Formulación y nomenclatura IUPAC de compuestos inorgánicos
En una ferretería ves «cal apagada», en el baño usas «ácido muriático» y en la cocina echas «sal de Zipaquirá». Los químicos no usan esos nombres de tienda: escriben $\text{Ca(OH)}_2$, $\text{HCl}$ y $\text{NaCl}$. Cada fórmula y cada nombre dicen qué elementos tiene la sustancia y en qué proporción. Al final de esta página podrás leer un nombre y escribir su fórmula, y al revés.
El número de oxidación: la clave de todo
Para formular un compuesto necesitas saber cuántas unidades de carga aporta cada átomo. Esa cantidad se llama número de oxidación.
Piensa en la tabla periódica: los metales del grupo 1 pierden 1 electrón y los del grupo 2 pierden 2. Los halógenos ganan 1. Los números de oxidación salen de ahí. Estas reglas te alcanzan para casi todo el curso:
-
Un elemento solo (Fe, $\text{O}_2$, $\text{Cl}_2$) tiene número de oxidación $0$.
-
El oxígeno es $-2$ (excepto en peróxidos como $\text{H}_2\text{O}_2$, donde es $-1$).
-
El hidrógeno es $+1$ (excepto en hidruros metálicos como NaH, donde es $-1$).
-
Grupo 1: $+1$. Grupo 2: $+2$. Aluminio: $+3$.
-
La suma de los números de oxidación de un compuesto neutro es $0$.
| Metal | Números de oxidación | No metal | Números de oxidación frecuentes |
|---|---|---|---|
| Na, K, Ag | $+1$ | Cl | $-1$, $+1$, $+3$, $+5$, $+7$ |
| Ca, Mg, Zn | $+2$ | S | $-2$, $+4$, $+6$ |
| Al | $+3$ | N | $+1$, $+3$, $+5$ |
| Fe, Co, Ni | $+2$, $+3$ | C | $+2$, $+4$ |
| Cu, Hg | $+1$, $+2$ | P | $+3$, $+5$ |
| Sn, Pb | $+2$, $+4$ | O, H | $-2$ y $+1$ (casi siempre) |
Con ayuda de la tabla periódica puedes ubicar cada grupo:
Para escribir una fórmula se usa la regla del cruce: el número de oxidación de un elemento (sin el signo) pasa a ser el subíndice del otro, y luego se simplifica si se puede.
Por qué funciona: el compuesto debe ser neutro. Con $\text{Al}_2\text{O}_3$ tienes $2\cdot(+3) + 3\cdot(-2) = 0$.
Óxidos: metal u no metal con oxígeno
Un óxido es un compuesto binario de oxígeno ($-2$) con otro elemento. Según ese elemento hay dos familias:
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Óxidos básicos: metal + oxígeno, como $\text{Na}_2\text{O}$ y $\text{CaO}$ (la cal viva).
-
Óxidos ácidos: no metal + oxígeno, como $\text{CO}_2$ y $\text{SO}_3$. También se llaman anhídridos.
Se llaman «básicos» y «ácidos» por lo que producen al reaccionar con agua: el primero da una base (hidróxido) y el segundo un ácido. Lo verás en las dos secciones siguientes.
Cada compuesto se puede nombrar de tres formas:
| Nomenclatura | Cómo se nombra | Ejemplo con $\text{CuO}$ |
|---|---|---|
| Sistemática (prefijos) | prefijo + óxido de + prefijo + elemento | monóxido de cobre |
| Stock | óxido de + elemento + número romano | óxido de cobre(II) |
| Tradicional | óxido + raíz del metal con -oso (menor) o -ico (mayor) | óxido cúprico |
Los prefijos son: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), hexa (6), hepta (7). El «mono» se omite en el primer elemento: se dice «dióxido de carbono», no «monodióxido». En la nomenclatura de Stock, si el elemento tiene un solo número de oxidación (Na, Ca, Al) no hace falta romano: óxido de sodio.
En la tradicional se usa la raíz latina de algunos metales: Fe es ferr- (ferroso, férrico), Cu es cupr- (cuproso, cúprico), Pb es plumb-, Sn es estann-. Si el metal tiene un solo número de oxidación, no lleva sufijo.
Para los óxidos ácidos, la tradicional dice «anhídrido» y usa los sufijos según el número de oxidación del no metal: -oso el menor y -ico el mayor. Si hay cuatro (como en el cloro) se añaden hipo-…-oso (el más bajo) y per-…-ico (el más alto).
| Fórmula | Sistemática | Stock | Tradicional |
|---|---|---|---|
| $\text{K}_2\text{O}$ | monóxido de dipotasio | óxido de potasio | óxido de potasio |
| $\text{Cu}_2\text{O}$ | monóxido de dicobre | óxido de cobre(I) | óxido cuproso |
| $\text{PbO}_2$ | dióxido de plomo | óxido de plomo(IV) | óxido plúmbico |
| $\text{SO}_2$ | dióxido de azufre | óxido de azufre(IV) | anhídrido sulfuroso |
| $\text{SO}_3$ | trióxido de azufre | óxido de azufre(VI) | anhídrido sulfúrico |
Nombra los siguientes óxidos con la nomenclatura IUPAC (estequiométrica, con prefijos) y con la tradicional: $Na_2O$, $CaO$ y $Fe_2O_3$. Indica en cada caso el número de…
Nombra los siguientes óxidos con la nomenclatura IUPAC (estequiométrica, con prefijos) y con la tradicional: $Na_2O$, $CaO$ y $Fe_2O_3$. Indica en cada caso el número de oxidación del metal.
Hidróxidos y ácidos
Los óxidos reaccionan con el agua y dan dos nuevas familias de compuestos.
Hidróxidos
Un óxido básico más agua da un hidróxido: un metal unido a uno o más iones hidróxido $\text{OH}^-$ (carga $-1$). Su fórmula general es $\text{M(OH)}_n$, donde $n$ es el número de oxidación del metal.
$$\text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2$$El grupo $\text{OH}$ es una unidad: cuando hay más de uno se escribe entre paréntesis. La soda cáustica (NaOH) destapa tuberías y la cal apagada $\text{Ca(OH)}_2$ se usa en construcción. La leche de magnesia es $\text{Mg(OH)}_2$.
| Fórmula | Sistemática | Stock | Tradicional |
|---|---|---|---|
| $\text{NaOH}$ | hidróxido de sodio | hidróxido de sodio | hidróxido de sodio |
| $\text{Mg(OH)}_2$ | dihidróxido de magnesio | hidróxido de magnesio | hidróxido de magnesio |
| $\text{Cu(OH)}_2$ | dihidróxido de cobre | hidróxido de cobre(II) | hidróxido cúprico |
| $\text{Al(OH)}_3$ | trihidróxido de aluminio | hidróxido de aluminio | hidróxido de aluminio |
Ácidos
Hay dos tipos.
Hidrácidos: hidrógeno + no metal (sin oxígeno), como $\text{HCl}$, $\text{HF}$ y $\text{H}_2\text{S}$. Cuando están disueltos en agua se llaman «ácido» + raíz + -hídrico: $\text{HCl}_{(ac)}$ es ácido clorhídrico, el principal componente del ácido muriático que se vende en las ferreterías. $\text{H}_2\text{S}$ en agua es ácido sulfhídrico. Puros (gaseosos) se nombran con -uro: cloruro de hidrógeno.
Oxácidos: hidrógeno + no metal + oxígeno, $\text{H}_a\text{X}\text{O}_b$. Se obtienen de un óxido ácido más agua:
$$\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4$$El nombre tradicional usa los mismos sufijos del anhídrido que lo origina: -oso y -ico, con hipo- y per- cuando hay cuatro.
| Fórmula | Número de oxidación del no metal | Tradicional | Stock (nombre sistemático) |
|---|---|---|---|
| $\text{HClO}$ | $+1$ | ácido hipocloroso | oxoclorato(I) de hidrógeno |
| $\text{HClO}_2$ | $+3$ | ácido cloroso | dioxoclorato(III) de hidrógeno |
| $\text{HClO}_3$ | $+5$ | ácido clórico | trioxoclorato(V) de hidrógeno |
| $\text{HClO}_4$ | $+7$ | ácido perclórico | tetraoxoclorato(VII) de hidrógeno |
| $\text{H}_2\text{SO}_3$ | $+4$ | ácido sulfuroso | trioxosulfato(IV) de dihidrógeno |
| $\text{H}_2\text{SO}_4$ | $+6$ | ácido sulfúrico | tetraoxosulfato(VI) de dihidrógeno |
| $\text{HNO}_3$ | $+5$ | ácido nítrico | trioxonitrato(V) de hidrógeno |
| $\text{H}_2\text{CO}_3$ | $+4$ | ácido carbónico | trioxocarbonato(IV) de dihidrógeno |
| $\text{H}_3\text{PO}_4$ | $+5$ | ácido fosfórico | tetraoxofosfato(V) de trihidrógeno |
La IUPAC acepta los nombres tradicionales de los ácidos más comunes, por eso en el colegio el nombre que más se usa es «ácido sulfúrico». El nombre sistemático lo puedes consultar en la tabla.
Escribe la fórmula química de estos tres compuestos: hidróxido de calcio, ácido sulfúrico y cloruro de sodio. Indica a qué función química pertenece cada uno (hidróxido,…
Escribe la fórmula química de estos tres compuestos: hidróxido de calcio, ácido sulfúrico y cloruro de sodio. Indica a qué función química pertenece cada uno (hidróxido, ácido o sal).
Sales: lo que queda cuando un ácido pierde su hidrógeno
Una sal es un compuesto iónico formado por un catión metálico y un anión que viene de un ácido. Se puede ver como un ácido en el que el hidrógeno fue reemplazado por un metal.
Hay dos grupos:
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Sales binarias (sin oxígeno): vienen de un hidrácido. Su nombre termina en -uro: $\text{NaCl}$, cloruro de sodio; $\text{FeS}$, sulfuro de hierro(II).
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Oxisales: vienen de un oxácido. El sufijo cambia: ácido -oso pasa a -ito, y ácido -ico pasa a -ato.
| Ácido | Anión | Nombre del anión |
|---|---|---|
| ácido clorhídrico | $\text{Cl}^-$ | cloruro |
| ácido sulfhídrico | $\text{S}^{2-}$ | sulfuro |
| ácido nítrico | $\text{NO}_3^-$ | nitrato |
| ácido nitroso | $\text{NO}_2^-$ | nitrito |
| ácido sulfúrico | $\text{SO}_4^{2-}$ | sulfato |
| ácido sulfuroso | $\text{SO}_3^{2-}$ | sulfito |
| ácido carbónico | $\text{CO}_3^{2-}$ | carbonato |
| ácido fosfórico | $\text{PO}_4^{3-}$ | fosfato |
| ácido hipocloroso | $\text{ClO}^-$ | hipoclorito |
| ácido clórico | $\text{ClO}_3^-$ | clorato |
Para nombrar una sal, dices el anión y luego el metal con su número de oxidación (Stock) o con -oso/-ico (tradicional):
| Fórmula | Stock | Tradicional |
|---|---|---|
| $\text{FeCl}_3$ | cloruro de hierro(III) | cloruro férrico |
| $\text{CaCO}_3$ | carbonato de calcio | carbonato de calcio |
| $\text{Cu(NO}_3)_2$ | nitrato de cobre(II) | nitrato cúprico |
| $\text{FeSO}_4$ | sulfato de hierro(II) | sulfato ferroso |
También existe la nomenclatura sistemática con prefijos, que cuenta los átomos de cada elemento.
En las sales binarias se ponen los prefijos en el no metal y en el metal: $\text{FeCl}_3$ es «tricloruro de hierro» y $\text{Fe}_2\text{S}_3$ es «trisulfuro de dihierro».
En las oxisales se usan los prefijos en el anión (bis-, tris-, tetraquis- si el anión ya lleva prefijo) y, para el metal, el prefijo di-, tri-… según los átomos que haya:
| Fórmula | Sistemática |
|---|---|
| $\text{CaCO}_3$ | trioxocarbonato(IV) de calcio |
| $\text{FeSO}_4$ | tetraoxosulfato(VI) de hierro |
| $\text{Cu(NO}_3)_2$ | bis[trioxonitrato(V)] de cobre |
| $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$ | tris[tetraoxosulfato(VI)] de dialuminio |
En el colegio se usa más Stock con el nombre del anión (sulfato de hierro(II)), pero debes saber leer y escribir las tres formas.
Para formular, usa el cruce con el catión y el anión. Si el anión tiene varios átomos y su subíndice es mayor que 1, va entre paréntesis.
Clasifica cada sustancia como óxido básico, óxido ácido, hidróxido, ácido o sal: $CO_2$, $KOH$, $HNO_3$, $MgO$, $NaCl$ y $H_2SO_4$. Escribe al lado de cada una la razón…
Clasifica cada sustancia como óxido básico, óxido ácido, hidróxido, ácido o sal: $CO_2$, $KOH$, $HNO_3$, $MgO$, $NaCl$ y $H_2SO_4$. Escribe al lado de cada una la razón de tu clasificación.
Nombra cada uno de los siguientes compuestos con la nomenclatura IUPAC y, cuando exista, con la tradicional: $Fe(OH)3$, $H_2CO_3$, $CuSO_4$ y $Al_2(SO_4)3$. Indica el…
Nombra cada uno de los siguientes compuestos con la nomenclatura IUPAC y, cuando exista, con la tradicional: $Fe(OH)_3$, $H_2CO_3$, $CuSO_4$ y $Al_2(SO_4)_3$. Indica el número de oxidación del metal o del elemento central en cada caso.
Escribe la fórmula de cada compuesto: a) pentaóxido de dinitrógeno, b) hidróxido de hierro(II), c) ácido fosfórico, d) nitrato de plata, e) carbonato de calcio (el…
Escribe la fórmula de cada compuesto:
- a) pentaóxido de dinitrógeno,
- b) hidróxido de hierro(II),
- c) ácido fosfórico,
- d) nitrato de plata,
- e) carbonato de calcio (el componente principal de la caliza).
Verifica que la suma de las cargas en cada fórmula sea cero.
De un compuesto a otro y de la composición a la fórmula
Las cuatro funciones químicas están conectadas. Un metal con oxígeno da un óxido básico, que con agua da un hidróxido. Un no metal con oxígeno da un óxido ácido, que con agua da un ácido. Cuando un ácido y un hidróxido se encuentran, se forma una sal y agua (neutralización).
Con la ecuación escrita puedes ver cómo cambian los coeficientes:
Del porcentaje de masa a la fórmula
A veces solo conoces la composición de un compuesto. La fórmula empírica da la proporción más sencilla de átomos y se obtiene así:
-
Supón 100 g de muestra, para que los porcentajes sean gramos.
-
Convierte cada masa a moles dividiéndola entre su masa atómica.
-
Divide todos los moles entre el menor.
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Si no te dan números enteros, multiplica por 2, 3… hasta lograrlo.
El trióxido de azufre ($SO_3$) es un contaminante que, al reaccionar con el agua de lluvia, contribuye a la lluvia ácida. Escribe la ecuación en la que $SO_3$ reacciona…
El trióxido de azufre ($SO_3$) es un contaminante que, al reaccionar con el agua de lluvia, contribuye a la lluvia ácida. Escribe la ecuación en la que $SO_3$ reacciona con agua para formar un ácido, y luego la ecuación en la que ese ácido reacciona con hidróxido de sodio para formar una sal y agua. Nombra con IUPAC todas las sustancias que participan.
Un óxido de hierro, presente en el óxido rojo que se forma en las láminas oxidadas, contiene 69,9 % de hierro y 30,1 % de oxígeno en masa. Usa las masas atómicas Fe =…
Un óxido de hierro, presente en el óxido rojo que se forma en las láminas oxidadas, contiene 69,9 % de hierro y 30,1 % de oxígeno en masa. Usa las masas atómicas Fe = 55,8 y O = 16,0.
- a) Determina su fórmula empírica y nómbralo con nomenclatura IUPAC y tradicional.
- b) Escribe las fórmulas y los nombres del hidróxido y del sulfato que forma el hierro con ese mismo número de oxidación.
- c) Explica por qué la fórmula no puede ser $FeO$ aunque ambos compuestos contengan solo hierro y oxígeno.
Un estudiante escribió las siguientes fórmulas en su cuaderno, pero algunas están mal: hidróxido de calcio: $Ca(OH)$ sulfato de sodio: $Na(SO_4)$ nitrato de aluminio:…
Un estudiante escribió las siguientes fórmulas en su cuaderno, pero algunas están mal:
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hidróxido de calcio: $Ca(OH)$
-
sulfato de sodio: $Na(SO_4)$
-
nitrato de aluminio: $Al(NO_3)_2$
-
óxido de hierro(II): $Fe_2O_2$
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ácido clorhídrico: $H_2Cl$
Para cada una, argumenta si es correcta o no usando los números de oxidación, escribe la fórmula correcta y nómbrala con nomenclatura IUPAC.
Vuelve al principio: $\text{Ca(OH)}_2$ es un hidróxido de calcio (se usa como cal apagada), $\text{HCl}$ es ácido clorhídrico (el del ácido muriático) y $\text{NaCl}$ es cloruro de sodio. Cada nombre indica la función química y el número de oxidación de cada elemento.