Los cambios de la materia

¿CAMBIOS FÍSICOS O QUÍMICOS?

Actividad inicial: Realice una tabla con dos columnas (CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUIMICOS) en la que incluya de forma adecuada los siguientes cambios:

- La combustión de la gasolina en un motor de automóvil, 

- la maduración de una fruta, 

- la fusión de la cera de una vela, 

- tostar crêpes en una sartén, 
- respirar, 

- la rotura de una tiza, 

- la obtención de cobre a partir de óxido de cobre, 

- la formación de estalactitas y estalagmitas, 

- la rotura de una botella de vidrio, 

- la corrosión del hierro, 

- quemar un trozo de carbón, 

- la formación del arco iris, 

- hacer un batido con leche y frutas, 

- la desaparición de un perfume cuando el recipiente queda abierto, 

- mezclar mantequilla con azúcar, 

- cocer un huevo, 

- la obtención de hierro en un alto horno, 

- batir los ingredientes de la masa de un bizcocho.

Se considera cambio físico.... y químico.... 

Una disolución NO ES un cambio químico

Los cambios de estado NO SON cambios químicos

CAMBIOS QUÍMICOS: LA REACCIÓN QUÍMICA

En los procesos químicos, las sustancias puras (simples o compuestas) iniciales desaparecen y se forman otras sustancias nuevas; las moléculas se rompen, separándose los átomos, y se forman nuevas moléculas en las que los átomos se han unido de otra forma. Por tanto, en una reacción química tiene lugar un reordenamiento de los átomos: LOS ÁTOMOS NO CAMBIAN, LAS MOLÉCULAS SÍ.

En resumen, Una reacción química

Modelo de esferas

Se utilizan para representar una reacción química (al igual que las ecuaciones químicas). Cada clase de átomo se representa con una esfera, de igual tamaño y color. Podemos explicar la ley de la conservación de la masa (Lavoisier), ya que el número de átomos de cada clase permanece constante. En una reacción química hay el mismo número de átomos tanto en los reactivos como en los productos. 

Ejemplos de reacciones químicas

Teoría de las colisiones

Una reacción química se produce cuando se rompen ciertos enlaces en los reactivos y se forman otros nuevos que forman los productos. Para que esto ocurra es necesario que las moléculas choquen entre sí con la suficiente energía y con la orientación adecuada.

Para entender los choques: aquí

1) Justifica si los siguientes cambios corresponden a un cambio físico o químico.

CAMBIO __________

 CAMBIO __________

LAS REACCIONES QUÍMICAS Y LA ENERGÍA

 Las reacciones químicas pueden ser:

EXOTÉRMICAS: La energía que se necesita para romper los enlaces de los átomos es menor que la que se desprende cuando se forman los enlaces de los productos. Por tanto, desprenden energía.

ENDOTÉRMICAS: Para que se produzcan necesitan el aporte de energía (mediante calentamiento, por ejemplo). Por tanto, los reactivos "absorben" energía.

Gráficamente se representan así:

ACTIVIDADES:

1) ¿Qué factores afectan a la velocidad de una reacción química?

2) Según el siguiente vídeo, ¿qué tipos de reacciones químicas existen?

3) Realiza un pequeño estudio sobre reacciones químicas en tu entorno y en tu vida cotidiana

FORMULACIÓN INORGÁNICA (Según indicaciones PEvAU)

INTRODUCCIÓN

   La fórmula química es la representación de los elementos que forman un compuesto y la proporción en que se encuentran (número de átomos que forman una molécula). También nos informa de cómo se han unido esos átomos (enlace químico). Para nombrarlos se emplean reglas de NOMENCLATURA QUÍMICA propuestas por la IUPAC  (International Union of Pure and Applied Chemistry), un organismo internacional creado, por ej., para unificar la forma de nombrar el ingente número de compuestos orgánicos (compuestos de carbono) que se fue descubriendo en la primero mitad del siglo XX:

La unión entre átomos: el enlace químico.

   Sabemos que los átomos son neutros (igual número de protones en el núcleo que átomos en la corteza). Sin embargo, esto no significa que esa sea su forma más estable. Salvo los gases nobles, todos los elementos tienen tendencia a ganar o perder electrones, para lo cual se unen a otros átomos, formando moléculas o redes cristalina. Dicha tendencia a ganar o perder electrones es la de completar la última capa del átomo (conseguir "el octete electrónico" como un gas noble) consiguiendo así mayor estabilidad.

CLASIFICACIÓN:

La mayoría de compuestos que nos rodean se pueden clasificar en:

1) Compuestos binarios: Formados por dos elementos químicos o átomos distintos.

Distinguimos:

A) Óxidos (O^2-). 

- Haluros de oxígeno (F, Cl, Br, I)

B) Hidruros:  Combinaciones con el hidrógeno.

   B1) Hidruros metálicos (MH^- ) En los que M = metal y el hidrógeno actúa con valencia -1

   B2) Hidruros no metálicos (HN o H2N) En los que N = no metal (halógeno, anfígeno) y el hidrógeno actúa con valencia +1.

C) Sales Binarias. Surgen de los hidruros no metálicos (de sustituir H por un M) o de combinarse dos no metales.
D) Peróxidos. Combinaciones con el ion peróxido del oxígeno. 

2) Compuestos ternarios: Formados por tres elementos químicos.

A) Hidróxidos: M(OH)m, donde el grupo hidróxido OH^- actúa con valencia -1.  M= Metal y m su valencia.

B) Oxoácidos: HaXbOc  Donde X = No metal; a, b y c, no son las valencias.

C) Sales Ternarias: A efectos de formulación surgen de sustituir los H de los oxoácidos por un metal.

3) Combinaciones cuaternarias: Las sales ácidas.

Valencia (estado de oxidación) de los elementos:

Número de carga (valencia) y número de oxidación

Valencia de un elemento es la carga iónica y se escribe en números arábigos (n+/n-). Informa sobre el número de electrones que puede aceptar-ceder (valencia iónica) o compartir (valencia covalente).

- Los metales (o elementos metálicos) tienen tendencia a desprenderse de electrones de su última capa y formar iones de carga positiva (cationes). Por tanto, se considera que la valencia de los metales es positiva. (valencia iónica). Ej: Fe²⁺

- Los no metales, sin embargo, tienen tendencia a ganar electrones de un átomo metálico (formando iones negativos o aniones) o los comparten con otro no metal. Distinguimos:

- Enlace iónico (Metal + no metal) si se une a un metal (valencia iónica). Ej: Na⁺ y Cl^-

• Enlace covalente (no metal + no metal) compartiendo electrones de la última capa (valencia covalente).

El número o estado de oxidación de un elemento químico es el número de electrones un átomo recibe (signo menos) o cede (signo más) al formar una sustancia compuesto. Se expresa en número romanos.

A pesar de lo que acabamos de comentar, en internet y en muchos libros siguen confindiéndose ambos términos y se escribe el número de oxidación con números arábigos, o no se escribe primero el número y luego el signo, etc. A la hora de aprender las "valencias" viene bien la siguiente tabla:

NOTA: Según Recomendaciones 2005 para la Nomenclatura de la IUPAC, la carga sobre un ion debe representarse primero con el número y luego con el signo. Así, se debe escribir que la valencia del ion óxido es 2- , en lugar de -2. 

TABLA PERIÓDICA con estados de oxidación

De forma resumida (Nivel ESO):

Antes de nada, ¿conoces la correspondencia entre los símbolos y los nombres de los elementos químicos? Practica en este enlace

PROFUNDIZACIÓN: Si quieres consultar una Tabla Periódica (o Sistema Periódico) más completo: Aquí

NOMENCLATURAS:

Actualmente la IUPAC acepta la nomenclatura de composición o estequiométrica con prefijos multiplicadores (antigua nomenclatura sistemática) o con número romanos (antiguamente llamada "stock"), la nomenclatura de sustitución (que no estudiaremos) y la nomenclatura tradicional (para nombrar ácidos):

 * Nomenclatura de composición:

a) Nomenclatura SISTEMÁTICA o estequiométrica consiste en leer la fórmula de derecha a izquierda incluyendo prefijos que indican el número de átomos.
b) Nomenclatura de STOCK entre paréntesis y en número romanos se indica el estado de oxidación que actúa el elemento. En el caso que el elemento tenga un solo e.o., se omite

* Nomenclatura TRADICIONAL. También se lee de derecha a izquierda pero incluye prefijos y sufijos específicos.

Para más información visita el siguiente enlace: AQUÍ

FORMULACIÓN QUÍMICA INORGÁNICA

0. SUSTANCIAS SIMPLES

   Consideramos sustancias simples a aquellas moléculas constituidas por átomos del mismo elemento. Se formulan con el símbolo del elemento correspondiente (Ej: Hierro, Fe), aunque existen excepciones: 

- Moléculas diatómicas: dioxígeno o, simplemente, oxígeno, O_2;  Hidrógeno o dihidrógeno, H_2; Nitrógeno o dinitrógeno, N_{2 ;} Flúor o diflúor, F_2; Cloro o dicloro, Cl₂ 

- El ozono (O₃)

- El octoazufre (S₈) 

1. COMPUESTOS BINARIOS

A) ÓXIDOS:

- Son combinaciones binarias de un elemento y el oxígeno. Exactamente, con el ión óxido (O^2-)

- El oxígeno se escribe a la derecha, salvo con los halógenos (HALUROS DE OXÍGENO). Ej: OF₂  se considera una sal de flúor porque el flúor es el elemento más electronegativo del Sistema Periódico.

- Si el elemento es un metal, tenemos los llamados óxidos metálicos y si se trata de un no metal tenemos los óxidos no metálicos (antiguamente llamados anhidros, denominación desaconsejada por la IUPAC). 

FORMULACIÓN:

La fórmula se simplifica si la valencia del elemento que se combina con el oxígeno es par.

NOMENCLATURA:

* Prefijos multiplicadores IUPAC (antigua Sistemática)

Mono-: Para cuando hay "1 átomo" de elemento.

Di-: 2 átomos.

Tri-: 3 átomos. 

Tetra-: 4 átomos.

Penta-: 5 átomos.

Hexa-: 6 átomos.

Hepta-: 7 átomos.

Octa-: 8 átomos. 

Nona-: 9 átomos. 

Deca-: 10 átomos.

- Se lee de derecha a izquierda.

Ejemplos de óxidos básicos o metálicos (Metal + Oxígeno): 

-----------------Nomenclatura de composición o estequiométrica 

Fórmula	Con prefijos multiplicadores	Con números romanos
Al2O3	Trióxido de dialuminio	Óxido de aluminio
PtO2	Dióxido de platino	Óxido de platino (IV)
HgO	Monóxido de mercurio	Óxido de mercurio (II)
Li2O	(Mon)óxido de dilitio	Óxido de litio
CaO	Óxido de calcio	Óxido de calcio
Au2O3	Trióxido de dioro	Óxido de oro (III)
Fe2O3	Trióxido de dihierro	Óxido de hierro (III)
FeO	Monóxido de hierro	Óxido de hierro (II)

PRACTICA: Formulación interactiva de ÓXIDOS 1  y 2

Nota: Anteriormente los óxidos no metálicos recibían el nombre de anhídridos.

Ejemplos de óxidos ácidos o no metálicos (No metal + Oxígeno): HALUROS DE OXÍGENO

   

--------------Nomenclatura de composición o estequiométrica 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

NEW! Según las recomendaciones IUPAC 2005 los halógenos (todos, y no solo el Flúor) son considerados más electronegativos que el oxígeno, luego se escribirán a la derecha de la fórmula y se nombrarán como una sal binaria: Ej: O₅Cl₂  (dicloruro de pentaoxígeno). 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ACTIVIDADES:

1. Nombra los siguientes compuestos: CuO; N₂O₅; HgO y Hg₂O

2. Formula y nombra todos los óxidos que pueden formarse los siguientes metales: el níquel, el cobalto, la plata, el platino, el oro, el cínc, el cromo y el cadmio.

3. Formula y nombra todos los óxidos que pueden formarse con los siguientes no metales: el boro, el silicio, el carbono, el azufre y el bromo.

4. Nombra todos los halogenuros del cloro.

B) HIDRUROS:

B1) Con "metales": HIDRUROS METÁLICOS   (Metal-H) 

- Son combinaciones binarias de un metal e hidrógeno. 

- El hidrógeno actúa con la "valencia" -1.

- El metal siempre tiene estado de oxidación positivo (neutralidad).

- Se escribe a la derecha de la fórmula. 

- Se forman mediante enlace iónico y son sólidos cristalinos. 

FORMULACIÓN:

NOMENCLATURA:

* Con prefijos multiplicadores: prefijo de cantidad-Hidruro + de + prefijo de cantidad-elemento

  Ejemplo: FeH₃: Trihidruro de hierro

- El prefijo "mono-" se omite.

* Con números romanos: Hidruro de + Elemento (entre paréntesis el estado de oxidación del elemento en números romanos). Recuerda que sólo se indica el número romano cuando hay más de una valencia.

  Ejemplos de hidruros metálicos: 

  FeH₃: Hidruro de hierro (III)
  AlH₃:  Hidruro de aluminio   NO HACE FALTA INDICAR número de oxidación porque el aluminio solo actúa con el estado de oxidación +3 ("solo tiene una valencia").

B2) Con "no metales": HIDRUROS NO METÁLICOS 

- Son combinaciones binarias de un no metal e hidrógeno. 

- El hidrógeno actúa  estado de oxidación +1 

- Se escribe a la izquierda o derecha de la fórmula según la electronegatividad de los "participantes". 

- Se forman mediante enlace covalente dando lugar a moléculas. 

- Distinguimos:

a) Los hidruros de los grupos 13, 14 y 15 (IIIA, IVA y VA, respectivamente): -3, -4

b) Los hidruros de los anfígenos (grupo 16 ó VIA) y halógenos (grupo 17 ó VIIA): HIDRÁCIDOS. (El hidrógeno se escribe a la izquierda). -1, -2

a) Grupos 13 ó IIIA, 14 ó IVA  y 15 ó VA.

FORMULACIÓN:

NHn

No metal (N) =  N   P    As   Sb    Bi    B   C   Si

NOMENCLATURA:

* Nomenclatura de sustitución:

Grupo 14 ó IVA:  C, Si,  Con valencia 4-		Grupo 15 ó VA:  N, P, Ar, Sb Con valencia 3-
Fórmula	Nombre	Fórmula	Nombre
CH4	Metano	NH3	Amoníaco o Azano
SiH4	Silano	PH3	Fosfano
Grupo 13 ó IIIA     BH3                        Borano		AsH3	Arsano
		SbH3   BiH3	Estibano Bismutano

                                                                                                                                    

* IUPAC: (di, tri ...)hidruro de (no metal)  
Ejemplo: CH₄ Tetrahidruro de carbono. 

No se nombran expresando números de oxidación en números romanos (antigua  nomenclatura Stock).

b) Ácidos hidrácidos: Grupos 16 ó VIA y 17 ó VIIA.

- El hidrógeno actúa con número de oxidación +1.
- Se coloca a la izquierda en la fórmula, ya que son combinaciones con los elementos más electronegativos del S.P.

- El no metal actúa con número de oxidación negativo -1 (halógeno: F, Cl, Br, I)  o -2 (anfígeno: S, Se, Te).

FORMULACIÓN:

                        No metal (N) =  F   Cl    Br   I    S    Se   Te  

NOMENCLATURA:

Según el estado, se nombran:

- En estado gaseoso: elemento-uro de hidrógeno (recuerda: de dcha a izqda)

- En estado líquido: Ácido raíz del elemento-hídrico

En la siguiente tabla se recogen los hidruros no metálicos:

Fórmula	En estado gaseoso Preferida IUPAC	En estado líquido (aq) Nombres importantes tradicionalmente
Grupo 16 ó VIA : O, S, Se, Te  Con valencia -2
H2O	Agua
H2S	Sulfuro de hidrógeno	Ácido sulfhídrico
H2Se	Seleniuro de hidrógeno	Ácido selenhídrico
H2Te	Telururo de hidrógeno	Ácido telurhídrico
Grupo 17 ó VIIA : F, Cl, Br, I  Con valencia -1
HF	Fluoruro de hidrógeno	Ácido fluorhídrico
HCl	Cloruro de hidrógeno	Ácido clorhídrico
HBr	Bromuro de hidrógeno	Ácido bromhídrico
HI	Yoduro de hidrógeno	Ácido yodhídrico/iodhídrico

* No se nombran por nomenclatura Stock. 

* Se puede npmbrar con de dihidrógeno o hidrógeno.

Aunque el no metal puede tener varias valencias covalentes, en estos compuestos SOLO actúan con una, la que coincide con su valencia iónica, la positiva.  

PRACTICA: Actividad interactiva de hidruros y aquí (Hidruros metálicos)

ACTIVIDADES:

5. Nombra lo siguientes hidruros de todas las formas posibles: 

SbH_3, CuH, AsH_3, NH_3, AlH_3, LiH, BaH_2, H₂Se, HCl_, AgH, GaH_3, CH_4, AuH_3, HBr, SiH_4 , CrH_2, , H₂Te, CoH_{3 ,} FeH_3,  HF, SnH_2, RbH, H₂S, VH_5, HF, PH_3, CaH_2, MgH_2, BeH_2, CsH, NaH, GeH_4, SnH_4, HI, ZnH₂

6. Formula los siguientes hidruros:

Compuesto	Fórmula		Compuesto	Fórmula
Hidruro de magnesio			Hidruro de titanio (III)
Hidruro de manganeso (IV)			Hidruro de hafnio (IV)
Hidruro de calcio			Dihidruro de bario
Trihidruro de hierro			Trihidruro de nitrógeno
Ácido yodhídrico			Sulfuro de dihidrógeno
Tetrahidruro de carbono			Ácido sulfhídrico
Tetrahidruro de molibdeno			Dihidruro de rodio
Hidruro de cromo (III)			Hidruro de platino (III)
Dihidruro de níquel			Hidruro de cobre (I)
Dihidruro cobalto			Hidruro de cadmio
Cloruro de hidrógeno			Hidruro de zinc
Trihidruro de cobalto			Hidruro de sodio
Telururo de hidrógeno			Hidruro de indio (III)
Pentahidruro de vanadio			Hidruro de aluminio
Ácido bromhídrico			Ácido telurhídrico

7.  Formula según su nombre vulgar:

Compuesto	Fórmula
azano
fosfano
arsano
estibano
metano
silano

C) SALES BINARIAS:

- Las sales son compuestos que pueden considerarse formados por la unión de aniones y cationes. O, a efectos de formulación, como si surgieran de sustituir en los hidruros los hidrógenos por un metal. 

- Se escribe a la derecha el elemento más electronegativo, como siempre.

FORMULACIÓN:

a) SALES METAL - NO METAL: A efectos de formulación, de sustituir metal por hidrógeno de hidrácido. Actúan con valencias iónicas: positivas para el metal y negativas para el no metal.

Ejemplos: 

Ej: La formación del FeS podemos verla de dos formas:

(1) Por iones que intercambian valencia (OJO: se simplifican las fórmulas): Fe (II) + S (II) -  FeS

(2) En el sulfuro de hidrógeno, el metal (hierro (II), en este caso) sustituye al hidrógeno. 

Ej: Pb (IV) + Te (II) -  PbTe2

Se simplifican las valencias. 

b) SALES NO METAL - NO METAL: Son compuestos covalentes, con diversas propiedades. Se debe colocar a la derecha de la fórmula el elemento más electronegativo (a la dcha de la siguiente secuencia):

B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F  (+EN)

Como puedes ver, los elementos más electronegativos son átomos pequeños y están situados a la dcha y arriba del S.P.

NOMENCLATURA: IUPAC - Nomenclatura estequiométrica o de composición: 

Añadir el sufijo -uro a la raíz del nombre del elemento halógeno (precedido de di, tri, ... si fuera necesario) que queda a la derecha de la fórmula,  éste entra siempre con la valencia más pequeña. 

Los nombres terminados en -URO pueden ser: BORURO, CARBURO, SILICIURO, NITRURO, FOSFURO, ARSENIURO, ANTIMONIURO, SULFURO, SELENIURO, TELURURO, FLUORURO, CLORURO, BROMURO, YODURO.

Ejemplos:

a) Metal - No metal:

Fórmula	Con Prefijos multiplicadores	Con números romanos
FeCl3	Tricloruro de hierro	Cloruro de hierro (III)
LiF	Fluoruro de litio	Fluoruro de litio
Al2Se3	Triseleniuro de dialuminio	Seleniuro de aluminio
PbBr4	Tetrabromuro de plomo	Bromuro de plomo (IV)

b) No metal - no metal: Existen menos, nombrar por prefijos multiplicadores.

          

           Con Prefijos multiplicadores

CCl4  Tetracloruro de carbono

PF5   Pentafluoruro de fósforo

BN    Nitruro de boro

Aclaración prefijo MONO-: El prefijo MONO- obligatoriamente debe ir en: Compuestos del tipo: FeO, CuO, CO, ... Combinaciones del oxígeno con elementos de la tabla que tengan más de una valencia y la fórmula quede en una relacion 1:1

D) PERÓXIDOS:

Son combinaciones de un elemento metálico (del grupo 1 y 2) con el ion peróxido, de valencia 2-:

También se forman con metales como la plata (1+), el cobre (1+, 2+),...

NOMENCLATURA: 

Grupo 1: Alcalinos  ¡LA FÓRMULA NO SE SIMPLIFICA!

                         Tradicional / Con prefijo multiplicador

H2O2   Peróxido de hidrógeno / Dióxido de dihidrógeno  (Agua oxigenada)

Li2O2  Peróxido de litio / Dióxido de dilitio

Na2O2 Peróxido de sodio / Dióxido de disodio

...

Grupo 2: Alcalino térreos.

                        Tradicional / Con prefijo multiplicador

BeO2 Peróxido de berilio / Dióxido de berilio

MgO2 Peróxido de magnesio / Dióxido de magnesio

CaO2 Peróxido de calcio / Dióxido de calcio

...

Como has visto, se nombran igual que los óxidos pero cambiando la palabra óxido por peróxido. 

ACTIVIDADES:

8A. Nombra las siguientes sales. 


LiI, Sc₂S_3, AgCl, AuBr_3, CrF_2, Co₂Te_3, FeCl_3, MnI_2, V₂Se_5, NaF, ZnS,  Li₂Se, CaTe, BaS, AlF_3, CrCl_3, BaF_2, CuI, Ga₂Te_3, SnS_2,  GeCl_4, BeS, CsF, MgCl_2, NaI, AlI₃

8B. Formula las siguientes sales:

Compuesto	Fórmula		Compuesto	Fórmula
Ioduro de cobre (I)			Bromuro de titanio (III)
Cloruro de manganeso (IV)			Cloruro de hafnio (IV)
Sulfuro de calcio			Difluoruro de bario
Trifluoruro de hierro			Sulfuro de hierro (III)
Bromuro de hierro (II)			Telururo de iridio (II)
Sulfuro de bismuto (III)			Seleniuro de wolframio
Ditelururo de molibdeno			Dibromuro de rodio
Seleniuro crómico			Cloruro de platino (III)
Fluoruro niqueloso			Cloruro de cobre (II)
Bromuro cobáltico			Ioduro de cadmio
Sulfuro de cobalto (III)			Ioduro de zinc (II)
Triioduro de cobalto			Sulfuro de sodio
Ioduro de magnesio			Yoduro de Indio (III)
Pentasulfuro de divanadio			Telururo de aluminio
Telururo de lantano (III)			Sulfuro de molibdeno (II)

9. Formula y nombra todos los peróxidos del grupo 1 y 2.

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.

PRACTICA: Actividad interactiva hidróxidos.

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)/orto- prefijo - 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, H₂TeO_3,  

orto: más de 2 hidrógenos en la fórmula. Ej: H₃PO_{4 ,} H₄SeO₄

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 H₂TeO₃ 

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 hidrógenos. Si 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

Más sobre OXOÁCIDOS

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 + H₂O → H₂CO₃ (ácido carbónico)

SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (ácido sulfúrico)

N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃ (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, FeSO₄ es 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, sino, clorato 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).

Ejemplos: Primero 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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VIDEOS RECOMENDADOS:

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