NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICA PARTE 1 "INTRODUCCIÓN"

Uno de los grandes obstáculos que enfrenta el estudiante de Química es el nombrar los compuestos cuando se tiene su fórmula o bien, dado el nombre, poder escribir su fórmula correcta. Se estudian principalmente tres sistemas de nomenclatura, que son el sistema tradicional, el sistema Stock , también llamado “IUPAC” y el sistema de nomenclatura sistemática.

En todos los casos lo que determina cómo nombrar los compuestos es el tipo de sustancia de que se trata y la valencia o número de oxidación que utilicen los elementos.

Los átomos forman moléculas de compuestos al unirse a otros átomos, para ello realizan transferencias totales o parciales de sus electrones, por ejemplo los elementos del grupo IA de la tabla periódica, suelen ceder uno de sus electrones convirtiéndose en iones que luego se combinan con otros elementos, cuando un elemento cede electrones se dice que es un Metal, y forma iones de carga positiva, es por esta razón que sus números de oxidación son positivos. Por otra parte, los elementos del grupo VII A, suelen aceptar un electrón, cuando un elemento suele recibir uno o más electrones se dice que es un No Metal, y forma iones con carga negativa, de ahí que sus números de oxidación puedan ser negativos.

El número de oxidación  o valencia, señala la cantidad de electrones que cede o recibe  el átomo, si checamos en la tabla periódica por ejemplo al Calcio (Ca) su número de oxidación es 2+, lo cual significa que el Calcio suele ceder dos electrones al formar compuestos; o si vemos al Aluminio su número de oxidación es 3+, eso significa que el Aluminio cede 3 electrones al combinarse con otros elementos, si ahora vemos un No Metal como el Oxígeno su número de oxidación es 2-, lo cual nos dice que un átomo de Oxígeno suele recibir 2 electrones de otro átomo al formar compuestos. Resumiendo, número de oxidación positivo significa ceder electrones, número de oxidación negativo significa recibir electrones.

Ahora veamos cómo se forman las fórmulas de los compuestos, en este texto utilizaré los términos “valencia” y “número de oxidación” como sinónimos:

Si reacciona Calcio (Ca²⁺) con Fósforo (P ^3-) la fórmula del compuesto que se forma se obtiene colocando primero el Metal, que es el Calcio, seguido del No Metal, Fósforo, y después se intercambian valencias de forma que el 2 (ya sin signo) del Calcio pasa como subíndice del Fósforo, y el 3 (ya sin signo) del Fósforo pasa como subíndice del Calcio:

Ca²⁺    +    P^3-   à    Ca₃P₂

La fórmula resultante: Ca₃P₂ indica que una molécula de ese compuesto tiene tres átomos de Calcio y dos átomos de Fósforo.

Ya una vez establecida la fórmula de un compuesto, los subíndices señalan la cantidad de átomos de cada elemento presentes en la molécula.

Si reacciona Magnesio (Mg²⁺) con Oxígeno (O^2-), al colocar los símbolos e intercambiar valencias queda:  Mg₂O₂  , en este caso los subíndices pueden reducirse, pues ambos son divisibles entre dos, quedando: Mg₁O₁ pero el subíndice 1 no se escribe y la fórmula queda: MgO.

Si reacciona Bario (Ba²⁺) con Carbono (C^4-), al colocar juntos los símbolos e intercambiar valencias queda: Ba₄C₂ y los subíndices son divisibles entre 2, quedando: Ba₂C recordemos que el subíndice del Carbono (C) es 1, pero no se escribe.

Cuando los elementos tienen sólo un número de oxidación o valencia, se les conoce como “elementos monovalentes” , tal es el caso de los elementos que forman los grupos IA, IIA, y IIIA  de la tabla periódica y algunos otros como el Zinc (Zn) y la Plata (Ag) por ejemplo.

Cuando los elementos tienen dos o más números de oxidación, se llaman “elementos polivalentes”, como por ejemplo el Fierro o Hierro (Fe) que puede presentar valencia 2+ , ó también 3+, y por lo tanto puede formar dos compuestos diferentes si reacciona con un elemento monovalente.

Si el Fierro con valencia 2+ (Fe²⁺) reacciona con Oxígeno (O^2-) la fórmula del compuesto es: Fe₂O₂ y se simplifica a FeO.

Por otra parte si reacciona Fierro con valencia 3+ (Fe³⁺) con Oxígeno (O^2-) la fórmula del compuesto resultante es: Fe₂O₃ y ya no pueden simplificarse los subíndices.

Entonces vemos que el elemento Fierro (Fe) puede formar 2 compuestos distintos con el Oxígeno (O): FeO y Fe₂O₃ ; a pesar de estar formados por los mismos elementos, éstos dos compuestos son distintos y poseen propiedades y características distintas, por lo tanto es necesario nombrarlos de forma diferente.

El Cloro (Cl) puede presentar hasta cuatro números de oxidación distintos en la tabla periódica: 1+, 3+, 5+, y 7+ de modo que podrá formar cuatro compuestos distintos si reacciona con un elemento monovalente como el Oxígeno, las fórmulas de esos compuestos serían: Cl₂O, Cl₂O_3, Cl₂O₅, Cl₂O₇.

Ya hemos visto como obtener la fórmula de un compuesto cuando conocemos los elementos que lo forman y con qué número de oxidación trabajan,  ahora podemos plantearnos el problema inverso, es decir, dada una fórmula, deducir con qué valencia trabaja cada elemento para formar dicho compuesto, para esto nos ayudaremos de la tabla periódica y del conocimiento del número de oxidación de algunos elementos monovalentes.

Por ejemplo en el óxido de Sodio (Na₂O) es posible determinar a simple vista que el Sodio ha trabajado con 1+ y el Oxígeno con 2- porque se ven esos valores “cruzados” y no hubo simplificación de subíndices.

Ahora, para el FeO podemos proceder del modo siguiente, debemos tomar en cuenta que el Oxígeno es prácticamente monovalente y trabaja con número de oxidación 2- (sólo para formar peróxidos trabaja con 1-) , entonces como la fórmula tiene un átomo de Oxígeno, podemos pensar que hay 2 cargas negativas que se deben equilibrar con 2 cargas positivas, las cuales deberán provenir del único átomo de Fierro, de éste modo, el número de oxidación del Fe en éste compuesto es 2+.

Para el Fe₂O₃ , vemos que hay tres átomos de Oxígeno en la fórmula, cada uno aporta dos cargas negativas, multiplicando (3) (2-) = 6-, tenemos seis cargas negativas, las cuales deben ser equilibradas con seis cargas positivas, como tenemos dos átomos de Fierro, entonces cada uno debe aportar tres cargas positivas para que al multiplicar (2) (3+) = 6+.

Así es como sabremos que para el FeO el Fe usa 2+ de valencia y para el Fe₂O₃ el Fe usa 3+ de valencia.

Determinar los números de oxidación de los elementos en los siguientes compuestos:

a) CO₂ : El Oxígeno siempre usa 2- y como son dos átomos de Oxígeno, (2) (2-) = 4- , el Carbono debe aportar cuatro cargas positivas para equilibrar las cuatro negativas del Oxígeno, entonces como sólo hay un átomo de Carbono, su número de oxidación es 4+; C⁴⁺

b) ZrS₂ : El Azufre (S) presenta varias valencias en la tabla periódica, sin embargo se está combinando con un Metal, por lo que forzosamente su valencia debe ser negativa, y sólo tiene una valencia negativa, que es 2- , como hay dos átomos de Azufre en la fórmula se multiplica (2) (2-) = 4- , estas cuatro cargas negativas deben ser equilibradas por cuatro cargas positivas provenientes del único átomo de Zirconio (Zr), así que la valencia del Zirconio será 4+.

 c) H₃Al : El Hidrógeno usa valencia 1- cuando se combina con un Metal, como en este caso, hay tres átomos de Hidrógeno y al multiplicar: (3) (1-) = 3- hay tres cargas negativas que deben equilibrarse con tres cargas positivas que sólo pueden provenir del átomo de Aluminio. De hecho esa es la única valencia posible para el Aluminio: Al³

d) MnAs₂ : El Manganeso (Mn) presenta múltiples valencias, el Arsénico (As) tiene dos, pero sólo una de ellas es negativa, y por tanto esa es la que debe usar pues se combina con un Metal. La valencia negativa del Arsénico es 3- , como hay dos átomos de Arsénico en la fórmula se multiplica (2) (3-) = 6- y esas seis cargas negativas deben ser equilibradas por seis cargas positivas provenientes del único átomo de Manganeso, así que la valencia del Manganeso es 6+ .

e) H₃PO₄ : Podemos confiar en que conocemos las valencias del Hidrógeno: H¹⁺ y del Oxígeno: O^2- , entonces vemos que hay (4) (2-) = 8- , ocho cargas negativas del Oxígeno y (3) (1+) = 3+ , tres cargas positivas del Hidrógeno, por lo que faltan cinco cargas positivas para tener equilibrio de cargas, las cuales deben provenir del átomo de Fósforo, por lo que el número de oxidación del Fósforo en éste compuesto es 5+ (P⁵⁺).

f) Ti(OH)₄ : Nuevamente usamos 1+ para la valencia del Hidrógeno y 2- para la valencia del Oxígeno, en total hay cuatro átomos de Hidrógeno en la fórmula, y por tanto, cuatro cargas positivas, también hay cuatro átomos de Oxígeno que aportan: (4) (2-) = 8- , ocho cargas negativas, así que para alcanzar el equilibrio de cargas hacen falta cuatro cargas positivas, las cuales serán aportadas por el átomo de titanio (Ti⁴⁺).

g) Na₂SO₄ : El Sodio (Na) es monovalente, sólo usa valencia 1+ , y como hay dos átomos de Sodio en la fórmula, aportan dos cargas positivas, por otra parte hay cuatro átomos de Oxígeno y cada uno aporta dos cargas negativas, (4) (2-) = 8- , hay entonces ocho cargas negativas, por lo que hacen falta seis cargas positivas para alcanzar el equilibrio de cargas, esas seis cargas deben ser aportadas por el átomo de Azufre (S⁶⁺).

Ahora estamos en mejor condición para empezar a nombrar compuestos, primero debemos identificar el tipo de compuesto de que se trata, nos basaremos en los compuestos del Hidrógeno (H¹⁺)  y el Oxígeno (O^2-), los tipos de compuestos que nombraremos son: