FÓRMULA Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS

Ana Maria Mateo





En la primera parte de esta asignatura se determinaron los números de oxidación de los átomos en diferentes especies químicas cuyas fórmulas se dieron como dato. Ahora invertiremos el proceso, es decir, que conociendo los estados de oxidación se podrá deducir la fórmula química, y a partir de ella el nombre de la especie.

Se seguirán las reglas dictadas por la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada). En las fórmulas, la porción positiva de un compuesto se escribe en primer término, a excepción de algunas especies que por su difundido uso se mantienen con la formulación tradicional. Tal es el caso, entre otros, del amoníaco, NH3; del ion amonio, NH4+; del metano, CH4. En cuanto a la nomenclatura, subsisten diferentes sistemas en uso, aunque es recomendable la utilización de la nomenclatura sistemática, ya que aún sin mayores conocimientos puede ser deducida a partir de la fórmula química; o en el caso inverso, dada la nomenclatura, puede escribirse la fórmula correspondiente.
 
 
 
 

  1. Óxidos
Los óxidos son compuestos binarios, es decir, formados sólo por dos elementos, uno de los cuales es oxígeno actuando con número de oxidación 2.
 
Oxígeno + metal ® a) óxidos metálicos o básicos

+ no metal ® b) óxidos no metálicos o ácidos


 

a) Óxidos metálicos o básicos:

a1) Óxidos de metales representativos: Para nombrar los óxidos que poseen un solo estado de oxidación, se sigue la siguiente regla:

La parte variable del nombre figura entre paréntesis. Así, las sustancias anteriormente escritas se denominarán respectivamente óxido de litio, óxido de sodio y óxido de potasio. Es incorrecto escribir óxido de Li u óxido de Na, ya que es una mezcla de nomenclatura con fórmula.

a2) Óxidos de metales de transición:

En el caso de los metales de transición, éstos suelen actuar con más de un número de oxidación; así, el hierro actúa con +2 y +3, originando dos óxidos diferentes: FeO y Fe2O3 respectivamente. Nótese que si se sigue la regla anterior, ambos se llamarían óxido de hierro y no se sabría a cuál de las sustancias se está refiriendo. Eso es incorrecto, ya que el nombre debe ser lo suficientemente preciso como para que no quepa la pregunta "¿cuál?" . ¿Cómo se subsana? Utilizando la siguiente regla:

En este caso los nombres serán óxido de hierro (II) y óxido de hierro (III).

¿Cuál es la fórmula del óxido de manganeso (IV)?

En primer término se escriben los elementos que forman la sustancia: MnO, y nos ayudamos con los números de oxidación, 2 para el oxígeno y +4 para el Mn, indicado por los números romanos; luego haremos que la sumatoria de los números de oxidación sea cero, quedando: MnO2.

La nomenclatura que hemos utilizado en a1 (no es necesario aclarar el número de oxidación) y a2 (es indispensable aclarar el número de oxidación) se denomina nomenclatura sistemática de Stock o de numeración romana. Es la de uso más frecuente para los compuestos metálicos.

b) Óxidos no metálicos o ácidos:

Para ellos seguimos las mismas reglas de escritura, pero la nomenclatura más frecuente es la de los prefijos griegos; éstos indican el número de átomos de cada elemento y los más usados son:
 
Prefijo
mono
di
tri
tetra
penta
hexa
hepta
octa
ona
deca
Número de átomos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

La regla para nombrarlos es:





El primer prefijo indica el número de átomos de oxígeno, y cuando termina con

las letras a u o, se elimina antes de la palabra óxido: así, no se dice heptaóxido, sino, heptóxido. El segundo prefijo indica el número de átomos del no metal y no se usa cuando tiene un solo átomo: así, el CO2 se nombra dióxido de carbono y no dióxido de monocarbono.

Veamos otros ejemplos: N2O monóxido de dinitrógeno

P4O10 decóxido de tetrafósforo

Nótese lo fácil que resulta escribir la fórmula de una sustancia si se utiliza esta nomenclatura; inténtelo con: dióxido de azufre, pentóxido de dicloro, tetróxido de dinitrógeno.

Nota: Es correcto utilizar ambas formas de nomenclatura para metales y no metales. Lo que se explicó anteriormente, es la utilizada con preferencia y no con exclusión. Así, Cu2O se denomina óxido de cobre (I) (más común) o monóxido de dicobre y CO se denomina monóxido de carbono (más común) u óxido de carbono (II).

Anteriormente se utilizaba la llamada nomenclatura clásica que utiliza el sufijo oso cuando el elemento que tiene número de oxidación positivo actúa con su menor estado de oxidación, y el sufijo ico cuando actúa con el mayor. Volviendo a ejemplos ya citados el FeO se denomina óxido ferroso, y el Fe2O3, óxido férrico, igualmente el SO2 se denomina óxido sulfuroso y el SO3, óxido sulfúrico. El inconveniente de esta nomenclatura estriba en que exige el conocimiento de los estados de oxidación del elemento, puesto que sólo nos indica que es el mayor o el menor, pero no cuál es su valor. Además, no sirve para especies que presentan más de dos números de oxidación.
 
 

2. Hidróxidos

    Estas sustancias se caracterizan por la existencia del ion OH- o ion hidroxilo combinado con un catión. Si simbolizamos a un catión metálico como M +n, la fórmula general será: M(OH)n. Se denominan de igual manera que los óxidos metálicos sólo que sustituyendo el término óxido por hidróxido (nomenclatura sistemática o de Stock), por ejemplo:

    Mg(OH)2 Hidróxido de magnesio

    Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III)

    Cuando el NH3 se disuelve en agua, se encuentran en solución OH- y NH4+ por lo que habitualmente se lo denomina hidróxido de amonio y se lo formula NH4OH.

    La regla para nombrar a los hidróxidos es:





    3. Ácidos Oxigenados u Oxácidos

    Pueden representarse por la fórmula general Hx A Oy donde A representa a un no metal, actuando con número de oxidación positivo (a veces, puede tratarse de un metal de transición).

    Existen dos nomenclaturas:

    a) La clásica o funcional es la misma que se utiliza en los óxidos ácidos; así, si un elemento es capaz de formar 2 oxácidos, el construido con el elemento actuando con su mayor estado de oxidación llevará el nombre del elemento seguido de la terminación ico y si está actuando con el menor llevará el nombre del elemento seguido de la terminación oso anteponiendo en ambos casos el término ácido. Los oxácidos más frecuentes con los que trabajaremos son:
     
    Grupo IV A (14) 
    Grupo V A (15) 
    Grupo VI A (16) 
    H2CO3

    ácido carbónico 

    HNO2

    ácido nitroso 

    H2SO3

    ácido sulfuroso 

    HNO3

    ácido nítrico 

    H2SO4

    ácido sulfúrico 

    H3PO3

    ácido fosforoso 

    H3PO4

    ácido fosfórico 


     

    En el caso del Grupo VII A (17) los oxácidos formados responden a la fórmula general H X On donde n puede variar entre 1 y 4, y X representa al Cl, Br o I. ¿Podría Ud. justificar por qué X no representa al F?

    El sufijo oso corresponde al estado de oxidación +3 para X y el sufijo ico corresponde al estado de oxidación +5 para X. Ambos estados son intermedios. Cuando el estado de oxidación de X es +1, por ser menor que el designado con oso, se le antepone el prefijo hipo, y cuando el estado de oxidación es +7, por ser mayor que el designado con ico, se le antepone el prefijo hiper, abreviado per.

    En general: ácido (prefijo) (nombre del halógeno) (sufijo)

    HBrO ácido hipobromoso

    HClO2 ácido cloroso

    HIO3 ácido yódico

    HClO4 ácido perclórico
     
     
     
     
     
     

    b)La nomenclatura sistemática indica el número de átomos de oxígeno mediante el uso de los prefijos griegos (a excepción de mono) seguido del sufijo oxo y luego se agrega el nombre del elemento siempre terminado en ico, y su estado de oxidación en números romanos.

    En general:





    Ejemplos: H2SO3 ácido trioxosulfúrico (IV)

    H2SO4 ácido tetraoxosulfúrico (VI)

    ¿Cuál es la fórmula del ácido tetraoxosilícico (IV)? Pondremos los símbolos de los elementos: HSiO, luego utilizamos el subíndice 4 para el oxígeno quedándonos HxSiO4 y finalmente a través del número de oxidación del silicio dado en la nomenclatura (IV), se puede calcular el número de átomos de H:

    1.X + 4 8 = 0 , por lo tanto, X = 4 , quedando así la fórmula H4SiO4.

    Utilizando esta nomenclatura, no es necesario conocer si el elemento tiene o no diferentes estados de oxidación. Lamentablemente su uso no es lo suficientemente habitual y la mayoría denominaría simplemente al ácido HClO como ácido hipocloroso (funcional o clásica) y no ácido oxoclórico (I) (sistemática).
     
     

4. Compuestos binarios del Hidrógeno
     
  1. Compuestos de hidrógeno con metales o Hidruros:

  2.  

     
     
     

    En estas sustancias el metal es el elemento que lleva el número de oxidación positivo, correspondiéndole al hidrógeno 1. La fórmula general para un metal con estado de oxidación +n será MHn, denominándose igual que los óxidos metálicos sólo que sustituyendo el término óxido por hidruro:

    Ejemplos: KH hidruro de potasio

    CuH hidruro de cobre (I)

  3. Compuestos del hidrógeno con no metales:
En este caso el hidrógeno actúa con número de oxidación +1 y se denominan

Los elementos del grupo VII A (17) forman con el hidrógeno sustancias de fórmula HX, donde X es F, Cl, Br o I y sus nombres serán Fluoruro de Hidrógeno, Cloruro de Hidrógeno, etc. El S por pertenecer al Grupo VIA (16) formará H2S, cuyo nombre es Sulfuro de Hidrógeno. Los elementos N y P, que pertenecen al Grupo VA (15), forman con el hidrógeno NH3 y PH3, que se nombran frecuentemente en forma trivial amoníaco y fosfina respectivamente. (Nótese la excepción en la forma de escritura de la fórmula ya mencionada anteriormente). Dé la nomenclatura sistemática de estas especies.
 
 

5. Hidrácidos

    Cuando los compuestos hidrogenados derivados de elementos de los grupos VIA (16) y VIIA (17) se disuelven en agua, originan iones Hidrógeno y pasan a denominarse Hidrácidos (ácidos sin oxígeno) y pasan a nombrarse así:

    Las sustancias del inciso 4 pasarán a denominarse: ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico, ácido bromhídrico y ácido sulfhídrico.

    Nótese que no se incluyen en este grupo los derivados de no metales de los Grupos IVA (14) y VA (15).
     
     

6. Aniones

Los ácidos, como hemos visto, generan H+ en solución acuosa, o los intercambian durante las reacciones químicas, originando simultáneamente un anión que posee tantas cargas negativas como Hidrógenos se hayan cedido, al que se denomina con los siguientes sufijos:
 
 
 
 

a) Anión de hidrácido

Por ejemplo, F- Fluoruro, S= Sulfuro. Como el ácido sulfhídrico posee más de un H, podrá perder un solo protón, originando el anión HS-, y para denominarlo hay que añadir el término hidrógeno. Este ion se denominará por lo tanto, ion hidrógeno sulfuro.

b) Los oxoácidos originan aniones que sustituyen la terminación ico por ato tanto en la nomenclatura funcional como en la sistemática, y se sustituye la de oso por ito si se trabaja con la funcional. Veamos a continuación algunos ejemplos y complete los espacios vacíos:
 
 
 
Anión
Nomenclatura funcional
Nomenclatura sistemática
NO3- Nitrato Trioxonitrato (V)
NO2- Nitrito Dioxonitrato (III)
ClO- Hipoclorito Oxoclorato (I)
ClO2- Clorito Dioxoclorato (III)
ClO3-    
ClO4-    

En resumen:
 
 

En resumen:  Ácido Anión
Sin oxígeno -----hídrico ------uro
Con oxígeno -------ico ------ato
-------oso ------ito

Las celdas sombreadas no existen en la nomenclatura sistemática.

Cuando los oxácidos poseen más de dos hidrógenos originan diferentes aniones hidrogenados y deben diferenciarse usando los prefijos griegos para indicar el número de hidrógenos que aún contienen. Veamos los siguientes ejemplos y complete los espacios vacíos.
Anión
Nomenclatura funcional
Nomenclatura sistemática
H2PO4-
Dihidrógenofosfato
Dihidrógenotetraoxofosfato (V)
HPO4-2
Hidrógenofosfato
Hidrógenotetraoxofosfato (V)
HSO4-
Hidrógenosulfato
Hidrógenotetraoxosulfato (VI)
HSO3-
   
HCO3-
   

 

7. Sales

Estas sustancias se componen de un anión proveniente de un ácido y de un catión generalmente metálico, y se denominan

Durante el curso utilizaremos frecuentemente un catión no metálico: NH4+ denominado amonio, y sus compuestos se denominan siguiendo las mismas reglas dadas. Veamos algunos ejemplos usando la nomenclatura funcional, dejando la sistemática como ejercitación.

Sal Nomenclatura funcional Nomenclatura sistemática
K2SO4
Sulfato de Potasio
 
FePO4
Fosfato Férrico
 
NH4NO3
Nitrato de amonio
 
Al2(CO3)3
Carbonato de aluminio
 
HgI2
Ioduro mercúrico
 
Cr(H2PO4)3
Dihidrógenofosfato de cromo(III)
 
NH4(HCO3)
Hidrógenocarbonato de amonio
 
Ca(HS)2
Hidrógenosulfuro de calcio
 

 
 
 

8. Peróxidos

Son compuestos binarios del oxígeno, que presentan la particularidad de que dos átomos de oxígeno se unen entre sí, lo que determina que su número de oxidación sea 1. Se denominan sustituyendo la palabra óxido por peróxido. Así:

Na2O2 Peróxido de sodio

BaO2 Peróxido de bario

H2O2 Peróxido de hidrógeno (más conocido por su nombre trivial de agua oxigenada).
 
 

9. Otros aniones utilizados frecuentemente en este curso:

 
  1. Oxoaniones cuyo elemento central es un metal
  2. Anión
    Nomenclatura funcional
    MnO4-
    Permanganato
    CrO4-2
    Cromato
    Cr2O7-2
    Dicromato

     
  3. Aniones no oxigenados
Anión Nomenclatura funcional
CN- Cianuro
SCN- Sulfocianuro