COMBINACIONES BINARIAS DEL HIDRÓGENO.

COMBINACIONES BINARIAS DEL HIDRÓGENO.

En primer lugar vamos a ver las combinaciones de hidrógeno con átomos de elementos no metálicos. Cuando el hidrógeno se combina con elementos de grupo VII A y VI A da lugar a los llamados hidrácidos. Estos elementos son: F, Cl, Br, I, S, Se, Te. Conviene observar que el elemento más electronegativo se sitúa a la derecha de la fórmula. El sufijo

-uro

se coloca sobre la raíz del elemento más electronegativo.

Los siguientes compuestos los podremos nombrar como: HF Fluoruro de hidrógeno Ácido fluorhídrico HCl Cloruro de hidrógeno Ácido Clorhídrico HBr Bromuro de hidrógeno Ácido Bromhídrico HI Yoduro de hidrógeno Ácido Yodhídrico H2S Sulfuro de hidrógeno Ácido Sulfhídrico H2Se Seleniuro de hidrógeno Ácido selenhídrico H2Te Telururo de hidrógeno Ácido telurhídrico

Cuando el hidrógeno se une a otros átomos no metálicos podemos ver que tienen nombres propios. Aunque también se les pueda dar nombre sistemático se recomienda nombrarlos por su nombre común.

NH3 Amoníaco Trihidruro de nitrógeno PH3 Fosfina Trihidruro de fósforo AsH3 Arsina ...

SbH3 Estibina ... CH4 Metano ... SiH4 Silano ...

A continuación vamos a ver las combinaciones de hidrógeno con átomos metálicos. Este caso el hidrógeno se escribe a la derecha de la fórmula. Esto se debe a que el hidrógeno es más electronegativo que los átomos metálicos. La terminación

-uro

ira sobre el átomo de hidrógeno, así nombraremos algunas fórmulas como hidruro de litio, hidruro de sodio, etcétera, (LiH, NaH).

Por último sólo nos queda recordar que al formular un compuesto hay que intercambiar las valencias de los átomos que lo componen. Los hidruros de los metales de transición, por lo general no tienen una estequiometría razonable.

COMBINACIONES BINARIAS DEL OXÍGENO

El oxígeno es el segundo elemento más electronegativo de la tabla periódica. Por esta razón, lo escribiremos a la derecha de la fórmula en cualquier tipo de

combinación binaria, aunque nombraremos en último lugar al átomo metálico o no metálico que lo acompaña.

Cuando el oxígeno se combina con átomos metálicos, se denominan óxidos. Cuando lo hace con átomos no metálicos, la I.U.P.A.C, aconseja que también se les dé el nombre de óxido, aunque es común que se les llamen anhídridos.

A diferencia de lo que ocurre con el hidrógeno, los átomos que se unen con el oxígeno pueden hacerlo con varias valencias, dando lugar a distintos compuestos oxigenados. La excepción son los grupos I A y II A, que siempre actúan con una valencia fija. Es necesario indicar que cuando se formula una molécula hay que intercambiar las valencias de los átomos constituyentes.

Para nombrar los óxidos se pueden usar tres nomenclaturas distintas: la tradicional, la Stock, y sistemática.

A continuación vamos a ver algunos ejemplos:

Sistemática Stock Tradicional

FeO Monóxido de hierro Óxido de hierro (I) Óxido ferroso Fe2O3 Trióxido de dihierro Óxido de hierro (II) Óxido férrico Cu2O Óxido de dicobre Óxido de cobre (I) Óxido cuproso

N2O Óxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (I) Anhídrido hiponitroso SO3 Trióxido de azufre Óxido de azufre (VI) Anhídrido sulfúrico

OTRAS COMBINACIONES BINARIAS

Vamos a dividirlas en, no metales con metales y no metales con no metales. Las combinaciones binarias entre metales no son posibles porque en este caso, ambos átomos son electropositivos.

1. No metales con metales.

El metal, por ser el elemento más electropositivo, lo escribiremos a la izquierda de la fórmula. Para nombrar al “no metal” le añadimos al final de su raíz el sufijo

-uro

.

Sistemática Stock Tradicional CaF2 Difluoruro de calcio Fluoruro de calcio Fluoruro cálcico FeCl2 Dicloruro de hierro Cloruro de hierro (II) Cloruro ferroso CuBr2 Dibromuro de cobre Bromuro de cobre (II) Bromuro cúprico K2Se Seleniuro de potasio Seleniuro de potasio Seleniuro potásico CrB Monoboruro de cromo Boruro de cromo (III) Boruro crómico

2. No metal con no metal.

Estas combinaciones se nombran del mismo modo que las anteriores: añadiendo la terminación

-uro

al elemento más electronegativo. Para identificar cuál es el elemento más electronegativo seguimos la siguiente secuencia:

B<Si<C<Sb<As<P<N<Te<Se<S<At<I<Br<Cl<F

Vamos a ver ahora una serie de ejemplos para que no quepa duda de cómo se formulan estos compuestos:

BrF Monofluoruro de bromo Fluoruro de bromo (I) BrF3 Trifluoruro de bromo Fluoruro de bromo (III) IBr3 Tribromuro de yodo Bromuro de yodo (III) NCl3 Tricloruro de nitrógeno Cloruro de nitrógeno (III) SiC Carburo de silicio Carburo de silicio

B2S3 Trisulfuro de diboro Sulfuro de boro OXOÁCIDOS

Son compuestos formados por tres átomos, es decir, compuestos ternarios. A la izquierda colocamos los átomos de hidrógeno, como átomo central tenemos normalmente un no metal y a la derecha colocaremos los átomos de oxígeno. Debemos destacar que la I.U.P.A.C admite la nomenclatura tradicional para estos ácidos. Por lo que el uso de los sufijos -oso e -ico será muy común. Lo más importante para poder nombrar estos ácidos es averiguar cual es el estado de oxidación del átomo central. Una vez conocido cual es el estado de oxidación del átomo central, podremos nombrar el ácido teniendo en cuenta el uso de las partículas; hipo – oso, -oso, -ico, per – ico. Siendo la fórmula general ácido; HaXbOc:

2c - a nº oxidación de X =

b

Cuando un elemento presenta varios estados de oxidación, se utilizan las partículas -oso y -ico para designar los distintos estados de oxidación. También se hace uso de los prefijos hipo- y per-, para designar los estados de oxidación más bajo y más alto respectivamente. Esto sólo se usa en el caso de que el elemento que forma el oxoácido presente cuatro estados de oxidación distintos.

Hipo – oso Para el estado de oxidación más bajo.

- oso Para el siguiente estado de oxidación más bajo. - ico Para el estado de oxidación siguiente.

Per – ico Para el estado de oxidación más alto.

También es relativamente común el uso de los prefijos

meta-

y

orto-

. Estos prefijos se usan para designar ácidos cuya diferencia está en el distinto número de átomos de hidrógeno y oxígeno, mientras que el átomo central presenta el mismo estado de oxidación. El prefijo meta se usa para indicar el ácido con menor contenido en agua. El prefijo orto se usa para indicar el ácido con mayor contenido en agua (átomos de H y O). Por ello, al HIO4 se le llama ácido metaperyódico y al H5IO6 se le llama ácido ortoperyódico.

Hay otros prefijos como

di-

o

piro-

,

tri-

,

tetra-

, etc. que indican el número de átomos centrales del oxoácido que están presentes. Así, el prefijo di, se usa para indicar que el número de átomos del elemento central es el doble de lo normal o de lo esperado. También se admite el prefijo piro en lugar del prefijo di.

Hay que señalar que los ácidos de elementos como el fósforo y arsénico son ácidos orto aunque no nos lo indiquen así.

Vamos a dar algunas reglas para ayudar formular. No obstante, es necesario recalcar que se hace imprescindible saber los estados de oxidación (valencias) más comunes de los elementos que entran a formar parte de los oxoácidos.

i) Lo primero es prestar atención a los sufijos (oso, ico) y a los posibles prefijos (hipo, per) del compuesto que nos dan. De esta manera podremos tener claro cual es el estado de oxidación del elemento central del ácido.

ii) También tenemos que prestar atención a los prefijos meta, orto, di o piro, tri, etcétera. Estos prefijos nos indican el estado de oxidación del ácido, así como el número de átomos centrales del mismo.

iii) En los casos más conflictivos, basta acordarse de que:

- todos los oxoácidos del grupo del cloro tienen un hidrógeno en su fórmula, con excepción de la ácido ortoperyódico (el único ácido orto del grupo).

- todos los oxoácidos del grupo del azufre tienen dos hidrógenos en su fórmula, con excepción de la ácido ortotelúrico (el único ácido orto del grupo).

- las formas orto de los ácidos del fósforo y del arsénico tienen tres hidrógenos en su fórmula. Entre los oxoácidos del nitrógeno no existe ninguno de tipo orto. Vamos a poner continuación algunos ejemplos de oxoácidos según las tres nomenclaturas funcionales:

Tradicional Stock Sistemática

HClO Ác. Hipocloroso Ác. Oxoclórico (I) Oxoclorato (I) de hidrógeno H2SO3 Ác. Sulfuroso Ác. Trioxosulfúrico (IV) Trioxosulfato (IV) de hid. H4SiO4 Ác. Ortosilícico Ác. Tetraoxosilícico Tetraoxosilicato de hid. H2S2O5 Ác. Disulfuroso Ác. Pentaoxodisulfúrico (IV) Pentaoxodisulfato (IV) de hid.

ÁCIDOS CON ENLACES CARBONO-NITRÓGENO

Vamos a ver por último ácidos que contienen carbono y nitrógeno a la vez. No son muy comunes a la hora de los ejercicios de formulación pero son interesantes. El primero de ellos es el ácido cianhídrico, HCN, pero este lo podemos englobar dentro de los hidrácidos. Los otros tres que vamos a ver son isómeros entre sí y llevan en su composición oxígeno. Son:

CATIONES Y ANIONES

Los iones son átomos que han sufrido una descompensación en los electrones de su última capa. Si el átomo pierde electrones queda cargado positivamente y es lo que llamamos un catión. Por el contrario, si gana electrones queda cargado negativamente y recibe el nombre de anión.

Los cationes simples, (aquellos que derivan de un solo átomo), suelen ser cationes de átomos metálicos, ya que son los que tienen menor potencial de ionización. También se pueden obtener cationes poliatómicos (derivan de moléculas). Para estos últimos la I.U.P.A.C. aconseja la nomenclatura sistemática o bien la “tradicional modificada”. Vamos a ver algunos ejemplos de cationes con sus nombres:

Nombre Correcto Nombre Antiguo H+ Ión hidrógeno

Cu+ Ión cobre (I) Ión cuproso Fe3+ Ión hierro (III) Ión férrico Co3+ Ión cobalto (III) Ión cobáltico Sn2+ Ión estaño (II) Ión estannoso

Tradicional Sistemático

NO+ Catión nitrosilo Catión monooxonitrógeno (III) NO2+ Catión nitroílo Catión dioxonitrógeno (V) VO+ Catión vanadilo (III) Catión monooxovanadio (III) UO2+ Catión uranilo (V) Catión dioxouranio (V)

SO2+ Catión sulfinilo o tionilo Catión monooxoazufre (IV)

H

O

C

N

H

N

C

O

H

C

N

+

O

-Ácido ciánico (HOCN)

Ácido isociánico (HNCO)

SO22+ Catión sulfonilo o sulfurilo Catión dioxoazufre (VI)

Hay otro tipo de cationes que tienen su origen en compuestos con pares de electrones libres que pueden unirse, formando un enlace covalente coordinado, con el ión hidrógeno, dado el correspondiente catión. Éstos se nombran con el sufijo

–onio

. Vamos a ver algunos ejemplos:

NH4+ Ión amonio PH4+ Ión fosfonio AsH4+ Ión arsonio SbH4+ Ión estibonio H3O+ Ión oxonio H3S+ Ión sulfonio H2I+ Ión yodonio

Los aniones también pueden ser simples, (monoatómicos) o poliatómicos, al igual que ocurría con los cationes. Los que son simples se nombran con el sufijo

–uro

.

H- Ión hidruro Se2- Ión seleniuro D- Ión deuteruro Te2- Ión telururo Cl- Ión cloruro N3- Ión nitruro Br- Ión bromuro P3- Ión fosfuro I- Ión yoduro As3- Ión arseniuro

El más simple de los aniones poliatómicos es el ión hidróxido, que proviene de la pérdida de un ión hidrógeno por parte del agua. Pero este anión lo vamos a ver más adelante formando compuestos. La mayoría de los aniones poliatómicos provienen de ácidos que han perdido o cedido sus hidrógenos y quedan cargados negativamente. Los vamos a nombrar según la nomenclatura tradicional y la sistemática. Lo más común es la forma tradicional y esta se obtiene sustituyendo la terminación –oso del ácido por la terminación –ito, y la terminación –ico, por la terminación –ato.

Ác. Hipocloroso HClO → Ión hipoclorito ClO -Ác. Clórico HClO3 → Ión clorato ClO3

-Vamos a dar una lista de los iones de los ácidos más comunes: Iones del azufre.

Sulfito SO32- Ditionito S2O4 2-Sulfato SO42- Ditionato S2O6 2-Disulfito S2O52- Tiosulfito S2O2

2-Disulfato S2O72- Tiosulfato S2O3 2-Iones del nitrógeno.

Nitrito NO2- Hiponitrito N2O2 2-Nitrato NO3- Nitroxilato NO2 2-Iones del fósforo.

Fosfito HPO32- Hipofosfito H2PO2 -Fosfato PO43- Hipofosfato P2O6 4-Iones del arsénico.

Metarsenito AsO2- Arseniato AsO4 3-Arsenito AsO3

3-Iones del selenio.

Selenito SeO32- Seleniato SeO4 2-Iones del carbono.

Carbonato CO32- Bicarbonato (hidrógeno carbonato) HCO3 -Iones del silicio.

Metasilicato SiO32- Silicato (ortosilicato) SiO4 4-Disilicato Si2O7

6-Iones del manganeso.

Manganato MnO42- Permanganato MnO4 -Iones del cromo.

Cromato CrO42- Dicromato Cr2O7

2-Para acabar con el tema sólo nos queda indicar que puede ocurrir que los ácidos no cedan todos sus hidrógenos, en el caso de ácidos polipróticos. Cuando eso ocurre nombramos los iones correspondientes sistemáticamente, indicando el número de hidrógenos. Por ejemplo: HSO4- es el ión hidrogenosulfato (VI).

HIDRÓXIDOS

Estos compuestos están formados por el ión hidróxido y por cationes, normalmente metálicos. Podremos usar las tres nomenclaturas que conocemos indistintamente como ocurría con los óxidos. También pueden ser hidróxidos de otros cationes poliatómicos que ya hemos visto.

Tradicional Stock Sistemática

LiOH Hidróxido de litio Hidróx. de litio Hidróx. de litio

Fe(OH)2 Hidróxido ferroso Hidróx. de hierro (II) Dihidróxido de hierro Cr(OH)3 Hidróxido crómico Hidróx. de cromo (III) Trihidróxido de cromo NH4OH Hidróxido amónico Hidróx. de amonio Hidróx. de amonio

SALES DE OXOÁCIDOS

Se forman por la unión de una especie catiónica con el anión del ácido correspondiente. Se nombran dando el nombre del anión seguido del nombre del catión. También se pueden nombrar por su nombre sistemático.

Tradicional Sistemático

NaClO Hipoclorito sódico Monoxoclorato (I) de sodio K2SO3 Sulfito potásico Trioxosulfato (IV) de potasio

FeSO4 Sulfato ferroso Tetraoxosulfato (VI) de hierro (II) Cr(NO3)2 Nitrato cromoso bis[trioxonitrato (V)] de cromo (II)

Las sales ácidas, son aquellas que se forman cuando el ácido de partida no pierde o cede todos sus hidrógenos. Se nombran igual que las anteriores. Existen nombres comunes de estas sales que están desaconsejados por la I.U.P.A.C. pero que se siguen usando y, por lo tanto, es conveniente conocerlos.

NaHSO4 Hidrogenosulfato de sodio Bisulfato sódico Ca(H2PO4)2 Dihidrogenofosfato de calcio Dibifosfato cálcico