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Compuestos inorgánicos ternarios: hidróxidos y oxoácidos

Los compuestos ternarios, como su nombre lo indica, están formados por tres elementos. Dentro de esta clasificación se encuentran: ácidos oxigenados u oxoácidos, hidróxidos o bases y sales oxigenadas u oxosales.

En la naturaleza existen algunas sustancias elementales, como hidrógeno, oxígeno, calcio, oro y plata entre otras. Al combinarse producen una gran cantidad de compuestos inorgánicos. La formación de compuestos tiene como eje principal dos grupos de elementos: los metales y los no metales. Dichos elementos se combinan con hidrógeno y oxígeno para dar lugar a compuestos binarios, que permitirán formar compuestos ternarios mediante reacciones químicas en las cuales intervienen moléculas de agua.

HIDRÓXIDOS

Están formados por un metal, oxígeno e hidrógeno. Son sustancias que se caracterizan por contener el ión hidróxido OH–. Se forman mediante la reacción de un óxido básico y agua.

Óxido básico + agua → hidróxido

Ejemplos:

Na2O + H2O → 2NaOH

óxido de sodio + agua  →  hidróxido de sodio

MgO + H2O → Mg(OH)2

óxido de magnesio + agua  → hidróxido de magnesio

El agua es un compuesto binario que está presente en gran cantidad de reacciones químicas. En las reacciones de formación de hidróxidos y oxoácidos es uno de los reactivos.

Nomenclatura

El nombre de estos compuestos se construye escribiendo la palabra “hidróxido”, seguida del nombre del metal que lo acompaña. Cuando dicho metal posee más de un número de oxidación se lo indica de acuerdo a la nomenclatura que se emplee, puede ser con sufijos (nomenclatura clásica o tradicional), prefijos (nomenclatura estequiométrica o por atomicidad) y números romanos entre paréntesis (nomenclatura por numerales de Stock).

Ejemplos:

ELEMENTO METÁLICO NÚMERO DE OXIDACIÓN FÓRMULA DEL HIDRÓXIDO NOMBRE TRADICIONAL NOMBRE POR NUMERALES DE STOCK NOMBRE POR ESTEQUIOMETRÍA 
Fe (hierro) +2 Fe (OH)2 hidróxido ferroso hidróxido de hierro(II) dihidróxido de hierro
Cu (cobre) +1 CuOH hidróxido cuproso hidróxido de cobre (I) monohidróxido de cobre

Prefijos

Algunos prefijos comúnmente utilizados en nomenclatura de compuestos son:

Azufre: sulfur- (sulfuroso) o sulf- (sulfhídrico)

Hierro: ferr- (ferroso, férrico)

Oro: aur- (aúrico)

Plomo: plumb- (plúmbico)

Cobre: cupr- (cúprico)

BASES Y ÁCIDOS

Bases: Compuestos capaces de liberar al medio grupos hidróxidos OH–. Además de la definición anterior, son bases todos los compuestos que aceptan protones y liberan al medio iones hidróxido. Todos los hidróxidos son bases.

Ácidos: Son compuestos covalentes, liberan al medio iones oxonio o hidronios (H3O+). Estos iones son protones hidratados.

La disociación de un ácido puede ser parcial o total. Si la totalidad de las moléculas del ácido se ionizan el compuesto es un ácido fuerte, si en cambio la disociación es parcial, es un ácido débil.

ÁCIDOS OXIGENADOS U OXOÁCIDOS

Los ácidos oxigenados están compuestos por hidrógeno, oxígeno y otro elemento no metálico; a diferencia de los hidrácidos (compuestos binarios formados por hidrógeno y un no metal, en solución acuosa) que no poseen oxígeno.

Se forman por reacción de un óxido ácido (no metálico) y agua.

óxido ácido + agua → oxoácido

Ejemplo:

SO3 + H2O → H2SO4

óxido sulfúrico + agua → ácido sulfúrico

El líquido que se encuentra dentro de una batería de autos está compuesto por ácido sulfúrico y agua destilada.

Nomenclatura

El primer paso para nombrar un oxoácido es identificar el número de oxidación con el que se encuentra el no metal distinto al H y al O. Al igual que los óxidos, se utiliza el prefijo -oso para los de menor numeración y el prefijo -ico para el de mayor.

Ejemplo:

Se ubican los números de oxidación, de acuerdo a los datos de la tabla periódica y a las reglas para colocar dichos números.

Números de oxidación:

H: +1

O: -2

S: 6 (es necesario que sea 6, para que el resultado de la suma de los números de oxidación sea cero)

1⋅2+ 6⋅1+(-2)⋅4 = 2 + 6 -8 = 0

El azufre posee tres números de oxidación:

 

 

 

Dado que en el compuesto H2SO4 el número de oxidación del azufre es 6, se estaría utilizando la mayor valencia, cuyo sufijo es “ico”. Ya se sabe que es un ácido ternario, por lo tanto se escribe la palabra “ácido” seguida del prefijo “sulfur” y para finalizar se coloca el prefijo “ico”.

Formulación: ácido + prefijo + sufijo

H2SO4 =  ácido + sulfur + ico = ácido sulfúrico

ALGUNOS ÁCIDOS OXIGENADOS
FÓRMULA N° DE OXIDACIÓN NOMBRE
H2SO3 S: +4 ácido sulfuroso
HClO Cl: +1 ácido hipocloroso
HClO3 Cl: +5 ácido clórico

Los números de oxidación de H y O son +1 y -2 respectivamente.

 

RECORDAR: Los ácidos pueden ser binarios, sin oxígeno (por ejemplo HCl en solución acuosa) o ternarios, con oxígeno (ejemplo H3PO2). Para los ácidos binarios la nomenclatura se realiza colocando la palabra “ácido”, el nombre del no metal y la terminación “hídrico”, como es el caso del ácido clorhídrico (HCl).

Nomenclatura tradicional

Para la nomenclatura clásica o tradicional se utilizan los sufijos -oso e -ico, en caso de átomos con más de dos números de oxidación se utiliza los prefijos hipo- y per- para menor y mayor valencia respectivamente.

Nomenclatura de numerales de Stock

Se nombra el anión correspondiente, seguido de la valencia expresada en números romanos y entre paréntesis, finalizando con las palabras “de hidrógeno.”

Ejemplo:

H2SO3 = sulfato + (IV) + de hidrógeno = sulfato (IV) de hidrógeno

ALGUNOS ANIONES

(SO4)-2: sulfato

(SO3)-2: sulfito

(CO3)-2: carbonato

Para nombrar a aniones se debe considerar la terminación del ácido.

TERMINACIÓN DEL ÁCIDO TERMINACIÓN DEL ANIÓN
-oso -ito
-ico -ato

Es decir, un ácido carbónico contiene un anión carbonato. Esto se puede observar al colocar todos los números de valencia del compuesto:

Se observa que el hidrógeno tiene número de oxidación +1, por lo tanto el anión carbonato CO3-2 necesita tener número de oxidación -2 para mantener la neutralidad de cargas.

Nomenclatura por estequiometría

Se utiliza el prefijo numeral para la cantidad de oxígenos (mono, di, tri, tetra, etc.), seguido de el prefijo “oxo”, luego el anión con la terminación “ato” o “ito” según corresponda. A continuación se coloca en números romanos y entre paréntesis la valencia del no metal intermedio y se finaliza colocando las palabras “de hidrógeno”.

Ejemplo:

H2SO3 = tri + oxo + sulfato +  (IV) + de hidrógeno = trioxosulfato (IV) de hidrógeno

Se utilizó (IV) dado el número de oxidación del azufre.

Ejemplos de oxoácidos en distintas nomenclaturas

ELEMENTO

NO METÁLICO

 NÚMERO DE OXIDACIÓN FÓRMULA DEL OXOÁCIDO NOMBRE TRADICIONAL NOMBRE POR NUMERALES DE STOCK NOMBRE POR ESTEQUIOMETRÍA 
S (azufre) +6 H2SO4 ácido sulfúrico sulfato (VI) de hidrógeno tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno
C (carbono) +4 H2CO3 ácido carbónico carbonato (IV) de hidrógeno trioxocarbonato (IV) de hidrógeno
Cl (cloro) +7 HClO4 ácido perclórico clorato (VI) de hidrógeno tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno

a practicar lo aprendido

  1. Nombrar los siguientes compuestos:

a) KOH

b) Cu (OH)2

c) H3PO4

2. Formular los siguientes compuestos:

a) hidróxido férrico

b) ácido clórico

d) sulfito (IV) de hidrógeno

RESPUESTAS

1.

a) hidróxido de potasio

b) hidróxido cúprico/ hidróxido de cobre (II)/ dihidróxido de hierro

c) ácido fosfórico / fosfato (V) de hidrógeno/ tetraoxofosfato (V) de hidrógeno

2.

a) Fe (OH)3

b) HClO3

c) H2SO3

¿Sabías qué...?
El hidróxido de sodio, comúnmente conocido como sosa cáustica, uno de los principales ingredientes en la fabricación de jabones.

 

 

Nomenclatura de compuestos inorgánicos: óxidos

Existen tres sistemas de nomenclatura para nombrar a los compuestos inorgánicos: el tradicional o clásico, el de nomenclatura Stock y el estequiométrico o sistemático de la IUPAC (Unión internacional de Química Pura y Aplicada). Es indispensable saber nombrar e identificar fórmulas químicas, dado que las mismas son piezas fundamentales en el lenguaje de la Química.

Puedes ampliar la tabla periódica haciendo click sobre ella.

En la tabla periódica se encuentran dos grandes grupos de elementos: los metales y los no metales. Cuando éstos se combinan forman diversos compuestos químicos. Dentro de los no metales, se encuentran dos elementos que forman una gran cantidad de compuestos inorgánicos: el hidrógeno (H) y el oxígeno (O).

Los no metales son el hidrógeno, H, y elementos que se encuentran sobre el lado superior derecho de la tabla periódica.

Además de saber ubicar los elementos en la tabla periódica para distinguir si son metales o no metales es necesario conocer las formas de asignar números de oxidación. Estos números pueden obtenerse mediante la tabla periódica, sin embargo es de gran utilidad conocer algunas reglas que facilitan su utilización.

NÚMEROS DE OXIDACIÓN

El número de oxidación de un elemento en un compuesto iónico binario es el número de electrones que pierde o gana dicho átomo. En el caso de compuestos covalentes los electrones se “comparten”. Las reglas generales para asignar números de oxidación son:

  • El número de oxidación de cualquier elemento libre no combinado es cero, incluyendo los multiatómicos. Ej: Na, O2.
  • El número de oxidación del oxígeno es -2, excepto algunas excepciones.
  • El número de oxidación del hidrógeno es +1, excepto en los hidruros metálicos y su sustancia elemental.
  • En compuestos iónicos o covalentes la suma de los números de oxidación de todos los átomos que los componen es cero.

óxidos

Un óxido es un compuesto binario oxigenado, es decir, es un compuesto que contiene oxígeno. Si el mismo se combina con un metal se obtiene un óxido básico, mientras que si se une con un no metal se produce un óxido ácido.

NO METALES DIATÓMICOS

Los no metales que se encuentran en estado diatómico en condiciones normales de presión y temperatura son:

  • Hidrógeno: H2
  • Nitrógeno: N2
  • Oxígeno: O2
  • Flúor: F2
  • Cloro: Cl2
  • Bromo: Br2
  • Iodo: I2

Nomenclatura de óxidos

O2 + metal → óxido básico

O2 + no metal → óxido ácido

Nomenclatura de Stock

De acuerdo a la nomenclatura moderna, los óxidos básicos se deben nombrar teniendo en cuenta los numerales de Stock de acuerdo a las siguientes dos posibilidades:

  • Si el metal posee un solo número de oxidación, únicamente se antepone la palabra al nombre del metal.

MgO: óxido de magnesio

  • Si el metal posee más de un número de oxidación, se coloca junto al nombre del metal el número de oxidación en números romanos y entre paréntesis.

FeO: óxido de hierro (II)

Fe2O3: óxido de hierro (III)

Según la tabla periódica, el Fe, hierro, tiene dos números de oxidación: 2 y 3. Por dicho motivo se pueden formar dos óxidos.

¿CÓMO SE CONSTRUYE LA FÓRMULA DE UN COMPUESTO BINARIO?

Se colocan los números de oxidación como superíndices en cada elemento del compuesto (dichos números se encuentran en la tabla periódica):

Se ubican los subíndices en forma cruzada para compuestos binarios:

Se puede comprobar que la suma de los números de oxidación de todos los elementos es igual a cero:

3⋅2+(-2)⋅3=

6-6=0

Nomenclatura tradicional

Se utilizan prefijos y sufijos para conformar los nombres de los compuestos.

Cuando un elemento posee dos números de oxidación se emplean los sufijos -oso e -ico para distinguirlos, y se utiliza -oso para el de menor número de oxidación e -ico para el mayor.

Ejemplo:  El hierro, Fe, tiene números de oxidación 2 y 3. Con el número 2 forma el compuesto FeO, mientras que Fe2O3 se obtiene con el número de oxidación 3.

FeO: óxido ferroso

Fe2O3: óxido férrico

Existen elementos con más de dos números de oxidación, por lo general (+1, +3 ,+5, +7), en este caso se adicionan prefijos:

Ejemplo: El cloro tiene 4 números de oxidación para las combinaciones con oxígeno +1, +3, +5 y +7.

Con +1: hipocloroso

Con +3:       cloroso

Con+5:        clórico

Con +7: perclórico

Observar que los dos números de oxidación menores contienen el sufijo -oso, mientras que los dos mayores el sufijo -ico. Para diferenciarlos entre sí, se coloca el prefijo hipo- para el número menor a todos y per- para el mayor.

Nomenclatura de atomicidad o estequiométrica

Se indican las proporciones de cada elemento que interviene en la molécula mediante prefijos: mono-, di-, tri-, tetra-, etc.

Molécula de dióxido de carbono. Al ser un óxido ácido también puede nombrarse como anhídrido carbónico.

Ejemplo: En el Fe2O3 el O tiene subíndice 3, por lo tanto el prefijo adecuado es tri- y el Fe tiene subíndice 2, por lo tanto se debe anteponer el prefijo “di” a la palabra hierro. Se nombran los elementos de derecha a izquierda.

Fe2O3: trióxido de dihierro

 

El mineral cuarzo está compuesto por un óxido: SiO2.

A PRACTICAR LO APRENDIDO

  1. Completar la siguiente tabla:
Elemento Número de oxidación Fórmula del óxido Nombre tradicional Nombre por estequiometría Nombre por numerales de Stock
Magnesio (Mg) +2 óxido de magnesio
+1 monóxido de dicobre
Cobre (Cu) +2
+1 óxido hipobromoso
+7 Br2O7

RESPUESTA

Elemento Número de oxidación Fórmula del óxido Nombre tradicional Nombre por estequiometría Nombre por numerales de Stock
Magnesio (Mg) +2 MgO óxido de magnesio monóxido de monomagnesio óxido de magnesio
 Cobre (Cu) +1  Cu2O óxido cuproso monóxido de dicobre óxido de cobre (I)
Cobre (Cu) +2  CuO óxido cúprico monóxido de monocobre óxido de cobre (II)
 Bromo (Br) +1  Br2O óxido hipobromoso  monóxido de dibromo óxido de bromo (I)
 Bromo (Br) +7 Br2O7  óxido perbrómico heptóxido de dibromo  óxido de bromo (VII)
¿Sabías qué...?
El óxido de calcio (CaO) es la sustancia conocida como cal viva o cal. Se utiliza en construcción, en pinturas y también tiene un uso asombroso: para la elaboración de zapallos en almíbar.