Ejercicios: Nomenclatura IUPAC: sustancias simples, iones monoatómicos y compuestos binarios

El hierro de un puente ($\text{Fe}$) y el dióxido de carbono que soltamos al respirar ($\text{CO}_2$): una de las dos es una sustancia simple y la otra es una sustancia compuesta. La figura muestra sus modelos de partículas.

¿Cuál es cuál? Explicá la diferencia entre ambas.

Muchos matafuegos están cargados con el gas $\text{CO}_2$. Nombrándolo con los prefijos griegos (mono-, di-, tri-) según el número de átomos de oxígeno que lleva, ¿cómo se llama este gas?

Usando los prefijos mono-, di- y tri-, escribí la fórmula de estas dos sustancias: monóxido de carbono y dióxido de carbono. ¿Qué diferencia hay entre las dos moléculas?

Cuando un metal se une a un no metal, el compuesto se nombra poniendo primero el no metal con la terminación -uro y después el nombre del metal. Aplicá la regla y nombrá la sal de cocina, $\text{NaCl}$, y también el compuesto $\text{CaS}$.

Cuando un átomo de sodio pierde un electrón se convierte en $\text{Na}^+$. La figura muestra el proceso.

1. a) Explicá qué es un ion.
2. b) ¿El $\text{Na}^+$ tiene carga positiva o negativa?
3. c) ¿Cómo se llama este ion?

Nombrá estos tres iones monoatómicos: $\text{Cl}^-$, $\text{Ca}^{2+}$ y $\text{O}^{2-}$. Pista: los iones positivos conservan el nombre del átomo (por ejemplo, el ion $\text{Na}^+$ se llama ion sodio) y los negativos terminan en -uro (por ejemplo, el ion $\text{S}^{2-}$ se llama ion sulfuro).

El oxígeno ($\text{O}_2$), el nitrógeno ($\text{N}_2$), el hierro ($\text{Fe}$) y el helio ($\text{He}$) son sustancias simples. Fijate en sus fórmulas y decí cuáles de ellas forman moléculas, cuáles están formadas por átomos sueltos y si alguna no encaja en ninguno de los dos casos.

Los compuestos del oxígeno con otro elemento se llaman óxidos y se nombran «óxido de» seguido del nombre del otro elemento. La leche de magnesia de las farmacias contiene $\text{MgO}$: nombrala. Nombrá también el compuesto $\text{Na}_2\text{O}$.

El óxido rojizo que aparece en una bicicleta vieja es $\text{Fe}_2\text{O}_3$, y en él el hierro actúa con valencia $3$. Nombralo de las dos maneras: usando los prefijos mono-, di-, tri- y usando la valencia del hierro escrita entre paréntesis en números romanos.

La fluorita, un mineral de colores vistosos, es $\text{CaF}_2$.

1. a) Nombrá este compuesto (recordá la terminación -uro).
2. b) Ahora a la inversa: escribí la fórmula del sulfuro de sodio, que lleva dos átomos de sodio por cada átomo de azufre.

En tus huesos, el calcio está presente como $\text{Ca}^{2+}$.

1. a) ¿Qué significa ese $2+$?
2. b) ¿Cuántos electrones perdió el átomo de calcio?
3. c) ¿Cómo se llama este ion?

La troilita, un mineral presente en muchos meteoritos, tiene fórmula $\text{FeS}$, y en ella el hierro actúa con valencia $2$.

1. a) Nombrala con la nomenclatura de Stock (la valencia entre paréntesis y en números romanos).
2. b) Nombrala también usando prefijos.

Cuando el hidrógeno se combina con un metal, el compuesto se llama hidruro. Nombrá estos dos compuestos: $\text{NaH}$ y $\text{CaH}_2$.

Relacioná cada fórmula con su nombre correcto:

1. a) $\text{Na}_2\text{O}$
2. b) $\text{CO}_2$
3. c) $\text{FeS}$
4. d) $\text{CaF}_2$

1) sulfuro de hierro(II)

2) dióxido de carbono

3) fluoruro de calcio

4) óxido de sodio

La sal común está formada por iones $\text{Na}^+$ e iones $\text{Cl}^-$ ordenados en una red. La figura muestra un trozo de esa red.

1. a) Explicá por qué hace falta el mismo número de iones de cada tipo para que la sal sea neutra.
2. b) Escribí la fórmula de la sal y razoná por qué no puede ser $\text{Na}_2\text{Cl}$.

El aluminio forma siempre el ion $\text{Al}^{3+}$ y el oxígeno forma el ion $\text{O}^{2-}$.

1. a) Averiguá cuántos iones de cada tipo hacen falta para que la carga total del óxido de aluminio sea cero.
2. b) Escribí la fórmula del óxido de aluminio.

El calcio forma el ion $\text{Ca}^{2+}$ y el flúor forma el ion $\text{F}^-$.

1. a) Razoná cuántos iones fluoruro hacen falta por cada ion calcio para que la carga total sea cero.
2. b) Escribí la fórmula del fluoruro de calcio.
3. c) Nombralo también usando prefijos.

El hierro puede formar dos iones distintos: $\text{Fe}^{2+}$ y $\text{Fe}^{3+}$.

1. a) Escribí la fórmula del óxido de hierro(II), formado por $\text{Fe}^{2+}$ y $\text{O}^{2-}$.
2. b) Escribí la fórmula del óxido de hierro(III).
3. c) Nombrá los dos óxidos usando prefijos.

En la naturaleza existen las sales $\text{NaCl}$ y $\text{CaCl}_2$, pero nunca se ha encontrado una sal $\text{NaCl}_2$. Usá las cargas de los iones $\text{Na}^+$, $\text{Ca}^{2+}$ y $\text{Cl}^-$ para justificar por qué la fórmula $\text{NaCl}_2$ es imposible y las otras dos sí pueden existir.

Clasificá cada sustancia en sustancia simple, óxido, hidruro o sal binaria, y escribí su nombre:

1. a) $\text{O}_2$
2. b) $\text{Na}_2\text{O}$
3. c) $\text{CaH}_2$
4. d) $\text{FeS}$
5. e) $\text{N}_2$
6. f) $\text{MgO}$

El magnesio está en el grupo $2$ de la tabla periódica, igual que el calcio, y el cloro está en el grupo $17$, igual que el flúor.

1. a) Predecí qué ion formará el magnesio y cuál formará el cloro.
2. b) Escribí la fórmula del cloruro de magnesio.
3. c) Explicá de dónde sacaste las cargas que usaste.

En su examen, Amina escribió estos nombres. Corregí cada uno y explicá el error que cometió:

1. a) $\text{NaCl}$: «cloro de sodio»
2. b) $\text{Fe}_2\text{O}_3$: «óxido de hierro(II)»
3. c) $\text{CO}_2$: «monóxido de carbono»

Los prefijos mono-, di-, tri- indican cuántos átomos de cada elemento hay en la fórmula.

1. a) Escribí la fórmula del trióxido de dialuminio.
2. b) Escribí la fórmula del monóxido de carbono.
3. c) El trióxido de dialuminio se llama también, simplemente, óxido de aluminio. Sabiendo que el aluminio solo forma el ion $\text{Al}^{3+}$, razoná por qué en este caso se pueden quitar los prefijos sin que haya confusión.

En el depósito de una fábrica de productos de limpieza hay tres frascos etiquetados como $\text{NaF}$, $\text{CaCl}_2$ y «óxido de cinc».

1. a) Nombrá los compuestos $\text{NaF}$ y $\text{CaCl}_2$.
2. b) Escribí la fórmula del óxido de cinc sabiendo que el cinc forma el ion $\text{Zn}^{2+}$ y el oxígeno el ion $\text{O}^{2-}$.
3. c) Justificá con las cargas de los iones por qué ese óxido no puede tener fórmula $\text{Zn}_2\text{O}$.

Reto del tema. ¿Cuánta química esconden los alimentos de tu cocina? Convertite en auditor químico y redactá un informe científico analizando las sustancias de tu alacena.

1. Exploración química: Identificá en etiquetas tres sustancias reales: una simple (ej. $O_2$ en envases), un ion monoatómico (ej. $F^-$ o $Na^+$ en agua o dentífrico) y un compuesto binario (ej. $NaCl$). Escribí sus fórmulas, sus nombres sistemáticos IUPAC y ubicá sus elementos en la tabla periódica (grupo y período).

2. Laboratorio en casa: Con una balanza de cocina (incertidumbre $\pm 1\text{ g}$), medí la masa de 1, 2, 3, 4 y 5 cucharaditas de sal común ($NaCl$). Registrá los datos en una tabla reflejando la incertidumbre experimental y trazá el gráfico de masa en función del número de cucharaditas.

3. Tratamiento cuantitativo: Calculá la masa molecular del $NaCl$ a partir de las masas atómicas ($M_{\text{Na}} = 23,0\text{ u}$; $M_{\text{Cl}} = 35,5\text{ u}$). A partir de la pendiente de tu gráfico, calculá la masa media de una cucharadita y estimá cuántas unidades fórmula de sal contiene.

Se valorará:

• Corrección en las fórmulas, nomenclatura IUPAC y ubicación en la tabla periódica.

• Rigor en la toma de medidas caseras, expresión de la incertidumbre y trazado del gráfico.

• Precisión en los cálculos de masas atómicas y moleculares aplicados a los datos obtenidos.