formacion de compuestos quimicos

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CAPITULO 4: Frmulas qumicas

ELEMENTO: las sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un elementoes una sustancia que no se puede separar en sustancias ms simples pormedios qumicos. A la fecha se han identificado definitivamente 112 elementos.Los elementos se representan mediante smbolos que son combinaciones deletras. La primera letra del smbolo de un elemento es siempre mayscula, perola segunda es siempre minscula.

NMERO DE OXIDACIN: tambin llamado estado de oxidacin, se refiere alnmero de electrones que un tomo cede, gana o comparte cuando forma unenlace qumico con otros tomos. Por ej. en el NaCl cada tomo de sodio cedeun electrn a un tomo de cloro, con lo cual se forman tomos cargados o iones,el in.sodio, Na+ , tiene Nox.: +1 y el in cloruro, Cl- tiene Nox.: -1

v Las frmulas qumicas, conjunto de smbolos de los elementos queconstituyen un compuesto con subndices que indican la relacin decombinacin.

v Las reglas de nomenclatura, conjunto de reglas que permiten obtener elnombre del compuesto de una forma sistematizada para que dicho nombreindique claramente la frmula qumica.

Las frmulas, por s mismas, no dan informacin sobre la naturaleza delas interacciones que mantienen unidos a los elementos, slo indican suproporcin. Es as, que si se tiene:

CxAy

C y A representan dos elementos que se combinan de forma tal que elcompuesto posee x tomos de C por cada y tomos de A.Hoy en da, la frmula qumica constituye la representacin simblica de uncompuesto qumico y es una representacin Universal. Dentro de un mismoidioma existen una serie de nombres aceptados que permiten identificar unasustancia qumica sin ambigedad. As como hay diversas formas de expresaruna misma idea con frases gramaticalmente correctas, hay varias formas denombrar un mismo compuesto unvocamente.

NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGANICOS

Existen diferentes formas de nombrar los compuestos: -- Utilizando un nombre fantasa comn. -- Por medio de la nomenclatura tradicional. -- Reglas de la I.U.P.A.C. (Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada),

unific criterios para una nueva nomenclatura inorgnica. Esta ofrece dosposibilidades:

-- Por atomicidad: (nmero de tomos de cada clase) utilizando losprefijos numricos griegos: mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, octa, enea,deca, etc.

-- Por numeral de Stock: indicando entre parntesis y con nmerosromanos, el nmero de oxidacin con que acta el o los elementos.

Las reglas I.U.P.A.C. definen un mtodo sistemtico para nombrar loscompuestos inorgnicos, pero tambin permite la conservacin de algunosnombres vulgares que estn bien establecidos. Los principios de lanomenclatura sistemtica son los que se dan a continuacin:

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* El catin, o componente electropositivo, de un compuesto no modifica sunombre.* Si el anin, o constituyente electronegativo es monoatmico, cambia suterminacin por-URO.* Si el anin es poliatmico, cambia su terminacin por -ATO.* Cuando se deban indicar los estados de oxidacin, se har por medio denmeros romanos colocados a continuacin del nombre del elemento.* Las proporciones estequiomtricas de los constituyentes se expresan pormedio de prefijos griegos (mono, di, tri...etc.). Adems se pueden usar losprefijos multiplicativos (bis, tris, tetrakis,..etc.) para indicar una multiplicidad degrupos complejos. En las frmulas qumicas el elemento electropositivo debe ser colocado

siempre primero y los electronegativos despus. Ej.: NaF.

NO METAL METAL

+ hidrgeno + oxgeno + hidrgeno + oxgeno

HIDRURO OXIDO ACIDO HIDRURO OXIDOBASICO NO METALICO METALICO

en solucin + agua + agua acuosa

HIDRACIDO OXOACIDO HIDROXIDO o BASE

ACIDO

ms

SAL + AGUA

Formacin de OXIDO-BASICO

Metal + O2 Oxido bsico

En la ecuacin que representa la reaccin qumica de formacin del xido, seescriben en el primer miembro (metal + O2) y la frmula correcta del xido en elsegundo.


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Luego, se iguala la ecuacin para cumplir con la ley de conservacin de lamasa, de Lavoisier que dice: en toda transformacin qumica se conserva laclase y la masa de los elementos que en ella intervienen.

Nomenclatura1. Tradicional: Cuando el metal acta con un solo Nox., el compuesto se

nombra con la palabra xido seguida del nombre del metal. Cuando unelemento metlico da dos xidos (acta con dos nmeros de oxidacin), elformado por el metal con el menor, se nombra terminado en -oso y el demayor terminado en -ico

2. Por Atomicidad: Nmero de tomos de oxgeno y del metal.3. Por Numeral de Stock: Se indica el NOX del metal con nmeros romanos.

Ejemplo:4 NaI + O2

II 2 Na2ONomenclatura tradicional: xido de sodioNomenclatura por atomicidad: monxido de di sodioNomenclatura por numeral de Stock: xido de sodio (I)

Formacin de hidrxido

Oxido bsico + H2O hidrxido

Los hidrxidos se caracterizan por la presencia del grupo hidrxido(OH-), que se comporta como monovalente. La frmula del hidrxido se escribecolocando el smbolo del metal y tantos iones hidrxido como NOX tenga elmetal.

Nomenclatura1- Tradicional: Se nombran como el xido que lo origina cambiando la palabraxido por hidrxido.2- Atomicidad: Se anteponen los prefijos mono, di, tri, etc., a la palabra hidrxidoseguido del nombre del metal correspondiente.3- Numeral de Stock: Se nombran con la palabra hidrxido seguida del nombredel metal con su Nox. indicado entre parntesis.Ejemplos:

FeO + H2O Fe (OH)2T: hidrxido ferrosoA: dihidrxido de hierroN.S.: hidrxido de hierro (II)

Fe2O3 + 3 H2O 2 Fe (OH)3T: hidrxido frricoA: trihidrxido de hierroN.S.: hidrxido de hierro (III)

Formacin de XIDO CIDO:

No metal + O2 xido cido


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Nomenclatura:1- T: Se denomina anteponiendo la palabra xido al nombre del no metalterminando en ICO si este acta con un solo estado de oxidacin. Si poseedos, se nombra al menor con la terminacin -OSO y al mayor con laterminacin -ICOSi el no metal tiene cuatro Nox (como los halgenos) se nombran:

I HIPO ..... OSOII ......OSOIII ......ICOIV PER ........ICO

2- A: Igual a la nomenclatura de xidos bsicos.3- NS: Igual a la nomenclatura de xidos bsicos.

Ejemplos:Cuando el no metal acta con dos Nox. Por ejemplo; el azufre puede

formar dos xidos cidos .SIV + O2 SO2

T: xido sulfurosoA: dixido de azufreN.S.: xido de azufre (IV)

2 SVI + 3 O2 2 SO3T: xido sulfricoA: trixido de azufreN.S.: xido de azufre (VI)

Formacin de ACIDO

Los cidos se clasifican en: 1- HIDRACIDOS2- OXOACIDOS

1- Se llaman hidrcidos a los cidos que no contienen oxgeno en su molcula.2- Se llaman oxcidos u oxocidos a los cidos que contienen oxgeno en sumolcula.

Formacin de OXOACIDO

Oxido cido + H2O Oxocido

Para obtener las frmulas de los oxcidos sumamos al xido cidocorrespondiente una molcula de agua (a excepcin de algunos casos queveremos ms adelante). Si en las frmulas aparecen subndices, todos mltiplosentre s, se procede a simplificar.

Nomenclatura1- T: Se nombran cambiando la palabra xido del que provienen por cido.2- A: Se indica el nmero de tomos de oxgeno con el prefijo correspondiente(mono, di, tri, etc.), seguido de la palabra OXO, luego la raz del no-metalterminada en ATO, indicando luego el nmero de tomos de hidrgeno


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n - OXO - RAIZ NO METAL - ATO de n hidrgeno

3- NS: Raz del no metal terminada en ATO, indicando entre parntesis elNox con que acta, en nmeros romanos , seguida de : de hidrgeno.Ejemplos:

SO2 + H2O H2SO3T: cido sulfurosoA: trioxosulfato de di-hidrgenoN.S.: sulfato (IV) de hidrgeno

SO3 + H2O H2SO4T: cido sulfricoA: tetraoxosulfato de di-hidrgenoN.S.: sulfato (VI) de hidrgeno

Formacin de HIDRUROS

Metal + H2 Hidruro metlico

Los hidruros metlicos son compuestos formados por la combinacin delhidrgeno con ciertos metales (especialmente los del grupo I A y II A). Soninicos a excepcin del de Be y Mg.Para denominarlos se antepone la palabra HIDRURO al del metalcorrespondiente. En los hidruros metlicos, el hidrgeno se comporta comoelectronegativo (por eso se escribe a la derecha), siendo el metal mselectropositivo (se escribe a la izquierda).

2 NaI + H2 2 NaHhidruro de sodio

No metal + H2 Hidruro no metlico

Los hidruros no metlicos son compuestos formados por la combinacin de unno metal con hidrgeno, por ej.: halgenos, azufre, etc. Se presentan en estadogaseoso. En estos hidruros el no metal acta siempre con su menor Nox., esdecir que cada no metal forma un solo hidruro. Se los denomina agregando elsufijo -URO

Cl2 + H2 2 HClcloruro de hidrgeno

Formacin de HIDRACIDOSLos hidrcidos provienen de disolver en agua ciertos hidruros no

metlicos. Solamente originan hidrcidos los elementos: flor, cloro, yodo,bromo y azufre. Se los nombra agregando al nombre del no metal el sufijoHDRICO. As al disolver en agua cloruro de hidrgeno se obtiene el cidoclorhdrico.

Se observa que el hidruro no metlico, al disolverse en agua, cede ioneshidrgeno (H+).


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Formacin de SALES

Hidrxido + cido Sal + H2O

Los cationes H+ del cido se combinan con los aniones hidrxidos OH-, delhidrxido y producen agua:

H+ + OH- H2O

Pueden existir tres tipos de sales:a) Sales neutras: provienen de un proceso de neutralizacin, que es lacombinacin de todos los cationes H+ de un cido con todos los aniones OH- deun hidrxido, de la que se obtiene agua y una sal neutra.b) Hidrgeno sales: resultan del reemplazo parcial de los hidrgenos de uncido por tomos metlicos. Se forman con cidos que presentan dos o mshidrgenos en su molcula.c) Hidroxo sales : resultan de reemplazar parcialmente los iones hidrxidos deun hidrxido por los aniones de un cido.

Formacin de sales de HIDRACIDOS

Hidrxido + Hidrcido Sal (haluros) + H2O

Nomenclatura - Sales neutras

1. T: Se nombran cambiando la terminacin HDRICO del cido por URO,seguida del nombre del metal.

2. A: Se anteponen los prefijos mono, di, tri, etc., al haluro correspondiente.3. NS: Se indican con nmeros romanos, entre parntesis el Nox con que acta

el metal.

Ca(OH)2 + 2 HBr CaBr2 + 2 H2OT: bromuro de calcioA: dibromuro de calcioN.S.: bromuro de calcio (II)

Formacin de sales de OXOACIDOS

Hidrxido + Oxocido Oxosal + H2O

Nomenclatura - Sales neutras1. T : Las sales que provienen de cidos terminados en OSO , cambian estesufijo por ITO ; y las que provienen de cidos terminados en ICO , locambian por ATO.2. A : Se nombra igual que el oxocido , reemplazando al hidrgeno por el metal

OXO - RAIZ NO METAL - ATO de n metal 3. NS: Se indican con nmeros romanos entre parntesis los Nox del no metal ydel metal.


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Cu(OH)2 + 2 HClO Cu(ClO)2 + 2 H2OT: hipoclorito cpricoA: bis-monooxoclorato de cobreNS: clorato (I) de cobre (II)

2 Al(OH)3 + 3 H2CO3 Al2(CO3)3 + 6 H2OT: carbonato de aluminioA: tris-trioxocarbonato de dialuminioNS: carbonato (IV) de aluminio (III)

Ejercitacin

1. a) Qu frmula corresponde al compuesto que se forma cuando cada uno delos siguientes elementos reacciona con oxgeno:

Pb(IV) Cu(I) Cu(II) Fe(III).b) Escribir las ecuaciones que representan la reaccin entre dichos elementos

y el oxgeno molecular.c) Nombrar el producto obtenido en cada reaccin.

2. A partir de los xidos del ejercicio anterior obtener los hidrxidoscorrespondientes, ionizarlos y nombrarlos por las tres nomenclaturas. Cul es lacaracterstica de un hidrxido en solucin acuosa?

3. a) Qu frmula corresponde al compuesto que se forma cuando cada uno delos siguientes elementos reacciona con oxgeno: S(IV) S(VI) N(III) N(V) b) Escribir las ecuaciones que representan la reaccin entre dichos elementos yel oxgeno molecular. c) Nombrar el producto obtenido en cada reaccin.

4. A partir de los xidos del ejercicio anterior, obtener los oxocidoscorrespondientes y nombrarlos por la nomenclatura tradicional y numerales deStock. Ionizar los oxocidos obtenidos y nombrar el anin correspondiente.

5. Escribir la frmula de los siguientes compuestos: a) xido de cobalto (III) b) xido plmbico c) xido cuproso d) dixido de azufre e) xido de arsnico (V) f) xido de nitrgeno (V) g) xido de zinc h) monxido de carbono i) xido peridico j) trixido de molibdeno

6. Clasificar los compuestos anteriores en xidos bsicos y xidos cidos.

7. Obtener los siguientes hidruros a partir de sus elementos: a) NaH b) CaH2 c) HCl d) H2S e) NH3


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Nombrar los compuestos obtenidos con nomenclatura tradicional.

8. a) Clasificar los compuestos anteriores en hidruros metlicos y no metlicosb) Ionizar HCl y H2S.Nombrar sus aniones. Se comportan como cido o

como base? c) El NH3 se comporta como cido o como base?. Justifique su respuestaen base a su reaccin con el agua.

9. Completar el siguiente cuadro:

ACIDO ANION

Nombre Frmula Nombre Frmula

cido fluorhdrico

H2S

cido carbnico

HNO2

HNO3

sulfito

sulfato

ClO-

ClO2-

ClO3-

ClO4-

10. Escribir las frmulas de:a) bromato (III) de hidrgeno.b) cido nitroso.

11. Obtener el hidrxido de amonio a partir de sus elementos. Ionizarlo.

12. Obtener a partir de sus elementos:a) nitrato (V) de cobre (II)b) carbonato (IV) de hierro (III)

Nombrar todos los compuestos obtenidos. Ionizar los hidrxidos, cidos ysales.

13. Obtener los oxocidos del cloro (I, III, V, VII) y combinarlos con el hidrxidode sodio. Nombrar todos los compuestos ionizar las sales y nombrar losaniones.


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14. Completar el siguiente cuadro:

Cationes Aniones

NO3- SO4

2- PO43- S2- Cl- OH-

K+KNO3

nitrato depotasio

Mg2+

Fe3+

Pb4+

NH4+

Zn2+

15. Nombrar los siguientes compuestos segn las nomenclaturas tradicional ymoderna:

a) CaH2 b) NaH c) HF d) H2Se e) Co2O3 f) ZnOg) Cu2O h) As2O5 i) CO j) I2O7 k) FeBr2 l) CaCl2m) NiS n) NaCl o) Ca(OH)2 p) NH4OH q) Co(OH)3

16. Nombrar los siguientes compuestos segn las nomenclaturas tradicional ynumerales de Stock:


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a) H2CO3 b) H2SO4 c) HBrO3 d) HNO2e) NH4NO3 f) FeSO4 g) Fe2(SO4)3 h) Mg(ClO)2

17. Escribir las frmulas de los siguientes compuestos:a) hidruro de estronciob) hidruro de berilioc) seleniuro de hidrgenod) bromuro de hidrgenoe) xido de mercurio(I)f) xido de estao (II)g) xido de estao (IV)h) xido de boroi) trixido de dinitrgenoj) dixido de carbonok) bromuro de hierro (II)l) sulfuro de calciom) diyoduro de cobre

n) hidrxido de aluminioo) hidrxido de estao(II)p) cido sulfricoq) sulfato(IV) de hidrgenor) cido ntricos) nitrato(III) de hidrgenot) bromato(III) de hidrgenou) nitrato(V) de manganeso(II)v) sulfato(IV) de talio(III)w) sulfato(IV) de oro(III)x) sulfato frricoy) hipobromito estannoso.

18. Completar y balancear las siguientes reacciones de neutralizacin,nombrando productos y reactivos:

a) Mg(OH)2 + H2SO4 b) Fe(OH)3 + HCl c) Al(OH)3 + HCl d) NH3 + HCl e) NaOH + H3PO4 ................ + ..............f) H2SO4 + ............ Na2SO4 + ............g) ............ + Fe(OH)3 Fe(NO3)3 + ...........

19. Completar y balancear las siguientes reacciones que representan el ataquede metales con cidos, nombrando productos y reactivos:

a) Mg(s) + HCl(ac) .............. + MgCl2(ac)b) Zn(s) + ............. ZnCl2(ac) + H2(g)c) H2SO4(ac) + ......... FeSO4(ac) + ...........d) Al(s) + .......... Al2(SO4)3(ac) + ............

20. Completar y balancear las siguientes reacciones de formacin de sales,nombrando productos y reactivos:

a) Pb(NO3)2 + K2CrO4 b) MgSO4 + BaCl2 c) KCl + AgNO3 d) Na2CO3 + CaCl2

21. Completar y balancear las siguientes reacciones, nombrando productos yreactivos:

a) Na(OH) + Al(NO3)3 b) CaCl2 + KOH


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c) H2SO4 + Pb(NO3)2 d) PbCl2 + H2S e) FeS + HCl f) Na2CO3 + HCl

22. Completar y ajustar las siguientes ecuaciones:a) CaO + ......... Ca(OH)2b) Fe2O3 + ........ Fe(OH)3c) P2O3 + H2O ............

23. Escribir la ecuacin de combustin de los siguientes compuestos orgnicos: a) CH4 b) C2H4 c) C4H10 d) C2H5OH

EJEMPLO DE RESOLUCION

A modo de ejemplo se resuelve un ejercicio que incluye la formacin de xidobsico, xido cido, base, cido y sal y las correspondientes ionizaciones.

Al(III): 4 Al + 3 O2 2 Al2O3T: xido de aluminioA: trixido de dialuminioNS: xido de aluminio(III)

Al2O3 + 3 H2O 2 Al(OH)3T: hidrxido de aluminioA: trihidrxido de aluminioNS: hidrxido de aluminio(III)

ionizacin: Al(OH)3 Al3+ + 3 OH-

catin Aluminio + anin hidrxido

S(VI): 2 S + 3 O2 2 SO3 T: xido sulfrico

A: trixido de azufreNS: xido de azufre(VI)

SO3 + H2O H2SO4 T: cido sulfrico

A: tetraoxo sulfato de di hidrgenoNS: sulfato(VI) de hidrgeno(I)

ionizacin: H2SO4 SO4= + 2 H+

anin sulfato + protnneutralizacin:

2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 6 H2O T: sulfato de aluminio A: tris tetraoxo sulfato de di aluminio NS: sulfato(VI) de aluminio(III)


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ionizacin: Al2(SO4)3 2 Al3+ + 3 SO4=

RESPUESTAS A ALGUNOS DE LOS PROBLEMAS DEL CAPITULO 4

1. Las ecuaciones se plantean segn el ejemplo visto. Los productos a obtenerson los siguientes:

a) PbO2 ; Cu2O ; CuO ; Fe2O3b) Similar al ejemplo de pagina 20.

c) Oxido plmbico, xido cuproso, xido cprico, xido frrico.

4. Idem ejercicio anterior: H2SO3 ; H2SO4 ; HNO2 ; HNO3

5. La forma de resolver este ejercicio es escribir la frmula del compuesto apartir del nombre, sin realizar la ecuacin de formacin.

a) Co2O3 b) PbO2 c) Cu2O d) SO2 e) As2O5

6. Oxidos bsicos: a , b , c , g , j Oxidos cidos: d , e , f , h , i

7. a) 2 Na + H2 2 NaH hidruro de sodio d) S + H2 H2S sulfuro de di hidrgeno e) N2 + 3 H2 2 NH3 amonaco (nitruro de tri hidrgeno)

8. a) Son hidruros metlicos a y b. b) Se comportan ambos como cidos H2S S2- + 2 H+

c) El amonaco se comporta como base:NH3 + H2O NH4OHNH4OH NH4+ + OH-

9.ACIDO ANION

Nombre Frmula Nombre Frmula

cido fluorhdrico HF fluoruro F-

cido sulfhdrico H2S sulfuro S2-

cido carbnico H2CO3 carbonato CO32-

cido nitroso HNO2 nitrito NO2-

cido ntrico HNO3 nitrato NO3-

cido sulfuroso H2SO3 sulfito SO32-


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11. La respuesta est en los incisos 7 y 8. La ionizacin: NH4OH NH4+ + OH-

12. Se procede como en el ejemplo que se encuentra al inicio de las respuestasa los problemas de este captulo (pgina 20). Las frmulas de las sales que sedeben obtener son las siguientes:

a) Cu(NO3)2 b) Fe2(CO3)3

14. KNO3 K2SO4 K3PO4 K2S KCl KOHMg(NO3)2 MgSO4 Mg3(PO4)2 MgS MgCl4 Mg(OH)2Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3 FePO4 Fe2S3 FeCl3 Fe(OH)3

16. a) cido carbnico. Carbonato (IV) de hidrgenob) cido sulfrico . Sulfato (VI) de hidrgenoc) cido brmico. Bromato (V) de hidrgenod) cido nitroso. Nitrato (III) de hidrgenoe) nitrato de amonio. Nitrato (V) de amoniof) sulfato ferroso .Sulfato (VI) de hierro (II)g) sulfato frrico .Sulfato (VI) de hierro (III)h) hipoclorito de magnesio. Clorato (I) de magnesio

17.a) SrH2 b) BeH2 c) H2Se d) HBr e) Hg2Of) SnO g) SnO2 h) B2O3 i) N2O3 j) CO2k) FeBr2 l) CaS m) CuI2 n) Al(OH)3 o) Sn(OH)2p) H2SO4 q) H2SO3 r) HNO3 s) HNO2 t) HBrO2u) Mn(NO3)2 v) Tl2(SO3)3 w) Au2(SO3)3 x) Fe2(SO4)3 y) Sn(BrO)2

18. a- Mg(OH)2 + H2SO4 MgSO4 + 2 H2Ob- Fe(OH)3 + 3 HCl FeCl3 + 3 H2Oc- 2 Al(OH)3 + 6 HCl 2 AlCl3 + 6 H2O

No se escribi el nombre de reactivos y productos por cuanto ellos han sidonombrados en ejercicios anteriores.

19. a- Mg(s) + 2 HCl(ac) H2(g) + MgCl2(ac)d- 2 Al(s) + 3 H2SO4 Al2(SO4)3(ac) + 3 H2(g)

20. a- Pb(NO3)2 + K2CrO4 PbCrO4 + 2 KNO3b- MgSO4 + BaCl2 MgCl2 + BaSO4

21. d- PbCl2 + H2S PbS + 2 HCle- FeS + 2 HCl FeCl2 + H2S


Cap.4 - Pgina 14

f- Na2CO3 + 2 HCl 2 NaCl + CO2 + H2O

22. b- Fe2O3 + 3 H2O 2 Fe(OH)3c- P2O3 + H2O 2 HPO2

23. c- C4H10 + 13/2 O2 4 CO2 + 5 H2Od- C2H5OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O


formacion de compuestos quimicos

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