Objetivos de aprendizaje
Al final de esta sección, podrá:
- Derivar los nombres de los tipos comunes de compuestos inorgánicos con un enfoque sistemático.
La nomenclatura, un conjunto de reglas para nombrar las cosas, es importante en la ciencia y en muchas otras situaciones. Este módulo describe un enfoque que se utiliza para nombrar compuestos iónicos y moleculares simples, como NaCl, CaCO3 y N2O4. Los más sencillos son los compuestos binarios, los que contienen solo dos elementos, pero también consideraremos cómo nombrar los compuestos iónicos que contienen iones poliatómicos, y una clase específica y muy importante de compuestos conocidos como ácidos (los capítulos siguientes de este texto se centrarán en estos compuestos con gran detalle). Nos limitaremos aquí a los compuestos inorgánicos, compuestos que están formados principalmente por elementos distintos del carbono, y seguiremos las directrices de nomenclatura propuestas por la IUPAC. Las reglas de los compuestos orgánicos, en los que el carbono es el elemento principal, se tratarán en un capítulo posterior sobre química orgánica.
Compuestos iónicos
Para nombrar un compuesto inorgánico, debemos tener en cuenta las respuestas a las siguientes preguntas. En primer lugar, ¿el compuesto es iónico o molecular? Si el compuesto es iónico, ¿el metal forma iones de un solo tipo (carga fija) o de más de un tipo (carga variable)? ¿Los iones son monoatómicos o poliatómicos? Si el compuesto es molecular, ¿contiene hidrógeno? Si es así, ¿también contiene oxígeno? A partir de las respuestas que obtenemos, colocamos el compuesto en una categoría adecuada y le damos el nombre correspondiente.
Compuestos que solo contienen iones monoatómicos
El nombre de un compuesto binario que contiene iones monoatómicos consiste en el nombre del catión (el nombre del metal) seguido del nombre del anión (el nombre del elemento no metálico con su terminación sustituida por el sufijo -uro). Algunos ejemplos se recogen en la Tabla 4.2.
| NaCl, cloruro de sodio | Na2O, óxido de sodio |
| KBr, bromuro de potasio | CdS, sulfuro de cadmio |
| CaI2, yoduro de calcio | Mg3N2, nitruro de magnesio |
| CsF, fluoruro de cesio | Ca3P2, fosfuro de calcio |
| LiCl, cloruro de litio | Al4C3, carburo de aluminio |
Compuestos que contienen iones poliatómicos
Los compuestos que contienen iones poliatómicos se nombran de forma similar a los que solo contienen iones monatómicos, es decir, nombrando primero el catión y luego el anión. Los ejemplos se muestran en la Tabla 4.3.
| Nombres de algunos compuestos iónicos poliatómicos | ||
|---|---|---|
| KC2H3O2, acetato de potasio | NH4Cl, cloruro de amonio | |
| NaHCO3, bicarbonato de sodio | CaSO4, sulfato de calcio | |
| Al2(CO3)3, carbonato de aluminio | Mg3(PO4)2, fosfato de magnesio | |
La química en la vida cotidiana
Compuestos iónicos en sus armarios
Cada día usted encuentra y utiliza un gran número de compuestos iónicos En la Tabla 4.4, se listan algunos de estos compuestos, dónde se encuentran y para qué se utilizan. Observe la etiqueta o la lista de ingredientes de los distintos productos que utilice durante los próximos días, y compruebe si se encuentra con alguno de los que aparecen en esta tabla, o halle otros compuestos iónicos que ahora podría nombrar o escribir como fórmula.
| Compuesto iónico | Uso |
|---|---|
| NaCl, cloruro de sodio | sal de mesa común |
| KI, yoduro de potasio | añadido a la sal "yodada" para la salud de la tiroides |
| NaF, fluoruro de sodio | ingrediente de la pasta de dientes |
| NaHCO3, bicarbonato de sodio | bicarbonato de sodio; se utiliza en la cocina (y como antiácido) |
| Na2CO3, carbonato de sodio | sosa; se utiliza en productos de limpieza |
| NaOCl, hipoclorito de sodio | ingrediente activo de la lejía de uso doméstico |
| CaCO3, carbonato de calcio | ingrediente de los antiácidos |
| Mg(OH)2, hidróxido de magnesio | ingrediente de los antiácidos |
| Al(OH)3, hidróxido de aluminio | ingrediente de los antiácidos |
| NaOH, hidróxido de sodio | lejía; se utiliza como limpiador de desagües |
| K3PO4, fosfato de potasio | aditivo alimentario (muchos propósitos) |
| MgSO4, sulfato de magnesio | añadido al agua purificada |
| Na2HPO4, hidrogenofosfato de sodio | agente antiaglomerante; utilizado en productos en polvo |
| Na2SO3, sulfito de sodio | conservante |
Compuestos que contienen un ion metálico con carga variable
La mayoría de los metales de transición y algunos metales del grupo principal pueden formar dos o más cationes con cargas diferentes. Los compuestos de estos metales con no metales se nombran con el mismo método que los compuestos de la primera categoría, salvo que la carga del ion metálico se especifica con un número romano entre paréntesis después del nombre del metal. La carga del ion metálico se determina a partir de la fórmula del compuesto y la carga del anión. Por ejemplo, consideremos los compuestos iónicos binarios de hierro y cloro. El hierro suele presentar una carga de 2+ o 3+ (vea la Figura 3.40), y las dos fórmulas compuestas correspondientes son FeCl2 y FeCl3. El nombre más sencillo, "cloruro de hierro", será en este caso ambiguo, ya que no distingue entre estos dos compuestos. En estos casos, la carga del ion metálico se incluye como un número romano entre paréntesis inmediatamente después del nombre del metal. Estos dos compuestos se denominan inequívocamente cloruro de hierro(II) y cloruro de hierro(III), respectivamente. Otros ejemplos se encuentran en la Tabla 4.5.
| Algunos compuestos iónicos con iones metálicos de carga variable | |
|---|---|
| Compuesto | Nombre |
| FeCl2 | cloruro de hierro(II) |
| FeCl3 | cloruro de hierro(III) |
| Hg2O | óxido de mercurio(I) |
| HgO | óxido de mercurio(II) |
| SnF2 | fluoruro de estaño(II) |
| SnF4 | fluoruro de estaño(IV) |
La nomenclatura anticuada utilizaba los sufijos -ico y -oso para designar los metales con mayor y menor carga, respectivamente: El cloruro de hierro(III), FeCl3, se denominaba anteriormente cloruro férrico, y el cloruro de hierro(II), FeCl2, se conocía como cloruro ferroso. Aunque la comunidad científica ha abandonado en gran medida esta convención de nomenclatura, sigue siendo utilizada por algunos segmentos de la industria. Por ejemplo, puede ver las palabras fluoruro de estañoso en un tubo de pasta de dientes. Esto representa la fórmula SnF2, que se denomina más correctamente fluoruro de estaño(II). El otro fluoruro de estaño es el SnF4, que antes se llamaba fluoruro estánico, pero que ahora se denomina fluoruro de estaño(IV).
Hidratos iónicos
Los compuestos iónicos que contienen moléculas de agua como componentes integrales de sus cristales se denominan hidratos. El nombre de un hidrato iónico se obtiene añadiendo un término al nombre del compuesto anhidro (que significa "no hidratado") que indica el número de moléculas de agua asociadas a cada unidad de fórmula del compuesto. La palabra añadida comienza con un prefijo griego que denota el número de moléculas de agua (consulte la Tabla 4.6) y termina con "hidrato". Por ejemplo, el compuesto anhidro de sulfato de cobre(II) también existe como un hidrato que contiene cinco moléculas de agua y se denomina sulfato de cobre(II) pentahidratado. La sosa es el nombre común de un hidrato de carbonato de sodio que contiene 10 moléculas de agua; el nombre sistemático es carbonato de sodio decahidratado.
Las fórmulas de los hidratos iónicos se escriben añadiendo un punto centrado verticalmente, un coeficiente que representa el número de moléculas de agua y la fórmula del agua. Los dos ejemplos mencionados en el párrafo anterior están representados por las fórmulas
| Número | Prefijo | Número | Prefijo | |
|---|---|---|---|---|
| 1 (a veces se omite) | mono- | 6 | hexa- | |
| 2 | di- | 7 | hepta- | |
| 3 | tri- | 8 | octa- | |
| 4 | tetra- | 9 | nona- | |
| 5 | penta- | 10 | deca- |
Ejemplo 4.4
Cómo nombrar los compuestos iónicos
Nombre los siguientes compuestos iónicos:(a) Fe2S3
(b) CuSe
(c) GaN
(d) MgSO4∙7H2O
(e) Ti2(SO4)3
Solución
Los aniones de estos compuestos tienen una carga negativa fija (S2–, Se2– , N3– y y los compuestos deben ser neutros. Como el número total de cargas positivas en cada compuesto debe ser igual al número total de cargas negativas, los iones positivos deben ser Fe3+, Cu2+, Ga3+, Mg2+ y Ti3+. Estas cargas se utilizan en los nombres de los iones metálicos:(a) sulfuro de hierro(III)
(b) seleniuro de cobre(II)
(c) nitruro de galio(III)
(d) sulfato de magnesio heptahidratado
(e) sulfato de titanio(III)
Compruebe lo aprendido
Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos iónicos:(a) fosfuro de cromo(III)
(b) sulfuro de mercurio(II)
(c) fosfato de manganeso(II)
(d) óxido de cobre(I)
(e) cloruro de hierro(III) dihidratado
Respuesta:
(a) CrP; (b) HgS; (c) Mn3(PO4)2; (d) Cu2O; (e) FeCl3∙2H2O
La química en la vida cotidiana
Erin Brokovich y la contaminación por cromo
A principios de los años 90, la asistente legal Erin Brockovich (Figura 4.9) descubrió un alto índice de enfermedades graves en la pequeña ciudad de Hinckley, California. Su investigación acabó relacionando las enfermedades con las aguas subterráneas contaminadas por Cr(VI) utilizadas por Pacific Gas & Electric (PG&E) para evitar la corrosión en una tubería de gas natural cercana. Tal y como se narra en la película Erin Brokovich (por la que Julia Roberts ganó un Oscar), Erin y el abogado Edward Masry demandaron a PG&E por contaminar el agua cerca de Hinckley en 1993. El acuerdo que obtuvieron en 1996, 333 millones de dólares, fue la mayor cantidad jamás concedida por una demanda de acción directa en los EE. UU. en ese momento.
Los compuestos de cromo se utilizan ampliamente en la industria, por ejemplo, para el cromado, en la fabricación de tintes, como conservantes y para evitar la corrosión en las torres de enfriamiento, como ocurrió cerca de Hinckley. En el medio ambiente, el cromo existe principalmente en las formas de Cr(III) o Cr(VI). El Cr(III), ingrediente de muchos suplementos vitamínicos y nutricionales, forma compuestos poco solubles en el agua y tiene una baja toxicidad. Pero el Cr(VI) es mucho más tóxico y forma compuestos razonablemente solubles en agua. La exposición a pequeñas cantidades de Cr(VI) puede provocar daños en los sistemas respiratorio, gastrointestinal e inmunitario, así como en los riñones, el hígado, la sangre y la piel.
A pesar de los esfuerzos de limpieza, la contaminación de las aguas subterráneas por Cr(VI) sigue siendo un problema en Hinckley y en otros lugares del mundo. Un estudio realizado en 2010 por el Grupo de Trabajo Ambiental descubrió que, de las 35 ciudades estadounidenses analizadas, 31 tenían niveles de Cr(VI) en el agua del grifo superiores a la meta de salud pública de 0,02 partes por mil millones establecido por la Agencia de Protección Ambiental de California.
Compuestos moleculares (covalentes)
Las características de enlace de los compuestos moleculares inorgánicos son diferentes a las de los compuestos iónicos, y también se nombran utilizando un sistema diferente. Las cargas de los cationes y aniones dictan sus proporciones en los compuestos iónicos, por lo que especificar los nombres de los iones proporciona información suficiente para determinar las fórmulas químicas. Sin embargo, como el enlace covalente permite una variación significativa en las relaciones de combinación de los átomos de una molécula, los nombres de los compuestos moleculares deben identificar explícitamente estas relaciones.
Compuestos formados por dos elementos
Cuando dos elementos no metálicos forman un compuesto molecular, suelen ser posibles varias relaciones de combinación. Por ejemplo, el carbono y el oxígeno pueden formar los compuestos CO y CO2. Como se trata de sustancias diferentes con propiedades distintas, no pueden tener ambas el mismo nombre (no pueden llamarse ambas óxido de carbono). Para hacer frente a esta situación, utilizamos un método de nomenclatura algo similar al utilizado para los compuestos iónicos, pero con prefijos añadidos para especificar el número de átomos de cada elemento. El nombre del elemento más metálico (el que está más a la izquierda o abajo de la tabla periódica) va primero, seguido del nombre del elemento que sea más no metálico (el que está más a la derecha o arriba) con su terminación cambiada por el sufijo -uro. Los números de átomos de cada elemento se designan con los prefijos griegos que aparecen en la Tabla 4.6.
Cuando solo hay un átomo del primer elemento, se suele eliminar el prefijo mono- de esa parte. Así, el CO se denomina monóxido de carbono y CO2 dióxido de carbono. Cuando dos vocales son adyacentes, la a del prefijo griego se suele suprimir. Algunos otros ejemplos se muestran en la Tabla 4.7.
| Compuesto | Nombre | Compuesto | Nombre | |
|---|---|---|---|---|
| SO2 | dióxido de azufre | BCl3 | tricloruro de boro | |
| SO3 | trióxido de azufre | SF6 | hexafluoruro de azufre | |
| NO2 | dióxido de nitrógeno | PF5 | pentafluoruro de fósforo | |
| N2O4 | tetróxido de dinitrógeno | P4O10 | decaóxido de tetrafósforo | |
| N2O5 | pentóxido de dinitrógeno | IF7 | heptafluoruro de yodo |
Hay algunos nombres comunes que encontrará a medida que continúe su estudio de la química. Por ejemplo, aunque el NO se llama a menudo óxido nítrico, su nombre correcto es monóxido de nitrógeno. Del mismo modo, el N2O se conoce como óxido nitroso aunque nuestras normas especificarían el nombre de monóxido de dinitrógeno. (Y el H2O suele llamarse agua, no monóxido de dihidrógeno). Debe memorizar los nombres comunes de los compuestos a medida que los encuentre.
Ejemplo 4.5
Nombrar compuestos covalentes
Nombre los siguientes compuestos covalentes:(a) SF6
(b) N2O3
(c) Cl2O7
(d) P4O6
Solución
Como estos compuestos están formados únicamente por no metales, utilizamos prefijos para designar el número de átomos de cada elemento:(a) hexafluoruro de azufre
(b) trióxido de dinitrógeno
(c) heptóxido de dicloro
(d) hexóxido de tetrafósforo
Compruebe lo aprendido
Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos:(a) pentacloruro de fósforo
(b) monóxido de dinitrógeno
(c) heptafluoruro de yodo
(d) tetracloruro de carbono
Respuesta:
(a) PCl5; (b) N2O; (c) IF7; (d) CCl4
Enlace al aprendizaje
La siguiente página web permite practicar el nombre de los compuestos químicos y la escritura de las fórmulas químicas. Puede elegir compuestos iónicos binarios, poliatómicos y de carga variable, así como compuestos moleculares.
Ácidos binarios
Algunos compuestos que contienen hidrógeno son miembros de una importante clase de sustancias conocidas como ácidos. La química de estos compuestos se explora con más detalle en capítulos posteriores de este texto, pero por ahora bastará con señalar que muchos ácidos liberan iones de hidrógeno, H+, cuando se disuelven en agua. Para denotar esta propiedad química distintiva, una mezcla de agua con un ácido recibe un nombre derivado del nombre del compuesto. Si el compuesto es un ácido binario (formado por hidrógeno y otro elemento no metálico):
- La palabra "hidrógeno" se cambia por el prefijo hidro-
- El nombre del otro elemento no metálico se modifica añadiendo el sufijo -ico
- La palabra "ácido" se agrega como segunda palabra
Por ejemplo, cuando el gas HCl (cloruro de hidrógeno) se disuelve en agua, la solución se llama ácido clorhídrico. Otros ejemplos de esta nomenclatura se muestran en la Tabla 4.8.
| Nombre del gas | Nombre del ácido |
|---|---|
| HF(g), fluoruro de hidrógeno | HF(aq), ácido hidrofluorhídrico |
| HCl(g), cloruro de hidrógeno | HCl(aq), ácido clorhídrico |
| HBr(g), bromuro de hidrógeno | HBr(aq), ácido bromhídrico |
| HI(g), yoduro de hidrógeno | HI(aq), ácido yodhídrico |
| H2S(g), sulfuro de hidrógeno | H2S(aq), ácido hidrosulfúrico |
Oxiácidos
Muchos compuestos que contienen tres o más elementos (como los compuestos orgánicos o de coordinación) están sujetos a reglas de nomenclatura especializadas que aprenderá más adelante. Sin embargo, hablaremos brevemente de los importantes compuestos conocidos como oxiácidos, compuestos que contienen hidrógeno, oxígeno y al menos otro elemento, y que se enlazan de tal manera que imparten propiedades ácidas al compuesto (aprenderá los detalles de esto en un capítulo posterior). Los oxiácidos típicos están formados por hidrógeno combinado con un ion poliatómico que contiene oxígeno. Para nombrar a los oxiácidos:
- Omita el "hidrógeno"
- Comience con el nombre de la raíz del anión
- Sustituya –ato con –ico, o –ito con –oso
- Añada "ácido"
Por ejemplo, consideremos el H2CO3 (que podríamos llamar "carbonato de hidrógeno"). Para nombrarlo correctamente, se omite el "hidrógeno"; se sustituye el –ato de carbonato por –ico; y se añade ácido, por lo que su nombre es ácido carbónico. Otros ejemplos se encuentran en la Tabla 4.9. Hay algunas excepciones al método general de denominación (por ejemplo, el H2SO4 se denomina ácido sulfúrico, no ácido súlfico, y el H2SO3 es ácido sulfuroso, no ácido sulfoso).
| Fórmula | Nombre del anión | Nombre del ácido |
|---|---|---|
| HC2H3O2 | acetato | ácido acético |
| HNO3 | nitrato | ácido nítrico |
| HNO2 | nitrito | ácido nitroso |
| HClO4 | perclorato | ácido perclórico |
| H2CO3 | carbonato | ácido carbónico |
| H2SO4 | sulfato | ácido sulfúrico |
| H2SO3 | sulfito | ácido sulfuroso |
| H3PO4 | fosfato | ácido fosfórico |