Átomos y especies químicas

Integrantes:

Brandon Giovanni García Fabian Carlos Humberto Jiménez Córdoba Eldin Osbeli Aguilar

Especies químicas

En química, el término especie química se usa comúnmente para referirse de forma genérica a átomos, moléculas, iones, radicales, etc. que sean el objeto de consideración o estudio.

Generalmente, una especie química puede definirse como un conjunto de entidades moleculares químicamente idénticas que pueden explorar el mismo conjunto de niveles de energía molecular en una escala de tiempo característica o definida. El término puede aplicarse igualmente a un conjunto de unidades estructurales atómicas o moleculares químicamente idénticas en una disposición sólida.

En química supramolecular, especies químicas son aquellas estructuras supramoleculares cuyas interacciones y asociaciones se producen a través de procesos intermoleculares de enlace y ruptura.

Numero de Oxidación En química, el estado de oxidación es indicador del grado de oxidación

 de un átomo que forma parte de un compuesto u otra especie química. Formalmente, es la carga eléctrica hipotética que el átomo tendría si todos sus enlaces a elemento distintos fueran 100% iónicos. El EO es representado por números, los cuales pueden ser positivos, negativos o cero. En algunos casos, el estado de oxidación promedio de un elemento es una fracción, tal como +8/3 para el hierro en la magnetita (Fe3O4). El mayor EO conocido es +8 para los tetroxidos de rutenio, xenón, osmio, iridio, hassio y algunos complejos de plutonio, mientras que el menor EO conocido es -4 para algunos elementos del grupo del carbono (grupo IV A). Un átomo tiende a obedecer la regla del octeto para así tener una configuración electrónica igual a la de los gases nobles, los cuales son muy estables eléctricamente. Dicha regla sostiene que un átomo tiende a tener ocho electrones en su nivel de energía más externo. En el caso del hidrógeno este tiende a tener 2 electrones, lo cual proporciona la misma configuración electrónica que la del helio.

Cuando un átomo A necesita, por ejemplo, 3 electrones para obedecer la regla del octeto, entonces dicho átomo tiene un número de oxidación de -3. Por otro lado, cuando un átomo B tiene los 3 electrones que deben ser cedidos para que el átomo A cumpla la ley del octeto, entonces este átomo tiene un número de oxidación de 3+. En este ejemplo podemos deducir que los átomos A y B pueden unirse para formar un compuesto, y que esto depende de las interacciones entre ellos. La regla del octeto y del dueto pueden ser satisfechas compartiendo electrones (formando moléculas) o cediendo y adquiriendo electrones (formando compuestos de iones).

Los elementos químicos se dividen en 3 grandes grupos, clasificados por el tipo de carga eléctrica que adquieren al participar en una reacción química:

Metales

No metales

Gases nobles

las "moléculas monoatómicas" de gases nobles, mientras que las redes cristalinas, sales, metales y la mayoría de vidrios quedarían en una situación confusa.

Las moléculas lábiles pueden perder su consistencia en tiempos relativamente cortos, pero si el tiempo de vida medio es del orden de unas pocas vibraciones moleculares, estamos ante un estado de transición que no se puede considerar molécula. Actualmente, es posible el uso de láser pulsado para el estudio de la química de estos sistemas.

Las entidades que comparten la definición de las moléculas pero tienen carga eléctrica se denominan iones poli atómicos, iones moleculares o moléculas ion. Las sales compuestas por iones poli atómicos se clasifican habitualmente dentro de los materiales de base molecular o materiales moleculares.

Moléculas En química, se llama molécula a un conjunto de al menos dos átomos enlazados covalentes

que forman un sistema estable y eléctricamente neutro.

Casi toda la química orgánica y buena parte de la química inorgánica se ocupan de la síntesis y reactividad de moléculas y compuestos moleculares. La química física y, especialmente, la química cuántica también estudian, cuantitativamente, en su caso, las propiedades y reactividad de las moléculas. La bioquímica está íntimamente relacionada con la biología molecular, ya que ambas estudian a los seres vivos a nivel molecular. El estudio de las interacciones específicas entre moléculas, incluyendo el reconocimiento molecular es el campo de estudio de la química supramolecular. Estas fuerzas explican las propiedades físicas como la solubilidad o el punto de ebullición de un compuesto molecular.

Las moléculas rara vez se encuentran sin interacción entre ellas, salvo en gases enrarecidos y en los gases nobles. Así, pueden encontrarse en redes cristalinas, como el caso de las moléculas de H2O en el hielo o con interacciones intensas pero que cambian rápidamente de direccionalidad, como en el agua líquida. En orden creciente de intensidad, las fuerzas intermoleculares más relevantes son: las fuerzas de Van der Waals y los puentes de hidrógeno. La dinámica molecular es un método de simulación por computadora que utiliza estas fuerzas para tratar de explicar las propiedades de las moléculas.

Tipos de Moléculas Molécula de di nitrógeno, el gas que es el componente mayoritario del aire

Molécula de fullereno, tercera forma estable del carbono tras el diamante y el grafito

Molécula de agua, "disolvente universal", de importancia fundamental en innumerables procesos bioquímicos e industriales.

Representación poliédrica del anión de Keggin, un poli anión molecular.

Nomenclatura química

Para otros usos de este término, véase nomenclatura.

La nomenclatura química (del latín nomenclatura) es un conjunto de reglas o fórmulas que se utilizan para nombrar todos los elementos y los compuestos químicos. Actualmente la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, en inglés International Union of Pure and Applied Chemistry) es la máxima autoridad en materia de nomenclatura química, la cual se encarga de establecer las reglas correspondientes.

Historia:

La moderna nomenclatura química tiene su origen en el Méthode de nomenclature chimique publicado en 1787 por Louis-Bernard Guyton de Morveau (1737-1816), Antoine Lavoisier (1743-1794), Claude Louis Berthollet (1748-1822) y Antoine-François de Fourcroy (1755-1809).1 Siguiendo propuestas anteriores formuladas por químicos como Bergmann y Macquer, los autores franceses adoptaron como criterio terminológico fundamental la composición química. Los elementos fueron designados con nombres simples (aunque sin ningún criterio común) y únicos, mientras que los nombres de los compuestos químicos fueron establecidos a partir de los nombres de sus elementos constituyentes más una serie de sufijos. Esta terminología se aplicó inicialmente tanto a sustancias del reino mineral como del vegetal y animal, aunque en estos últimos casos planteaba muchos problemas.

(aunque sin ningún criterio común) y únicos, mientras que los nombres de los compuestos químicos fueron establecidos a partir de los nombres de sus elementos constituyentes más una serie de sufijos. Esta terminología se aplicó inicialmente tanto a sustancias del reino mineral como del vegetal y animal, aunque en estos últimos casos planteaba muchos problemas.

El desarrollo de la química orgánica a partir de los años treinta del siglo XIX propició la creación de nuevos términos y formas de nombrar compuestos que fueron discutidos y organizados en el congreso de Ginebra de 1892, del que surgieron muchas de las características de la terminología de la química orgánica. El otro momento decisivo en el desarrollo de la terminología química fue la creación de la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). La sociedad surgió a partir de la Asociación Internacional de Sociedades de Química que se fundó en París en 1911 con representantes de sociedades nacionales de catorce países. De esta asociación surgieron varios grupos de trabajo encargados de estudiar nuevas propuestas de reforma de la nomenclatura química.

Tras la interrupción producida por la Primera Guerra Mundial, una nueva asociación volvió a crearse en 1919, cambiando su nombre por el de Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC).

La guerra no sólo supuso la aparición de una nueva organización sino también la salida de las sociedades alemanas, que habían sido uno de los primeros impulsores de estas organizaciones internacionales de química. A pesar de ello, la nueva institución creció rápidamente hasta reunir en 1925 veintiocho organizaciones nacionales de química, entre las que se encontraba la española. Además, figuraban químicos representantes de diversas revistas como Chemical Abstracts estadounidense, elJournal of the Chemical Society , de Gran Bretaña, y el Bulletin Signaletique de la Société Chimique de France. Posteriormente se sumaron los editores de la Gazzeta Chimica italiana, los de la suiza Helvetica Chimica Acta y los del Recueil des Travaux Chimiques de Holanda. Finalmente, en 1930, se produjo la entrada de los representantes de las sociedades alemanas, lo que permitió que se integraran los representantes del Beilstein Handbuch de Alemania, con lo que se completó la representación de las principales revistas y de los dos repertorios de química más importantes del momento. Todos ellos, junto con los representantes de las sociedades químicas, jugarían un papel decisivo en el desarrollo de la terminología química en los años siguientes.

Compuestos Binarios u oxigenados

ELEMENTO QUÍMICO + OXÍGENO

Tanto los óxidos metálicos como los no metálicos se nombran, según las reglas de la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) utilizando la nomenclatura de Stock.

Sistema Stock: números romanos entre paréntesis para representar el estado de oxidación de un elemento. Si el elemento tiene sólo 1 estado de oxidación, este no se indica.

Oxidos

El Oxido es un compuesto inorgánico que se forma al unir algún elemento químico con Oxígeno. Los óxidos se clasifican en dos grupos: Óxidos Básicos y Óxidos Ácidos.

Los óxidos son compuestos binarios formados por la combinación del oxígeno con un elemento químico.

El oxígeno actúa con su número de oxidación (-2), mientras el otro elemento actúa con un número de oxidación positivo.

La fórmula se obtiene al intercambiar las valencias de dichos elementos.

Cómo formamos un Óxido

En primer lugar se busca cualquier elemento. Yo por ejemplo escogí el Hierro (Fe).

Una vez que se escoge el mineral, este se une al oxigeno (FeO). Inmediatamente lo que sucede es un intercambio de valencias (estado o número de oxidación): La 100 del Oxigeno se le coloca al elemento y la valencia de ese elemento se le coloca al oxigeno (Fe2O2).Nota: Acuérdate que varios elementos poseen más de una valencia, por lo que debes aprendértelas de memoria.

Si la formula (Fe2O2) se puede simplificar se hace, entonces en nuestro caso nos queda: FeO

Por último corresponde colocarle al nombre a nuestro compuesto. Si nuestro compuesto es un Monóxido Básico se empieza colocando el nombre "Oxido" y si es un Oxido Ácido se comienza colocando "Anhídrido", después se procede a colocar la segunda parte del nombre, la cual varía de acuerdo a la valencia del elemento que se fusiona con el oxígeno.

Si el elemento posee una Solo Valencia se coloca de más el nombre del elemento. Ejemplo: Tenemos esto K2O, su nombre sería Óxido de Potasio. Fue oxido porque el compuesto es básico y es de potasio porque este elemento posee una sola valencia (I).

Cuando el elemento tiene dos valencias, al nombre del elemento se le agrega la terminación oso si este trabaja con la menor valencia e ico si trabaja con la mayor. Ejemplo: El Níquel trabaja con dos valencias (2 y 3), si trabaja con la 2 (menor) seria niqueloso y si trabaja con la 3 (mayor) seria niquélico.

Anhídridos Los anhídridos de ácido (o anhídridos carboxílicos) son compuestos químicos

orgánicos cuya fórmula general es (RCO). Formalmente son producto de deshidratación de dos moléculas de ácido carboxílico (o una, si ocurre de forma intermolecular en un ácido di carboxílico). Al reaccionar con agua (hidrólisis) vuelven a constituir los ácidos carboxílicos de partida.

Anhídridos de ácido simétricos y anhídridos de ácido mixtos son respectivamente aquellos donde los grupos acilo (RCO-) son iguales o diferentes.

SINTESIS:

Los anhídridos de ácido se producen al reaccionar un haluro de acilo (RCOX) con un carboxilato (R'COO-):

RCOX + R'COONa → RCO-O-COR' + NaX

En el caso de ser intermolecular, y cuando conduce a anillos de cinco o de seis átomos, puede realizarse directamente por deshidratación térmica (mediante calor), de lo cual se obtiene el correspondiente anhídrido de ácido cíclico. Por ejemplo, el anhídrido succínico a partir de ácido succínico:

NOMENCLATURA:

En general, se nombran igual que los ácidos de procedencia, precedidos por la palabra anhídrido:

Los anhídridos de ácido di carboxílicos (un ácido) se denominan sustituyendo la palabra ácido por anhídrido.

• Los anhídridos de ácido mono carboxílicos se designan con el vocablo anhídrido seguido por cada componente del ácido carboxílico, en orden alfabético (sin la palabra ácido).

Procedimiento

Identificación de la cadena principal que pertenece al grupo funcional anhídrido (O).

Asignación del nombre de los ácidos carboxílicos de origen suprimiendo la palabra ácido.

Inicio de la numeración de los radicales por el carbono que esté unido al grupo funcional.

Hidrogenados

La hidrogenación es un tipo de reacción química (redox) cuyo resultado final visible es la adición de hidrógeno (H2) a otro compuesto. Los objetivos habituales de esta reacción son compuestos orgánicos insaturados, como alquenos, alquinos, cetonas, nitrilos, y aminas. La mayoría de las hidrogenaciones se producen mediante la adición directa de hidrógeno diatónico bajo presión y en presencia de un catalizador.

Un ejemplo típico de hidrogenación es la adición de hidrógeno a los dobles enlaces, convirtiendo los alquenos en alcanos.

La hidrogenación tiene importantes aplicaciones en la industria farmacéutica, petroquímica y alimentaria

Nomenclatura de anhídridos, óxidos ácidos o metálicos. Los anhídridos son formulados utilizando el símbolo del elemento no metálico junto a la valencia

del oxígeno más el oxígeno junto a la valencia del elemento no metálico.

La fórmula de los anhídridos es del tipo X2On (donde X es un elemento no metálico y O es oxígeno). Entre los numerosos ejemplos de los anhídridos se encuentran: CO2, SO3, SeO, etc.

Nomenclatura de los anhídridos (óxidos ácidos o no metálicos)

Nomenclatura tradicional: la nomenclatura tradicional de los anhídridos se realiza nombrando la palabra anhídrido seguido del elemento no metálico. Para ello se debe de

tener en cuenta la valencia del elemento no metálico siguiendo los siguientes criterios:

Una valencia: Anhídrido ... ico

Si+4 + O-2 » Si2O4 » SiO2: anhídrido silícico

Dos valencias:

Menor valencia: Anhídrido ... oso

C+2 + O-2 » C2O2 » CO: anhídrido carbonoso

Mayor valencia: Anhídrido ... ico

C+4 + O-2 » C2O4 » CO2: anhídrido carbónico.

Tres valencias:

Menor valencia: Anhídrido hipo ... oso

S+2 + O-2 » S2O2 » SO: anhídrido hiposulfuroso

Valencia intermedia: Anhídrido ... oso

S+4 + O-2 » S2O4 » SO2: anhídrido sulfuroso

Mayor valencia: Anhídrido ... ico

S+6 + O-2 » S2O6 » SO3: anhídrido sulfúrico

Cuatro valencias:

Primera valencia (baja): Anhídrido hipo ... oso

I+1 + O-2 » I2O: anhídrido hipoyodoso

Segunda valencia: Anhídrido ... oso

I+3 + O-2 » I2O3: anhídrido yodoso

Tercera valencia: Anhídrido ... ico

I+5 + O-2 » I2O5: anhídrido yódico

Cuarta valencia (alta): Anhídrido per ... ico

I+7 + O-2 » I2O7: anhídrido peryódico

Hidruro

Los hidruros son compuestos binarios formados por átomos de hidrógeno y de otro elemento químico,1 pudiendo ser este metal o no metal. Existen dos tipos de hidruros: los metálicos y los no metálicos (hidrácidos).

Estado de oxidación

En un hidruro metálico el estado de oxidación del Hidrógeno es -1; mientras que en un hidruro no metálico, el estado de oxidación del Hidrógeno es +1.

Además en disolución acuosa pueden aparecer el catión H+ (usualmente en la forma H3O+) y H-. Sin embargo, el catión H2+ no puede existir físicamente ya que el hidrógeno sólo dispone de un electrón de valencia. Por otra parte el tratamiento riguroso de la mecánica cuántica predice que el anión H2- tampoco puede existir, aunque por razones diferentes relacionadas con el hamiltoniano cuántico de un átomo poliectrónico.

Hidruros no metálicos

Son compuestos formados por hidrógeno y un elemento no metálico. El no metal siempre actúa con su menor número de valencia, por lo cual cada uno de ellos forma un solo hidruro no metálico. Generalmente se encuentran en estado gaseoso a la temperatura ambiente. Algunos manifiestan propiedades ácidas, tales como los hidruros de los elementos flúor, cloro, bromo, yodo, azufre, selenio y telurio; mientras que otros no son ácidos, como el agua, amoníaco, metano, silanos, etc.

Compuesto binario

Un compuesto binario es un compuesto químico formado por átomos de sólo dos elementos, como en el caso del agua, compuesta por hidrógeno y oxígeno. Se distinguen dos grupos principales de compuestos binarios:

Los compuestos iónicos binarios, donde se incluyen las sales binarias, los óxidos metálicos (anhídridos básicos) y los hidruros metálicos.

Los compuestos covalentes binarios, donde se incluye los óxidos de no metal (anhídridos ácidos) y los halogenuros de no metal.

Compuestos binarios tipo II[editar]

También se componen por dos elementos, un metal y un no metal; sin embargo, en éstas el metal generador del catión puede formar cationes metálicos con diferentes valores de carga positiva. De esta forma estos compuestos son aquellos que contienen un anión monoatómico y un catión monoatómico cuyo elemento metálico puede formar más de un tipo de catión. En este grupo se incluyen todas las sales formadas por un elemento metálico y uno no metálico. Al igual que en los compuestos binario tipo I encontraremos óxidos, hidruros, peróxidos, su peróxidos, halogenuros, sulfuros, di sulfuros, acetil uros, nitruros, seleniuros y acidas.

Reglas del compuesto binario II.

1.Como la carga de los cationes puede tener más de un valor, la magnitud de ésta deberá especificarse con un número romano entre paréntesis delante del nombre del elemento que los formó.

2.aniones siguen la misma regla que para los compuestos binarios tipo I.

3.Siempre se debe nombrar primero al anión, seguido del nombre del catión y unirlos por la preposición “de”.

Hidruros no metálicos de carácter ácido

•Se formulan escribiendo primero el símbolo del hidrógeno y después el del elemento. A continuación se intercambian las valencias. Los elementos flúor, cloro, bromo y yodose combinan con el hidrógeno con valencia -1, y los elementos azufre, selenio y telurio lo hacen con valencia -2.

•Se nombran añadiendo la terminación -uro en la raíz del nombre del no metal y especificando de hidrógeno.

Hidruros metálicos[editar]

Son compuestos binarios constituidos por hidrógeno y un elemento metálico.

•Se formulan escribiendo primero el símbolo del elemento metálico.

•Se nombran con la palabra hidruro seguida del nombre del metal.

Algunos ejemplos importantes de este tipo de hidruros son:

NaH → hidruro de sodio

LiH → hidruro de litio

CaH2 → hidruro de calcio

SrH2 → hidruro de estroncio

metal + hidrógeno → hidruro metálico

Na + H1 → NaH

Los hidruros metálicos se caracterizan por ser los únicos compuestos en los que el hidrógeno funciona como número de oxidación de -1. Para escribir la fórmula de un hidruro metálico primero se escribe el símbolo del elemento metálico (parte positiva) y después el del hidrógeno (parte negativa). Por ejemplo, la fórmula del hidruro que resulta al combinarse el calcio con el hidrógeno es la siguiente:

Ca2+ H1-2

Para nombrarlos se utiliza la palabra hidruro, la preposición de y el nombre del elemento metálico. En el sistema de Ginebra se usan las terminaciones -ico y -oso para indicar el mayor y el menor número de oxidación del elemento metálico, respectivamente; en el sistema de IUPAC esta distinción entre compuestos formados por el mismo elemento, pero con números de oxidación distintos, se señala con números. El hidruro es el mismo en ambos sistemas.

Algunos hidrocarburos. De arriba a abajo: etano, tolueno, metano, eteno,benceno, ciclo hexano y decano.

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas. Los que tienen en su molécula otros elementos químicos (heteroátomos),se denominan hidrocarburos sustituidos.

Los hidrocarburos se pueden clasificar en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.

Clasificación.

•Fusionados, cuando al menos dos ciclos comparten un enlace covalente.