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martes, 8 de septiembre de 2015

FORMULACION QUÍMICA INORGANICA (II): COMPUESTOS TERNARIOS Y CUATERNARIOS



Compuestos ternarios: Formados por tres elementos químicos.
A) Hidróxidos: M(OH)m, donde el grupo hidróxido OH,  ion hidróxido, actúa con valencia 1- y M = Metal
B) Oxoácidos u oxácidos: HaXbOc  Donde X = No metal; a, b y c, no son las valencias.
C) Sales ternarias u oxosales: A "efectos de formulación" surgen de sustituir los H de los oxoácidos por un metal.

Combinaciones cuaternarias: las sales ácidas.

2. COMPUESTOS TERNARIOS

A) HIDRÓXIDOS:
                                         M(OH)m

Son combinaciones de un metal (valencia positiva) con un grupo hidróxido (OH) que actúa con valencia -1. Proceden de añadir agua a un óxido básico.


Fórmula
Con prefijos multiplicadores
Con números
romanos
LiOH
Hidróxido de litio
Hidróxido de litio
Fe(OH)2
Dihidróxido de hierro
Hidróxido de hierro (II)
CuOH
Monohidróxido de cobre*
Hidróxido de cobre (I)
Co(OH)3
Trihidróxido de cobalto
Hidróxido de cobalto (III)

* Como en los óxidos, como el cobre puede formar 2 compuestos, en la nomenclatura estequiométrica se pone "mono" para distinguirlo del dihidróxido de cobre.




ACTIVIDAD 10: Nombra y formula los siguientes hidróxidos:

(Hoy en día la IUPAC en sus últimas recomendaciones permite escribir las valencias, además de con números romanos, con el número y el signo. No obstante, utilizaremos números romanos)

SOLUCIÓN:





B) ÁCIDOS OXOÁCIDOS:

HaXbOc
H - No metal (X) - O

Hidrógeno con +1,  No metal con valencia positiva ,  Oxígeno con -2



NOMENCLATURA: 

La IUPAC reconoce la nomenclatura tradicional (además de la de adición y de hidrógeno, que no desarrollaremos).

Se nombran de la siguiente manera: 
 1º.- La palabra ácido.
 2º- Hay que reconocer qué tipo de ácido es (meta -que no se indica-, di/piro u orto)
 3º- Calcular la valencia con la que actúa el no metal y ver su correspondiente prefijo-sufijo

ácido (meta)/di (o piro)/ortoprefijo - raíz nombre NM -sufijo

2º- TIPO DE ÁCIDO.
Existen varios tipos de oxoácidos: los meta, los di o piro y los orto. Los reconoceremos por el número que va con el hidrógeno.
meta: 1 o 2 hidrógenos en la fórmula. Ej: HClO, H2TeO3,  
orto: más de 2 hidrógenos en la fórmula. Ej: H3POH4SeO4
di/piro: en el elemento central (NM) aparece un 2. Ej: H2Cr2O7


Los ácido meta son la mayoría por eso al nombrarlos, salvo alguna excepción que veremos más adelante, se omite el prefijo. Así, decimos: ácido hipocloroso (y no ácido metahipocloroso)



3º- Sufijos y prefijos de Tradicional:  Según el número de valencias que posea el elemento, se colocan estos prefijos antes y después de la raíz del nombre del elemento.

- Con una valencia: el sufijo que se utiliza es -ico 
- Con dos valencias: -ico para la mayor; -oso para la menor.
Con tres valencias: 
    * hipo- elemento- oso para la menor: 
    * -oso para la 2ª; 
    * -ico para la mayor
Con cuatro valencias: 
    * hipo- elemento- oso para la menor; 
    * -oso para la 2ª
    * -ico para la 3ª; 
    * per -  elemento - ico para la mayor


El cromo (Cr) y el manganeso (Mn) pueden también formar ácidos con sus valencias covalentes (no metal): +6 para el cromo y +4,+6, y +7 para el manganeso.   
 Cromo solo actúa con  valencia +6 (no metal): -ico.
 Manganeso: +4 -oso; +6 -ico; +7 per-  -ico (EXCEPCIÓN)



Ácidos META: 

Nomenclatura tradicional: ácido + elemento (con los prefijos y sufijos de la nomenclatura tradicional) Ej.:     HClO: ácido hipocloroso
                               H2SO4: ácido sulfúrico



Calculo de la valencia o del estado de oxidación: Para nombrarlos debemos conocer la valencia del no metal, una forma rápida de obtener la valencia es hacer el balance de cargas nulo (ya que el compuesto es neutro):


En el ácido teluroso H2TeO
La valencia del teluro es x = 3.2 - 2.1 = 6 - 2 = +4

La valencia del teluro es la que cumple que el compuesto resultante sea eléctricamente neutro (O  -2 y H  +1);  2.(+1) + x + 3.(-2) = 0;  
x= 4 (la valencia del no metal)



Fórmula
Tradicional

H2TeO3
Ácido teluroso
Es un metal. El teluro actúa con estado de oxiación  +4. El teluro tiene +2 +4 +6 .
A +4 le correspondo -oso
H2CO3
Ácido carbónico

HBO2
Ácido metabórico

HBrO4
Ácido perbrómico




Fórmula
Tradicional

Cromo (Cr) en los ácidos sólo con +6
H2CrO4
Ácido crómico
E.O. +6 del cromo. Como no metal solo actúa con E.O. +6. Luego: -ico
Manganeso en los ácidos con +6 y +7
H2MnO4
Ácido mangánico
Recuerda que el manganeso como no metal
HMnO4
Ácido permangánico
actúa con +4.+6 y +7 (oso, ico, per-ico)
Nitrógeno en los ácidos sólo con +1, +3, +5
HNO
Ácido hiponitroso
Tienen bastante importancia industrial
HNO2
Ácido nitroso

HNO3
Ácido nítrico



Además, el Carbono (C) y el Silicio usan sólo (Si) el E.O. +4
 H2CO3   Ácido carbónico 

Como puedes comprobar, se cumple que si el elemento no metálico que se combina tiene valencia par, hay dos hidrógenosSi la valencia es impar, queda un solo hidrógeno.


Ácidos ORTO:

Fórmula
Tradicional

H3NO3
Ácido ortonitroso

H4SeO4
Ácido ortoselenioso

H3BrO4
Ácido ortobrómico

H3IO5
Ácido ortoperyódico


Recuerda un truco para reconocer los ácidos orto: hay más de dos hidrógenos en el ácido.


Excepciones con el boro (B), fósforo (P), arsénico (As) y silicio (Si) 
Hay excepciones y a los ácidos orto siguientes se les quita el prefijo orto al nombrarlos. Sin embargo, el prefijo meta debe permanecer.

Fórmula

Tradicional 

Con el Fósforo (P), se especifica meta y no orto
HPO3
Ácido metafosfórico
No se omite el prefijo meta
H3PO4
Ácido fosfórico
Se omite el prefijo orto
HPO2
Ácido metafosforoso
No se omite el prefijo meta
H3PO3
Ácido fosforoso
Se omite el prefijo orto

Con el Arsénico (As) igual que con el fósforo
HAsO3
Ácido metarsénico
No se omite el prefijo meta
H3AsO4
Ácido arsénico
Se omite el prefijo orto
HAsO2
Ácido metarsenioso
No se omite el prefijo meta
H3AsO3
Ácido arsenioso
Se omite el prefijo orto

Con el Silicio (Si) y el Boro (B) se especifican las dos – meta y orto-
H2SiO3
Ácido metasilícico
No se elimina el prefijo meta
H4SiO4
Ácido ortosilícico

HBO2
Ácido metabórico
No se elimina el prefijo meta
H3BO3
Ácido ortobórico


Ácidos DI (o piro)

Se distinguen fácilmente pues en la fórmula el no metal tiene un 2 como subíndice

Fórmula
Tradicional

H2Se2O5
Ácido diselenioso
Practica calculando el número de oxidación.
H2S2O5
Ácido disulfuroso
Ej: H2Se2O5
H2S2O7
Ácido disulfúrico
5x2 - 2 = 8       8/2 = 4 
H2C2O5
Ácido dicarbónico
+4 es el número de oxidación del Selenio

Fórmula
Tradicional

H4As2O5
Ácido diarsenioso
Siempre se deja el prefijo DI
H4P2O7
Ácido difosfórico
el prefijo PIRO indica lo mismo que el DI
H4P2O5
Ácido difosforoso




FORMULACIÓN

 Forma "clásica" o sumándole moléculas de agua. 


Con la siguiente regla podrás formular todos los tipos de oxácidos: los meta, los di (o piro) y los orto. Actualmente no se suele enseñar así




VALENCIA
ACIDO META
ACIDO DI, 
TRI, TETRA ...
ACIDO ORTO
IMPAR
ÓXIDO + 1H2O
ÓXIDO 
+ 2 (3, 4, ...) H2O
ÓXIDO + 3H2O
PAR
ÓXIDO + 1H2O
2ÓXIDO + 1H2O
ÓXIDO + 2H2O

Los oxoácidos provienen de la reacción de un anhídrido (como antiguamente se llamaban a los óxidos no metálicos) al disolverse en agua:
ÓXIDO + AGUA  = ÁCIDO
Así, en el caso meta (el prefijo meta se omite al nombrarlos), el caso más sencillo, su fórmula la podemos construir sumando una molécula de agua.


CO2 + H2 H2CO(ácido carbónico)
SO3 + H2 H2SO(ácido sulfúrico)
N2O5 + H2 2HNO(ácido nítrico)

Forma 1:
Forma 2: Por balance de carga. "clásica" 
o sumándole moléculas de agua.
Hay quien prefiere una forma más rápida y sencilla para los ácido meta. 
Ej: Imaginad que nos piden formular el ácido sulfúrico.
1º-  -ico corresponde a número de oxidación +6
2º- Se colocan los elementos según fórmula del oxoácido: H S O
3º- Le colocamos un 2 al hidrógeno porque la valencia es par.
4º- Conocemos que en los oxoácidos el hidrógeno actúa con +1 y el oxígeno con -2, luego realizamos el cálculo del coeficiente estequiométrico (número) que debe ir bajo el azufre para que el compuesto sea neutro (balance de carga cero).  



PRACTICA: Formulación interactiva de oxoácidos (ejemplos sencillos)

ACTIVIDADES

11. Formula los siguientes oxoácidos:   Ácido brómico, ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido perclórico, ácido sulfuroso, ácido hipoyodoso, ácido manganoso, ácido dicrómico, ácido metabórico y ácido selénico.

12. Nombra los siguientes oxoácidos:  




13. Formula o nombra, según corresponda:



C) SALES TERCIARIAS (OXOSALES):

A efectos de formulación, surgen de sustituir un metal en el hidrógeno del ácido.

FORMULACIÓN

Dos maneras:

(1) POR IONES.
Para hacerlas eliminamos el/los hidrógeno/s obteniendo un grupo cargado negativamente (que actuará como un elemento) que podremos combinar con un metal.
Es decir, H2SO4, sustraemos los hidrógenos, (SO4)2- y obtenemos el oxoanión,  un grupo que podremos combinar con un metal.



Como puedes comprobar, al oxoanión le faltarán tantas cargas como hidrógenos tenía el ácido (si el ácido tenía dos hidrógenos, el ión tiene índice negativo, 2-)



Ejemplo: Ión sultato (SO4)2- con hierro de valencia 3+ : Fe2(SO4)3

Cuando hay más de dos grupos de ácidos, 
el grupo se coloca entre paréntesis y el subíndice fuera 

Se cumple: ÁCIDO + METAL forman   SAL + HIDRÓGENO

Recuerda: TIPOS DE IONES.
1) Cationes metálicos (Izquierda y centro de la tabla periódica): Se nombran con el nombre del elemento y entre paréntesis en números romano su valencia (cuando hay más de una): Catión o ion calcio, ión hierro (II), ion cromo (III), etc.
2) Aniones:
- De no metales: sufijo -uro (recuerda los hidruros no metálicos):

Oxoaniones: ito/ato. Ver la siguiente tabla.

Otros iones de interés son el ión óxido, el ión hidróxido, el ión peróxido, el ión amonio, el ion oxonio (hidronio), etc.

TABLAS con los oxoaniones más comunes:



.
(2) SUSTITUCIÓN Sustituyendo el hidrógeno del ácido por el metal sin olvidar de multiplicar todo el ion ( ) por la valencia del metal. 
Ej: Fe2(SO4)3  El 3 es la valencia del hierro.

Se simplifican. Así, FeSOes la sal que surge entre el ion sulfato y el catión hierro (II).




NOMENCLATURA Nomenclatura tradicional (IUPAC)




- Si el ácido acaba en –oso en las sales ternarias utilizaremos el sufijo –ito. 
Ej: Fe (II) con (SO3)2- (que proviene del H2SO3, ácido sulfuroso
FeSO3  sulfito de hierro(II)

- Si el ácido acaba en ico en las sales binarias utilizaremos el sufijo -ato 

Ej: Fe (II) con (ClO3)- (que proviene del HClO3, ácido clórico
Fe(ClO3)2 (clorato de hierro(II))

- Cuando tenemos un ácido con los prefijos hipo- y per- mantenemos estos prefijos en la sal binaria. 

Ej: Ni(BrO4)2  perbromato de niquel(II); K2TeO3  telurito de potasio


          Actualmente, en la nomenclatura tradicional, los sufijos oso e ico no se permiten para referirnos al metal. No se dice clorato ferroso, sinoclorato de hierro (II)


Fórmula
Tradicional

Al2(SO3)3
Sulfito de aluminio (III)

CaSO4
Sulfato de calcio

Pb(ClO)2
Hipoclorito de plomo (II)

Ca3(PO3)2
Fosfito de calcio

Fe2(Cr2O7)3
Dicromato de hierro (III)

  


PRACTICA: Formulación interactiva oxisales


ACTIVIDADES 

14. Formula o nombra los siguientes iones.


3) COMBINACIONES CUATERNARIAS:

SALES ÁCIDAS:

Se forman a partir de los ácidos oxoácidos cuando quedan hidrógenos por sustituir por el metal, es decir, no todos los hidrógenos son sustituidos. Se añade la palabra anión delante.
Tradicional: como las sales ternarias pero añadiendo el prefijo hidrógeno (o dihidrógeno).

EjemplosPrimero sistemática, luego tradicional.


Se prefiere la nomenclatura de la forma:
 (di)hidrógenoNOMETALito/ato de METAL 
Ej: hidrógenocarbonato de sodio, y no bicarbonato de sodio.




SALES ÁCIDAS DERIVADAS DE HIDRÁCIDOS.

 

Los hidrácidos que contienen dos átomos de hidrogeno en su fórmula, pueden perder un H+ y dar lugar a la formación de un anión que contiene hidrogeno.

 

Estos aniones se nombran: “hidrogeno” +nombre del elemento“-uro”.

 

Cuando estos aniones se combinan con cationes metálicos, originan sales acidas y se nombran de acuerdo a las reglas de los compuestos binarios.

 

Fórmula

anión

nombre anión

nombre sal ácida

KHS

HS-

hidrogeno sulfuro

hidrogeno sulfuro de potasio

NH4HS

HS-

hidrogeno sulfuro

hidrogeno sulfuro de amonio

Ca(HSe)2

HSe-

hidrogeno seleniuro

hidrogeno seleniuro de calcio

Cu(HTe)2 

HTe-

hidrogeno telururo

hidrogenotelururo de cobre(II)


ACTIVIDAD 15. FORMULA O NOMBRA DE TODAS LAS FORMAS POSIBLES:



Fe de erratas: 
- Potásico: de potasio. 
-Sodio no tiene tilde, ni bario. 
- Estano es estaño.




AUTOEVALUACIÓN

PRACTICA con la formulación interactiva:  AQUÍ

OJO: Los oxoácios y las oxosales nombrar solamente por la  tradicional.




REFUERZO:


Errores comunes al formular:

La mayoría de los errores corresponden a:
  • No saber los símbolos que corresponden a cada elemento
  • Utilizar mal los prefijos, sufijos y las raíces de los nombres de los elementos
  • Utilizar mal las valencias
  • Poner a la izquierda el elemento que tiene que ir a la derecha, y viceversa
  • Escribir con mayúscula el nombre del elemento: Sería incorrecto escribir óxido de Hierro (II). Lo correcto sería: Óxido de hierro (II).
  • Más sobre los símbolos de los elementos químicos:
- El símbolo de muchos elementos proviene de su nombre en latín, no de su nombre castellano. Así, es un error común que al hierro (cuyo símbolo es Fe, del latín ferrum) se le asigne el símbolo H (que corresponde al hidrógeno), o incluso Hi (que ni siquiera es un símbolo químico).
Los elementos que suelen confundirse son: Fósforo (P), flúor (F), sodio (Na), azufre (S), cobre (Cu), mercurio (Hg), plata (Ag), oro (Au), potasio (K), magnesio (Mg) y manganeso (Mn), antimonio (Sb),...
Otro error común en formulación es escribir CL (por cloro), CO (por cobalto) o MG (por magnesio); en lugar de Cl, Co y Mg. Cuando un símbolo tiene una sola letra (como H), ésta se escribe en mayúscula. Si el símbolo tiene dos o más letras, la primera es mayúscula, y las demás minúsculas. De esta manera, distinguiremos en una fórmula carbono (C) y oxígeno (O) de cobalto (Co):
H2CO3 = aćido carbónico
CoH2 = hidruro de cobalto (II)
- Hay que vigilar las raíces de los nombres de los elementos:
Algunos elementos cambian la raíz de su nombre para adaptarles un sufijo (y a veces, un prefijo). lo cual suele ser fuente de errores. Como ejemplos clásicos tenemos el "ácido azúfrico" (en vez de sulfúrico) o el "óxido plomoso" (en lugar de plumboso). Los elementos más importantes a los que hay que cambiar su raíz para nombrar sus compuestos son (ejemplo entre paréntesis):
  • Azufre: sulfur- (sulfuroso) o sulf- (sulfhídrico)
  • En la "antigua" nomenclatura tradicional (ya no permitida en óxidos, hidruros, sales): Hierro: ferr- (ferroso, férrico); Oro: aur- (aúrico); Plata: argent- (argéntico); Plomo: plumb- (plúmbico), Estaño: estánn- (estánnico); Cobre: cupr- (cúprico).

IMPORTANTE: Un enlace para practicar la tabla periódica y las valencias



BIBLIOGRAFÍA:

Para saber más:
Libro IUPAC nomenclatura 2005

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... Y MUCHOS MÁS VÍDEOS EN LA LISTA DE REPRODUCCIÓN.



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