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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.

Compuestos químicos

Detengámonos un segundo y observemos a nuestro alrededor. Todo lo que nos rodea es materia: la revista, la mesa, el agua, el aire, etc. Si estudiamos más a fondo podremos determinar cuáles son sustancias puras, es decir cuáles están formadas por un elemento, cuáles son compuestos y cuáles son mezclas.

La materia la podemos encontrar en la naturaleza en forma de sustancia pura y de mezcla. Las sustancias puras son aquéllas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: elementos y compuestos.

Los elementos químicos son una sustancia que por ningún procedimiento, ni físico ni químico, pueden separarse o descomponerse en otras sustancias más sencillas. Cada elemento químico está constituido por átomos y se los puede clasificar en metales y no metales. En la tabla periódica se encuentran ordenados de acuerdo a las propiedades que poseen cada uno de ellos. Ejemplos de elementos químicos son: hidrógeno, nitrógeno, carbono, magnesio, hierro, oxígeno, etc.

Bueno, ya sabemos qué es un elemento químico; ahora nos resta definir el concepto compuesto químico. ¿Se pueden imaginar de qué se trata?

Un compuesto químico es una sustancia que resulta de la unión de dos o más elementos químicos. El ejemplo tradicional es el agua (H2O) que tiene dos átomos de hidrogeno y uno de oxígeno. Esto significa que en un compuesto hay átomos de diferentes elementos unidos mediante fuerzas que denominamos enlaces químicos.

A diferencia de los elementos, los compuestos se pueden separar por procedimientos químicos. En el caso del agua, podemos separar el hidrógeno del oxígeno. ¿Cómo? Por medio de la electrólisis.

La electrólisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergida en la disolución. De este modo se pueden separar los elementos: hidrógeno y oxígeno.

Por último, las mezclas son la combinación de dos o más sustancias que no establecen enlaces químicos entre sus componentes. Se clasifican en homogéneas, sus componentes no se pueden distinguir a simple vista y en heterogéneas donde sus componente si se ven a simple vista.

Abreviatura de algunos elementos químicos.

PRINCIPALES COMPUESTOS

Los óxidos, sales, ácidos y bases son los principales compuestos que resultan de diferentes reacciones químicas, las cuales se producen por la tendencia de los elementos a enlazarse unos con otros en infinitas variantes.

• Óxidos

Óxido, es un término que procede de un vocablo griego y significa “ácido”. Se trata de un compuesto binario del oxígeno con otro elemento. El oxígeno se puede combinar directamente con todos los elementos, excepto con los gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón), los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo y ástato.) y algunos de los metales menos activos, como el cobre y el mercurio.

Los óxidos no metálicos se forman cuando se combina un no metal con el oxígeno. Por ejemplo: CO2 (dióxido de carbono), SO3 (trióxido de azufre), CO (monóxido de carbono), SO2 (dióxido de azufre). Este tipo de compuestos tienen punto de fusión y ebullición muy bajo. Se les conoce también como óxidos ácidos.

Por el contrario, los óxidos metálicos resultan de la combinación del oxígeno con un elemento metálico. Por ejemplo: Fe2O3 (óxido de hierro), Li2O (óxido de litio), Ag2O (óxido de plata), CaO (óxido de calcio).

Las herramientas de hierro o acero se oxidan cuando están expuestas al oxígeno y al agua durante un periodo de tiempo.

• Sales

Son compuestos químicos formados por cationes (iones con carga positiva) enlazados a aniones (iones con carga negativa).

Por ejemplo, la sal de mesa, también llamada sal común o simplemente sal; químicamente se denomina cloruro de sodio y su fórmula es NaCl. Es el producto de la base hidróxido sódico (NaOH) y ácido clorhídrico, (HCl).
La sal se halla ampliamente distribuida en la naturaleza. Se encuentra diluida en el agua de los océanos, ríos y lagos. Se la puede encontrar formando capas en pantanos y en el fondo de lagos secos, sobre todo en zonas extremadamente áridas.

Las principales propiedades de las sales típicas son: punto de fusión alto, baja dureza, y baja compresibilidad. Fundidos o disueltos en agua son conductores de electricidad.

El modo más simple de obtener sal en zonas próximas a los mares es por evaporación del agua salada, sin embargo, este método es costoso. Generalmente se extrae de depósitos subterráneos mediante técnicas de minería o a través de pozos excavados en dichos depósitos. Estas concentraciones de sal se forman debajo de la tierra cuando las capas de sal externa fueron enterradas por otros sedimentos.

Extracción de sal en La Palma, Islas Canarias.

• Ácidos y bases

La palabra ácido proviene del latín y significa agrio. Por ejemplo, el vinagre debe su sabor al ácido acético. Los ácidos son sustancias que liberan cationes hidrógeno y su fórmula lleva siempre al menos un átomo de hidrógeno. En tanto, la sosa, el amoniaco o la cal tienen unas propiedades contrarias a los ácidos y reciben el nombre de bases o álcalis.
Los científicos a lo largo de la historia han dado diversas definiciones:

Savane Arrhenius (1880): “Los ácidos y bases son sustancias que pueden donar protones (H+) o iones hidróxido (OH–), respectivamente”. Arrhenius, definió a los ácidos como “electrolitos que contienen hidrógeno y que, disueltos en agua, producen una concentración de iones hidrógeno o protones, mayor que la existente en el agua pura” y a las bases como “una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de iones hidróxido, OH– (también llamados aniones hidroxilo)”. Luego se comprobó que estas definiciones eran incompletas.

Johannes Brönsted y Thomas Lowry (1923): “Sustancia ácida es aquella que puede donar protones (H+) y base aquella que puede aceptar protones (H+)”. En esta definición aún se contempla la presencia de hidrógeno en el ácido, pero ya no se necesita un medio acuoso.

Gilbert Lewis: “Un ácido es una sustancia que puede aceptar un par de electrones y una base es aquella que puede donar ese par”. El amoníaco es una base de Lewis típica y el trifluoruro de boro un ácido de Lewis típico. La reacción de un ácido con una base de Lewis da como resultado un compuesto de adición. De esta forma se incluyen sustancias que se comportan como ácidos pero no cumplen la definición de Brönsted y Lowry, y suelen ser denominadas ácidos de Lewis.

La reacción entre un ácido y una base se denomina neutralización. En otras palabras podemos decir que una reacción de neutralización es aquella en la que un ácido y una base en solución acuosa, interactúan para producir agua y una sal.

Durante la neutralización, los iones H y OH reaccionan entre sí para producir agua, al tiempo que los iones restantes, es decir, los pares conjugados del ácido y la base, generan la sal. Sin embargo, por lo general estos iones continúan disociados en solución acuosa, por lo que la sal, como tal, no se forma sino hasta que el agua es retirada, por ejemplo, por evaporación.

La concentración de un ácido o base se puede determinar mediante una valoración que se mide en pH.

Propiedades de los ácidos Propiedades de las bases
Tienen sabor ácido como el caso del ácido cítrico de una naranja.
Neutralizan la acción de las bases.
Dan color de rojo el tornasol.
Producen quemaduras en la piel.
Son buenos conductores de electricidad en disoluciones acuosas.
Son corrosivos.
Reaccionan con metales activos formando una sal e hidrógeno.
Reacciona con bases para formar una sal mas agua.
Disuelven sustancias.		 Tienen sabor amargo o cáustico.

Neutralizan la acción de los ácidos.
Dan color azul a ciertos colorantes vegetales.
Son jabonosas al tacto.
Son buenas conductoras de electricidad en disoluciones acuosas.
Son corrosivos.
Reacciona con los óxidos no metálicos para formar sal y agua.
Reaccionan con los ácidos formando una sal y agua.
Disuelven grasas y el azufre.

¿Qué es el pH?

Significa potencial de hidrógeno, es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. La escala va de 0 a 14 unidades, correspondiendo el valor de 7 a la neutralidad. Las sustancias ácidas tienen un pH menor a 7 y las básicas o alcalinas, mayor a 7.

La concentración de iones hidrógeno es importante parámetro tanto de las aguas naturales como de las aguas residuales. De acuerdo al pH que posea dependerá la posibilidad de vida biológica en ese medio, un pH muy ácido o muy alcalino puede ser indicio de una contaminación industrial.

Las bases se emplean en la fabricación de jabones a partir de grasas y aceites.

Ahora que ya sabes el concepto de ácido ¿Sabías que hay lluvias ácidas?

Como ya mencionamos anteriormente los ácidos son capaces de ceder átomos de hidrógeno. Existen lluvias que tienen estas características. ¿Cómo se generan?

Cuando se quema nafta, aceite, carbón y hasta el tabaco de un cigarrillo, se producen gases como el dióxido de nitrógeno y el trióxido de azufre que tienen la capacidad de reaccionar con las moléculas de agua presentes en la atmósfera y formar ácido muy corrosivos como el sulfúrico, nítrico y nitroso. Cuando el viento, la lluvia o el granizo arrastran los ácidos éstos llegan al suelo. En esta instancia reaccionan con los materiales y los seres vivos afectándolos negativamente.

La lluvia que se produce en lugares sin contaminación tiene un valor de pH de entre 5 y 6. En cambio cuando el aire se vuelve más contaminado con los óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre, la acidez puede aumentar a un valor pH de 3.

Cuando aumenta el nivel de acidez de las aguas de ríos y lagos se generan grandes cambios en la vida acuática. Algunas especies de plantas y animales logran adaptarse a las nuevas condiciones de mayor acidez y otras no.