Nomenclatura química
En la sección anterior se determinaron los números de oxidación de los átomos en diferentes especies químicas cuyas fórmulas se dieron como dato. Ahora invertiremos el proceso, es decir, que conociendo los estados de oxidación se podrá deducir la fórmula química, y a partir de ella el nombre de la especie.
Se seguirán las reglas dictadas por la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada). En las fórmulas, la porción positiva de un compuesto se escribe en primer término, a excepción de algunas especies que por su uso difundido se mantienen con la formulación tradicional. Tal es el caso, entre otros, del amoníaco, NH3; del ión amonio, NH4+; del metano, CH4. En cuanto a la nomenclatura, subsisten diferentes sistemas en uso, aunque es recomendable la utilización de la nomenclatura sistemática, ya que aún sin mayores conocimientos puede ser deducida a partir de la fórmula química; o en el caso inverso, dada la nomenclatura, puede escribirse la fórmula correspondiente.
Óxidos
Los óxidos son compuestos binarios, es decir, formados sólo por dos elementos, uno de los cuales es oxígeno actuando con número de oxidación –2.
Si el número de oxidación del metal es x, entonces la fórmula general del óxido será M2Ox. Cuando x = 1, simplemente se escribe M2O. Veamos algunos ejemplos:
Ejemplo 3.1. Óxidos de metales alcalinos
Recorriendo la tabla periódica de izquierda a derecha, encontramos en primer término el grupo IA (1) o de los elementos alcalinos, los que por tener un solo electrón de valencia actúan con carga +1. En este caso se necesitarán dos iones del metal para neutralizar la carga del oxígeno. En otras palabras la fórmula de estos óxidos será: Li2O, Na2O, K2O y, en general, será M2O siempre que el número de oxidación del metal sea +1.
Para nombrar estos óxidos, se sigue la siguiente regla:
oxido de (nombre del metal)
La parte variable del nombre figura entre paréntesis. Así, las sustancias anteriormente escritas se denominarán, respectivamente, óxido de litio, óxido de sodio y óxido de potasio. Es incorrecto escribir óxido de Li u óxido de Na, ya que es una mezcla de nomenclatura con símbolos.
Ejemplo 3.2. Óxidos de metales alcalino térreos
Los metales alcalino térreos o del grupo IIA (2), por poseer dos electrones de valencia actúan con número de oxidación +2 por lo que la fórmula general de su óxido será M2O2 o MO al simplificar. MgO, CaO, BaO serían algunos ejemplos.
Ejemplo 3.3. Óxidos del grupo del aluminio
El aluminio pertenece al grupo IIIA (13) y su número de oxidación es +3. La fórmula general de estos óxidos es M2O3. Para el caso del Al sería Al2O3.
Ejemplo 3.4. Óxidos de los metales de transición
En el caso de los metales de transición, éstos suelen actuar con más de un número de oxidación; así, el hierro actúa con +2 y +3, originando dos óxidos diferentes: FeO y Fe2O3 respectivamente. Nótese que si se sigue la regla anterior, ambos se llamarían óxido de hierro y no se sabría a cuál de las sustancias se está haciendo referencia. Esto es incorrecto, ya que el nombre debe ser lo suficientemente claro. En este caso los nombres serán óxido de hierro (II) y óxido de hierro (III).
Para determinar la fórmula del óxido de manganeso (IV), entonces se tiene en cuenta la regla general para la fórmula de un óxido y se escribiría Mn2O4, que al simplificar queda como MnO2.
Esta nomenclatura también es utilizada con los elementos representativos que actúan con más de un estado de oxidación, grupos 13 al 16. Por ejemplo, PbO es la fórmula del óxido de plomo (II)
La nomenclatura que acaba de usarse con los óxidos se denomina nomenclatura sistemática de Stock o de numeración romana. Es la de uso más frecuente para los compuestos metálicos.
Ejemplo 3.5. Óxidos no metálicos o ácidos
Para ellos seguimos las mismas reglas de escritura, pero la nomenclatura más frecuente es la de los prefijos griegos; éstos indican el número de átomos de cada elemento y los más usados son:
| Prefijo | Número de átomos |
|---|---|
| mono | 1 |
| di | 2 |
| tri | 3 |
| tetra | 4 |
| penta | 5 |
| hexa | 6 |
| hepta | 7 |
| octa | 8 |
| nona | 9 |
| deca | 10 |
La regla para nombrarlos es:
(prefijo) óxido de (prefijo) (nombre del no metal)
El primer prefijo indica el número de átomos de oxígeno, y cuando termina con las letras a u o, se elimina antes de la palabra óxido: así, no se dice heptaóxido, sino, heptóxido. El segundo prefijo indica el número de átomos del no metal y no se usa cuando tiene un solo átomo: así, el CO2 se nombra dióxido de carbono y no dióxido de monocarbono.
Por ejemplo:
N2O monóxido de dinitrógeno
P4O10 decóxido de tetrafósforo
Nótese lo fácil que resulta escribir la fórmula de una sustancia si se utiliza esta nomenclatura. Veamos cómo sería para dióxido de azufre, pentóxido de dicloro, tetróxido de dinitrógeno:
SO2, Cl2O5, N2O4
Anteriormente se utilizaba la llamada nomenclatura clásica que utilizaba el sufijo oso cuando el elemento que tiene número de oxidación positivo actúa con su menor estado de oxidación, y el sufijo ico cuando actúa con el mayor. Volviendo a ejemplos ya citados el FeO se denomina óxido ferroso, y el Fe2O3, óxido férrico, igualmente el SO2 se denomina óxido sulfuroso y el SO3, óxido sulfúrico. El inconveniente de esta nomenclatura estriba en que exige el conocimiento de los estados de oxidación del elemento, puesto que sólo nos indica que es el mayor o el menor, pero no cuál es su valor. Además, no sirve para especies que presentan más de dos números de oxidación.
Hidróxidos
Estas sustancias se caracterizan por la existencia del ion OH- o ion hidroxilo combinado con un catión.
Si simbolizamos a un catión metálico como Mn+, la fórmula general será: M(OH)n. Se denominan de igual manera que los óxidos metálicos sólo que sustituyendo el término óxido por hidróxido (nomenclatura sistemática o de Stock).
Ejemplo 3.6. Hidróxidos o bases
Mg(OH)2 Hidróxido de magnesio
Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III)
La regla para nombrar a los hidróxidos es:
Hidróxido de (nombre del metal) (número de oxidación si es necesario)
Oxácidos
Ejemplo 3.7. Ácidos oxigenados u oxácidos
Pueden representarse por la fórmula general HxAOy donde A representa a un no metal, actuando con número de oxidación positivo (a veces, puede tratarse de un metal de transición).
Para el caso de estos ácidos se tienen dos nomenclaturas:
- La clásica o funcional es la misma que se utiliza en los óxidos ácidos; así, si un elemento es capaz de formar 2 oxácidos, el construido con el elemento actuando con su mayor estado de oxidación llevará el nombre del elemento seguido de la terminación ico y si está actuando con el menor llevará el nombre del elemento seguido de la terminación oso anteponiendo en ambos casos el término ácido. Los oxácidos más frecuentes con los que trabajaremos son:
| Grupo IVA (14) | Grupo VA (15) | Grupo VIA (16) |
|---|---|---|
| H2CO3 ácido carbónico | HNO2 ácido nitroso | H2SO3 ácido sulfuroso |
| * | HNO3 ácido nítrico | H3PO3 ácido fosforoso |
| * | H2SO4 ácido sulfúrico | H3PO4 ácido fosfórico |
| * | * | * |
En el caso del Grupo VII A (17) los oxácidos formados responden a la fórmula general HXOn donde n puede variar entre 1 y 4, y X representa al Cl, Br o I. ¿Por qué X no representa al F?
El sufijo oso corresponde al estado de oxidación +3 para X y el sufijo ico corresponde al estado de oxidación +5 para X. Ambos estados son intermedios. Cuando el estado de oxidación de X es +1, por ser menor que el designado con oso, se le antepone el prefijo hipo, y cuando el estado de oxidación es +7, por ser mayor que el designado con ico, se le antepone el prefijo hiper, abreviado per.
En general:
Ácido (prefijo) (nombre del halógeno) (sufijo)
Por ejemplo:
HBrO ácido hipobromoso
HClO2 ácido cloroso
HIO3 ácido yódico
HClO4 ácido perclórico
- La nomenclatura sistemática indica el número de átomos de oxígeno mediante el uso de los prefijos griegos (a excepción de mono) seguido del sufijo oxo y luego se agrega el nombre del elemento siempre terminado en ico, y su estado de oxidación en números romanos.
En general:
Ácido (prefijo) oxo (nombre del no metal) ico (estado de oxidación)
Ejemplos:
H2SO3 ácido trioxosulfúrico (IV)
H2SO4 ácido tetraoxosulfúrico (VI)
Utilizando esta nomenclatura, no es necesario conocer si el elemento tiene o no diferentes estados de oxidación. Lamentablemente su uso no es lo suficientemente habitual y la mayoría denominaría simplemente al ácido HClO como ácido hipocloroso (funcional o clásica) y no como ácido oxoclórico (I).
Hidruros y otros compuestos binarios del hidrógeno
Ejemplo 3.8. Hidruros o compuestos del hidrógeno con metales
En estas sustancias el metal es el elemento que lleva el número de oxidación positivo, correspondiéndole al hidrógeno –1. La fórmula general para un metal con estado de oxidación +n será MHn, denominándose igual que los óxidos metálicos sólo que sustituyendo el término óxido por hidruro:
Hidruro de (nombre del metal) (número de oxidación si es necesario)
Ejemplos:
KH hidruro de potasio
CuH hidruro de cobre (I)
Ejemplo 3.9. Compuestos del hidrógeno con los no metales
En este caso el hidrógeno actúa con número de oxidación +1 y se denominan:
(nombre del no metal)uro de hidrógeno
Los elementos del grupo VIIA (17) forman con el hidrógeno sustancias de fórmula HX, donde X es F, Cl, Br o I y sus nombres serán fluoruro de Hidrógeno, cloruro de Hidrógeno, etc. El S por pertenecer al Grupo VIA (16) formará H2S, cuyo nombre es sulfuro de Hidrógeno. Los elementos N y P, que pertenecen al Grupo VA (15), forman con el hidrógeno NH3 y PH3, que se nombran frecuentemente en forma trivial amoníaco y fosfina respectivamente. (Nótese la excepción en la forma de escritura de la fórmula ya mencionada anteriormente).
Hidrácidos
Ejemplo 3.10. Hidrácidos
Cuando los compuestos hidrogenados derivados de elementos de los grupos VIA (16) y VIIA (17) se disuelven en agua, originan iones hidrógeno y pasan a denominarse hidrácidos (ácidos sin oxígeno).
Para nombrarlos debemos decir así:
Ácido (nombre del no metal) hídrico
Los ácidos del ejemplo inmediatamente anterior pasarán a denominarse: ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico, ácido bromhídrico y ácido sulfhídrico. Nótese que no se incluyen en este grupo los derivados de no metales de los grupos IVA (14) y VA (15).
Aniones
Ejemplo 3.11. Aniones
Los ácidos, como hemos visto, generan H+ (en realidad H3O+) en solución acuosa, originando simultáneamente un anión que posee tantas cargas negativas como hidrógenos se hayan cedido.
Se denominan con los siguientes sufijos:
Anión de hidrácido:
(nombre del no metal) uro
Por ejemplo:
F-, fluoruro; S2-, sulfuro. Como el ácido sulfhídrico posee más de un H, podrá perder un solo protón, originando el anión HS-, y para denominarlo hay que añadir el término ácido. Este ion se denominará por lo tanto, ion sulfuro ácido.
Oxoácidos
Los oxoácidos originan aniones que sustituyen la terminación ico por ato tanto en la nomenclatura funcional como en la sistemática, y se sustituye la de osopor ito si se trabaja con la funcional.
| Anión | Nomenclatura funcional | Nomenclatura sistemática |
|---|---|---|
| NO3- | Nitrato | Trioxonitrato (V) |
| NO2- | Nitrito | Dioxonitrato (III) |
| ClO- | Hipoclorito | Oxoclorato (I) |
| ClO2- | Clorito | Dioxoclorato (III) |
Ejemplo 3.12. Sales
Estas sustancias se componen de un anión proveniente de un ácido y de un catión generalmente metálico. Se denominan:
(nombre del anión) de (nombre del catión)
| Sal | Nomenclatura funcional | Nomenclatura sistemática |
|---|---|---|
| K2SO4 | Sulfato de potasio | Tetroxosulfato (VI) de potasio |
| FePO4 | Fosfato férrico | Tetroxofosfato (V) de hierro (III) |
| NH4NO3 | Nitrato de amonio | Trioxonitrato (V) de amonio |
| Al2(CO3)3 | Carbonato de aluminio | Tri[trioxocarbonato (IV)] de dialuminio |
| HgI2 | Ioduro mercúrico | ? |
| Cr(H2PO4)3 | Dihidrógenofosfato de cromo(III) | ? |
| NH4(HCO3) | Hidrógenocarbonato de amonio | ? |
| Ca(HS)2 | Hidrógenosulfuro de calcio | ? |
| ? |
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