórmula, el número de valencia y el nombre de cada ion.

PRINCIPALES IONES POLIATÓMICOS

+1 y -1 -2 -3NH4

+1 Amonio CrO4-2 Cromato PO4

-3 Fosfato

OH-1 Hidróxido Cr2O7-2 Dicromato PO3

-3 Fosfito

NO3-1 Nitrato SO4

-2 Sulfato

NO2-1 Nitrito SO3

-2 Sulfito

MnO4-1 Permanganat

o CO3-2 Carbonato

ClO-1 Hipoclorito

ClO2-1 Clorito

ClO3-1 Clorato

H3O+1 Hidronio

Tabla No. 4

Para construir fórmulas con iones poliatómicos se siguen las reglas ya mencionadas. Analiza los siguientes ejemplos:

Cuando se combina el potasio con el ion permanganato:

Ion poliatómico se define como un grupo estable de átomos que tiene carga positiva o negativa y que se comporta, al combinarse, como si fuera un solo

elemento.

K+1 + MnO4-1

Para que el compuesto resultante de esta combinación sea eléctricamente neutro se requiere que se combine un átomo de potasio con un ion poliatómico permanganato por lo que la fórmula correcta del compuesto es:

KMnO4

Cuando se combina el magnesio con el ion hipoclorito:

Mg+2 + ClO-1

Para que el compuesto resultante de esta combinación sea eléctricamente neutro se requiere que se combine un átomo de magnesio con dos iones poliatómicos hipocloritos por lo que la combinación correcta para formar al compuesto debe ser:

ClO-1 Mg ClO-1

La fórmula correcta que representa a este compuesto por lo tanto debe ser:

Mg(ClO)2

Cuando se combina el sodio con el ion carbonato:

Na+1 + CO3-2

Para que el compuesto resultante de esta combinación sea eléctricamente neutro se requiere que se combinen dos átomos de sodio con un ion poliatómico carbonato por lo que la combinación correcta que forma al compuesto es:

Na+1 CO2-2 Na+1

La fórmula correcta que representa a este compuesto por lo tanto debe ser:

Na2CO3

Ejercicio: En la siguiente tabla escribe las fórmulas correctas que resultan de la combinación de los iones que se te indican.

C A T I O N E S

Ca+2 Mg+2 Al+3 NH4+1 Na+1

A Cl-1

NIO SO4

-2

NES PO4

-3

NO3-1

HCO3-1

CrO4-2

Nomenclatura de compuestos inorgánicosEn química como en otras disciplinas es necesario utilizar nombre para reconocer los compuestos

químicos. La nomenclatura es un idioma y es determinado por IUPAC (The International Union of

Pure Applied Chemistry).

Lavoisier, químico francés considerado el creador de la química moderna, propuso que el nombre de

un compuesto debía describir su composición. Para los efectos de nombrar la gran variedad de

compuestos químicos inorgánicos es necesario agruparlos en categorías. Una manera de hacerlo es

clasificarlos de acuerdo al número de elementos: compuestos binarios, ternarios y cuaternarios.

1. Binarios: compuestos cuyas moléculas están formadas por dos tipos de átomos. Por ejemplo: KH, NaCl, KI, FeO

2. Ternarios: compuestos que están formados por tres átomos.Por ejemplo: H2SO4, KOH

3. Cuaternarios: compuestos formados por cuatro clases de átomos.Por ejemplo: NaHCO3, KHSO4 MgHPO4

En la actualidad se utilizan dos sistemas de nomenclatura, el sistema STOKE y el estequiométrico

a. Sistema STOKE: Se utiliza en compuestos formados por la combinación de un ión metálico con un ión no metálico o poliatómico. Consiste en mencionar primero el ion no metálico y luego el metálico, unidos por la preposición “de”.

___________________ de ___________________ ( ) ion no metálico o ion metálico

poliatómico

Ejemplos:( NaCl ( Cloruro de Sodio( FeCl2 ( Cloruro de Hierro (II)

b. Sistema Estequiométrico: Se usa para dar nombre principalmente a los compuestos binarios entre dos no metales y consiste en expresar mediante el uso de prefijos griegos correspondientes al número de átomos de cada elemento presentes en el compuesto.

Cuadro de prefijos

Mono = 1 Hexa = 6

Di = 2 Hepta = 7

Tri = 3 Octo = 8

Tetra = 4 Nona = 9

Penta = 5 Deca = 10

________ _________________ de ________ ______________

Prefijo Nombre del no metal Prefijo Nombre del metal

Ejemplos:

( N2O3 ( Trióxido de dinitrógeno ( SO2 ( Dióxido de azufre

Entre paréntesis: # de oxidación en números romanos para elementos metálicos que tienen más de un # de oxidación

Pasos para nombrar un compuesto

1. Si es la unión de un metal más uno no metálico se escribe el símbolo del metal y luego el del no metal, por ejemplo: NaCl, CaO, etc.

2. Se coloca como subíndice de cada elemento el número de oxidación del otro. Ejemplo: Aluminio + oxígeno

Al+3 número de oxidación +3 Al2O3 O-2 número de oxidación +2

3. Si el número de oxidación de un elemento es + 1, éste subíndice no se escribe. Ejemplo: Calcio + cloro

Ca+2 número de oxidación +2 CaCl2 Cl-1 número de oxidación –1

4. Si los estados de oxidación son divisibles por un mismo número, se simplifican. Ejemplo: Azufre + Oxígeno

S+6 número de oxidación +6 S2O6 simplificación por dos ( SO3 O-2 número de oxidación -2

COMPUESTOS BINARIOS 1) OXIDOS: Se conocen como óxidos los compuestos resultantes de la combinación del oxígeno con otro elemento Se clasifican en óxidos metálicos y no metálicos, según la naturaleza del otro o elemento.En los óxidos, oxígeno usa número de oxidación -2.

1.1) Óxidos Metálicos:Para darles nombre se utiliza el sistema stoke indicándose

Oxido de ________________ ( ) Nombre del metal # de oxidación

Ejemplos:

( Na2O ( Óxido de sodio ( CaO ( Óxido de calcio

Cuando el metal puede formar varios óxidos debe especificarse el número de Oxidación que presenta el metal, según se indicó anteriormente

Ejemplos:

( FeO Óxido de hierro ( II ) ( Fe2O3 Óxido de hierro ( III)

1.2) Oxidos no metálicos:

Para nombrarlos se utiliza el sistema estequiométrico, indicándose primero el número de átomos de oxígeno y luego el del otro elemento, mediante el uso de los correspondientes prefijos.

________ _________________ de ________ ______________ prefijo Nombre del no metal prefijo nombre del metal

El prefijo mono se suele utilizar únicamente al inicio del nombre de un compuesto.

Ejemplo:

( CO ( Monóxido de carbono( SO3 ( Trióxido de azufre( N2O5 ( Pentóxido de dinitrógeno

2) SALES BINARIAS:

Se conocen como sales binarias, los compuestos formados por la combinación de:

2.1) Un metal más un no metal :

Para su nomenclatura se utiliza el sistema stoke. Se nombran de la siguiente manera:

Se escribe el nombre del no metal haciéndolo terminar en URO, luego la preposición “de” y finalmente el nombre del metal. Si el metal tiene más de un número de oxidación se escribe al final entre paréntesis.

_______________ uro de _______________ ( ) raíz del no metal nombre del metal # de oxidación

Ejemplo:

( FeI3 ( Yoduro de hierro (III)( CaCl ( Cloruro de calcio( CaF ( Fluoruro de Calcio

2.2) No metal + no metal:

Para su nomenclatura se utiliza el sistema estequiométrico. Se nombran de la siguiente manera:

__________ ______________ uro de __________ _____________ prefijo raíz del no metal prefijo nombre completo del no metal

Ejemplos:

( NCl3 ( Tricloruro de nitrógeno( P2S5 ( Pentasulfuro de difósforo

3) ACIDOS BINARIOS O HIDRÁCIOS:

Son compuestos formados por combinación de hidrógeno + no metal, que en disolución acuosa (ac) se les llama ácido Se nombran de la siguiente manera:

Ácido ______________ hídrico raíz del no metal terminación

Ejemplos:

( HI(ac) ( Ácido Yodhídrico( HCl(ac) ( ácido Clorhídrico

Si el hidrógeno se combina con esos mismos elementos pero el compuesto no se encuentran en disolución acuosa, sino que está en estado gaseoso (g), el nombre se asignan de la siguiente forma:

______________________ uro de hidrógenoraíz del nombre del no metal

Ejemplo:

( HI(g) ( Yoduro de hidrógeno( HCl(g) ( Cloruro de hidrógeno

4) HIDRUROS:

Son compuestos formados por la combinación de un metal + hidrógeno. Se nombran de la siguiente manera:

Hidruro de _______________ ( ) Nombre del metal # de oxidación

Ejemplos:

( NaH ( Hidruro de sodio( KH ( hidruro de potasio

COMPUESTOS TERNARIOS

1) SALES TERNARIAS: Son compuestos constituidos por un ion negativo (oxianión, radical compuesto, o ion poliatómico) y un ion metálico positivo, se nombran utilizando el sistema stoke de la siguiente manera:

______________________ de _________________ ( )nombre del radical compuesto nombre del metal # de oxidación

Ejemplos:

( Na2SO4 ( Sulfato de sodio( CuNO3 ( Nitrato de cobre (I)

2) OXÁCIDOS O ÁCIDOS TERNARIOS:

Estos compuestos están constituidos por un radical compuesto (oxianión) combinado con uno o varios iones de hidrógeno.Para nombrar estos ácidos se indica primero el término “Ácido” y seguidamente se escribe el prefijo proveniente del nombre del radical compuesto, cambiando la terminación ITO por OSO y la terminación ATO por ICO

Ácido __________________________ ITO por OSO ó ATO por ICO Raíz del radical compuesto

Ejemplos:

( H2SO3 ( ácido sulfuroso( HNO3 ( ácido nítrico

3) HIDRÓXIDOS O BASES: Son compuestos iónicos que están formados siempre por la unión del anión OH-, (grupo hidróxilo) y un metal por lo tanto su nombre debe darse de acuerdo con el sistema stoke.

Hidróxido de ____________________ ( ) Nombre del metal # de oxidación en números romanos

Ejemplos: ( NaOH ( Hidróxido de sodio( Cr(OH)3 ( Hidróxido de cromo (III)

Importancia de algunos compuestos.

Hoy en día los hidróxidos son de gran utilidad en la industria, en la medicina, en el hogar, etc. Así por ejemplo tenemos:

( Hidróxido de aluminio: se emplea en la fabricación de lacas, en la manufactura de vidrios, arcilla, tintas de imprimir y como reactivo. Además se usa en medicina para combatir la hiperacidez.

( Hidróxido de Amonio: Se usa como detergente, para extraer colorantes, parta quitar manchas, en la preparación de sales amónicas, etc.

( Hidróxido de bario : se usa en la industria azucarera en la fabricación de vidrios, y como reactivo en análisis químicos.

( Hidróxido de Calcio: Se usa en cementos, yesos, pinturas.

( Hidróxido de magnesio: es usado en medicina y veterinaria como antiácido y laxante.

( Hidróxido de potasio: conocido comúnmente como potasa y se utiliza para desatorar tuberías, drenajes, etc.

( Hidróxido de Sodio: forma parte de la materia prima en la elaboración de jabones.

Como vemos el aporte de los hidróxidos en la medicina, en la industria, etc., es de gran importancia.

Anexos

1.Valence:

It is typically, the number of electrons needed to fill the outermost shell of an atom. Because

exceptions exist, the more general definition of valence is the number of electrons with which a

given atom generally bonds or number of bonds an atom forms. (Think iron, which may have a

valence of 2 or a valence of 3.) 

Example:Carbon has a valence of 4, since 4 electrons can be accepted to fill the 2p orbital.

2.Oxidation State

It is the difference between the number of electrons associated with an atom in a compound as

compared with the number of electrons in an atom of the element.

Examples: in NaCl the oxidation states are Na(+1) and Cl(-1)

in CCl4 the oxidation states are C(+4) and each chlorine is Cl(-1)

Symbols, oxidation numbers and valence of some chemical elements

Name Symbol Oxidation number Valence

Lithium Li +1 1

Aluminum, Aluminium Al +3 3

Radium Ra +2 2

Copper Cu +1, +2 1, 2

Mercury Hg +1, +2 1, 2

Gold Au +1, +3 1, 3

Iron Fe +2, +3 2,3

Cobalt Co +2, +3 2,3

Nickel Ni +2, +3 2,3

Lead Pb +2, +4 2, 4

Platinum Pt +2, +4 2, 4

Tin Sn +2, +4 2, 4

Manganese Mn +2, +3, +4, +6, +7 2, 3, 4, 5, 6, 7

Bismuth Bi +3, +5 3, 5

Uranium U +6 6

Chromium Cr +2, +3, +6 2, 3, 6

Potassium K +1 1

Silver Ag +1 1

Cesium Cs +1 1

Barium Ba +2 2

Calcium Ca +2 2

Cadmium Cd +2 2

Magnesium Mg +2 2

Strontium Sr +2 2

Zinc Zn +2 2

Sodium Na +1 1

Hydrogen H -1, +1 1

Antimony Sb -3, +3, +5 3, 5

Fluorine F -1 1

Oxygen O -2, -1 2

Boron B +3 3

Silicon Si -4, +4 2, 4

Bromine Br -1, +1, +3, +5, +7 1, 3, 5, 7

Iodine I -1, +1, +3, +5, +7 1, 3, 5, 7

Chlorine Cl -1, +1, +3, +5, +7 1, 3, 5, 7

Nitrogen N -3, +3, +5 3, 5

Sulfur S -2, +2, +4, +6 2, 4, 6

Phosphorus P -3, +3, +5 3, 5

Arsenic As -3, +3, +5 3, 5

Carbon C -4, +2, +4 2, 4

Helium He 0 0

Neon Ne 0 0

Argon Ar 0 0

Kripton Kr 0 0

Xenon Xe 0 0

Radon Rn 0 0

Polonium Po -2, +2, +4, +6 2,4, 6

Selenium Se -2, +2, +4, +6 2, 4, 6

Scandium Sc +3 3

Palladium Pd +2, +4 2, 4