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miércoles, 10 de marzo de 2010

Las Fórmulas Químicas

La Química es una ciencia maravillosa que nos ayuda a entender el mundo en el que vivimos. Es por eso que el uso de símbolos en torno a ésta materia nos ayuda a comunicar nuestras ideas de una forma rápida y consistente.

En adición a los símbolos de los elementos es importante que aprendamos como manejar otra parte de este lenguaje químico que son los compuestos que se forman a partir de esos elementos. No se trata de fórmulas mágicas sino de expresar en forma abreviada qué átomos están presentes y cuántos en un compuesto.

En el "Lenguaje de la Química" sabemos que el nombre de cada elemento puede representarse por medio de un símbolo. De igual manera, podemos representar un compuesto utilizando una fórmula química. En una fórmula química encontramos símbolos de uno o más elementos, y, en la mayoría de los casos, uno o más suscritos, que se escriben en la parte inferior derecha de un símbolo. Cada símbolo identifica el elemento presente en en el compuesto y el suscrito indica el número de átomos de ese elemento. Si el símbolo no tiene suscrito, se entiende que es igual a uno (1).


Ejemplos:

H2O- tiene 2 átomos de H (hidrógeno) y 1 átomo de O (oxígeno)

HNO3-tiene 1 átomo de H (hidrógeno), 1 átomo de nitrógeno (N) y 3 átomos de O (oxígeno)

La fórmula química de un compuesto nos da información:

CUALITATIVA - al decir cuáles elementos están presentes


CUANTITATIVA - al decir cuántos átomos de cada elemento están presentes

Los Números de Oxidación

Los átomos no tiene carga y por consiguiente son neutrales. Sin embargo, pueden adquirir una carga al perder o ganar electrones, y convertirse en lo que se conoce como un ión. Un átomo que gana electrones adquiere una carga negativa y se le llama aníon. Por otro lado, un átomo que pierde electrones adquiere una carga positiva y se le llama catión. La magnitud de la carga que adquiere un átomo es igual a la cantidad de electrones que gana o pierde.

La carga que adquiere un ión representa lo que se conoce como su número o estado de oxidación. Para muchos elementos el número de oxidación se puede predecir si se conoce su localización en la Tabla Periódica. Si el ión se compone de un sólo átomo es un ión monoatómico.



Las siguientes tablas presentan los números de oxidación para algunos iones monoatómicos con sus respectivos nombres.



Escribiendo fórmulas químicas de compuestos binarios

Conocer el número de oxidación de un ión nos permite escribir correctamente la fórmula química del compuesto que se forma al unirse dos o más iones con carga opuesta. La combinación de esos iones produce un compuesto neutral que se clasifica de acuerdo a la cantidad de elementos que lo componen en: binario (2 elementos), terciario (3 elementos) o cuaternario (4 elementos).

Ejemplos:

NaCl: Compuesto binario que se forma a partir de los iones sodio (+1) y cloro (-1) donde la suma de las cargas es igual a cero. [(1 átomo de Na)(+1) + (1 átomo de Cl)(-1)] = (+1)+(-1)=0

EJERCICIOS DE PRACTICA 1

Desglose los elementos presentes en el compuesto, la cantidad de átomos de cada uno y clasifique en compuesto binario, terciario y secundario.

a) CH3COOH

b) FeF3

c) NaHCO3

d) PbCl2

e) Cu(CH3COO)2

f) Ni(OH)2

(NOTA: La solución de todos los ejercicios de práctica se encuentran al final de este documento)

Reglas a seguir al escribir fórmulas químicas:

1- Identifica los iones que forman el compuesto y escríbalos en el siguiente orden: primero el símbolo del catión (ión positivo) seguido del símbolo del anión (ión negativo).

2- Si la magnitud de las cargas es igual sólo escribes el símbolo de los iones sin suscritos en el orden mencionado en el paso 1 y se obtiene la fórmula química.

Ejemplos:

sodio y cloro - Na(+1) y Cl(-1) -> NaCl

magnesio y oxígeno - Mg(+2) y O(-2) -> MgO

aluminio y nitrógeno - Al(+3) y N(-3) -> AlN

3- Si la magnitud de las cargas no es igual, la misma se intercambia entre iones como suscrito de la siguiente manera: la magnitud de la carga del anión se convierte en el suscrito del catión y la magnitud de la carga del catión se convierte en el suscrito del anión.

Ejemplos:

aluminio y azufre - Al(+3) y S(-2) -> Al2O3

calcio y cloro - Ca(+2) y Cl(-1) -> CaCl2

hierro (II) y flúor - Fe(+2) y F(-1) -> FeF2

EJERCICIOS DE PRÁCTICA 2

Determina la fórmula química de los compuestos que se forman a partir de los siguientes elementos:

a) plata y bromo

b) zinc e iodo

c) mercurio e iodo

d) aluminio y bromo

e) nitrógeno y cesio

f) bario y azufre

g) litio y oxígeno

Nomenclatura de compuestos binarios

Muchos compuestos tienen nombres comunes pero también tienen nombres sistemáticos. Y es que existen unas reglas básicas para escribir el nombre de un compuesto establecidas en su mayoría por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, IUPAC por sus siglas en inglés.

A continuación te presentó algunas de las reglas básicas:

1- Se nombra primero el segundo elemento (anión) de la fórmula agregando el sufijo -uro a la raíz de su nombre seguido del nombre del primer elemento (catión) de la fórmula precedido de la preposición "de". Observe los siguientes ejemplos:

KI - Yoduro de potasio NaCl - Cloruro de sodio

EXCEPCIÓN: Para óxigeno utilizamos el nombre óxido no oxigenuro. Ejemplo: Na2O - óxido de sodio

2- Si el elemento posee varios números de oxidación, se utilizan números romanos dentro de paréntesis, después del nombre del catión, para expresar su número de oxidación. Esto se conoce como el Sistema Stock.

Ejemplos:

Fe(+2) y O(-2); FeO - óxido de hierro (II)

Fe(+3) y O(-2); Fe2O3 - óxido de hierro (III)

Anteriormente, éstos iones se nombraban utilizando los sufijos -ico para el ión de carga mayor y -oso para el ión con carga menor. Los sufijos son añadidos a la raíz del nombre del elemento. (FeO - óxido ferroso , Fe2O3 - óxido férrico).



3- Cuando el compuesto está formado por dos no metales, se utilizan prefijos griegos para indicar el número de átomos de cada elemento.



Ejemplos:

CS2 - disulfuro de carbono

P2O5 - pentóxido de difósforo

SF4 - tetrafluoruro de azufre

EXCEPCIÓN: El primer elemento de la fórmula química nunca usa el prefijo mono-.

CO - monóxido de carbono no monóxido de monocarbono

NO2 -
dióxido de nitrógeno no dióxido de mononitrógeno.

EJERCICIOS DE PRÁCTICA 3

Escribe el nombre de cada uno de los siguientes compuestos binarios:

a) BaCl2
b) KCl
c) PCl5
d) FeCl2
e) HgI2
f) Na2O
g) FeCl3

Fórmulas químicas de compuestos con iones poliatómicos

Muchos de los compuestos terciarios y cuaternarios se componen de lo que conocemos como iones poliatómicos ya que contienen 2 ó más átomos. La carga que posee este tipo de ión se aplica a todo el grupo de átomos que lo componen ya que actúa como un ión individual. Por tanto, las fórmulas químicas de compuestos que contienen iones poliatómicos se pueden escribir siguiendo las mismas reglas que las utlizadas para los compuestos binarios.

Ejemplos:

H(+1) y NO3(-1) : HNO3

Al(+3) y AsO4(-3) : AlAsO4

Si se necesitará más de un ión poliatómico en la fórmula, no se cambian los suscritos de los átomos del ión sino que se encierra el ión en un paréntesis y se añade el suscrito apropiado fuera del mismo.

Ejemplos:

Ni(+2) y OH(-1) : Ni(OH)2

Cr(+3) y C2O4 (-2) : Cr2(C2O4)3

NH4(+1) y SO4(-2) : (NH4)2SO4



EJERCICIOS DE PRÁCTICA 4

Determina la f'ormula química de los compuestos terciarios y cuaternarios que se forman a partir de:

a) calcio y carbonato

b) cobre (II) y nitrato

c) zinc y nitrato

d) calcio y fosfato

e) cobre y acetato

f) amonio y cloro

Nomenclatura de compuestos con iones poliatíómicos

Para nombrar los compuestos terciarios y cuaternarios se siguen las reglas discutidas previamente con la diferencia que el ión poliatómico se nombra según su nombre.

EJERCICIO DE PRACTICA 5

Determina el nombre correcto de cada uno de los siguientes compuestos:

a) Zn(NO3)2

b) K2CO3

c) Ba(OH)2

d) Pb(NO3)2

e) Cu(CH3COO)2

f) NH4CH3COO

g) Cu(NO3)2


SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE PRACTICA

EJERCICIOS DE PRACTICA 1

a) 2 átomos de carbono(C), 4 átomos de hidrógeno (H) y 2 átomos de oxígeno (O)- compuesto terciario

b) 1 átomo de hierro (Fe) y 3 átomos de flúor (F) - compuesto binario

c) 1 átomo de sodio (Na), 1 átomo de hidrógeno (H), 1 átomo de carbono (C) y 3 átomos de oxígeno (O) - compuesto cuaternario

d) 1 átomo de plomo (Pb) y 2 átomos de cloro (Cl) - compuesto binario

e) 1 átomo de cobre (Cu), 4 átomos de carbono (C), 6 átomos de hidrógeno (H) y 4 átomos de oxígeno - compuesto cuaternario

f) 1 átomo de níquel (Ni), 2 átomos de oxígeno (O) y 2 átomos de hidrógeno (H) - compuesto terciario

EJERCICIOS DE PRACTICA 2

a) AgBr
b) ZnI2
c) HgI2
d) AlBr3
e) Cs3N
f) BaS
g) Li2O

EJERCICIO DE PRÁCTICA 3

a) cloruro de bario
b) cloruro de potasio
c) pentacloruro de fósforo
d) cloruro de hierro (II) o cloruro ferroso
e) yoduro de mercurio
f) óxido de sodio
g) cloruro de hierro (III) o cloruro férrico

EJERCICIO DE PRACTICA 4

a) CaCO3
b) Cu(NO3)2
c) Zn(NO3)2
d) Ca3(PO4)2
e) Cu(CH3COO)2
f) NH4Cl

EJERCICIO DE PRACTICA 5

a) nitrato de zinc
b) carbonato de potasio
c) hidróxido de bario
d) nitrato de plomo (II)
e) acetato de cobre (II) o acetato cuproso
f) acetato de amonio
g) nitrato de cobre (II) nitrato cuproso



REFERENCIAS

Price, J., Smoot, R., Smith, R. Las Fórmulas Químicas. En Arce, R., Arce de Sanabria, J., Díaz, C. (Ed), Química. Un curso moderno (pp.60-70). Estados Unidos. Merrill

Padilla, I., Torres, V. El Lenguaje de la Química. Nomenclatura Química. En , Química General en el laboratorio (pp. 101-119). Puerto Rico. Riqueña.


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