Ácidos, sales e hidruros: formulación y nomenclatura
En la cocina tienes sal de mesa, $\mathrm{NaCl}$. En el cuarto de lavar tienes cloro blanqueador, cuyo componente activo es $\mathrm{NaClO}$. Los dos llevan sodio y cloro, pero uno se llama cloruro de sodio y el otro hipoclorito de sodio. ¿Qué cambió en el nombre y por qué? Al final de la página lo sabrás explicar.
Este apartado es un repaso de 1.° BGU. Aquí solo hay que saber formular y nombrar, y para eso basta una herramienta: el número de oxidación. Recuerda que en un compuesto neutro la suma de todos los números de oxidación es cero.
Hidruros: el hidrógeno con $-1$ o con $+1$
El hidrógeno puede ganar o ceder un electrón según con quién se combine. Eso da dos familias de hidruros (compuestos de hidrógeno con otro elemento):
| Tipo | Se combina con | N.° de oxidación del H | Ejemplos |
|---|---|---|---|
| Hidruro metálico | un metal (menos electronegativo que el H) | $-1$ | $\mathrm{NaH}$, $\mathrm{CaH_2}$, $\mathrm{AlH_3}$ |
| Hidruro no metálico | un no metal (más electronegativo que el H) | $+1$ | $\mathrm{NH_3}$, $\mathrm{CH_4}$, $\mathrm{H_2O}$ |
Hidruros metálicos. Se escriben $\mathrm{MH_n}$, donde $n$ es el número de oxidación del metal. Se nombran «hidruro de» + metal (con Stock si el metal tiene varios números de oxidación): $\mathrm{NaH}$ es hidruro de sodio, $\mathrm{CaH_2}$ es hidruro de calcio, $\mathrm{FeH_3}$ es hidruro de hierro(III).
Hidruros no metálicos. Casi siempre se usan sus nombres comunes: $\mathrm{NH_3}$ amoníaco, $\mathrm{CH_4}$ metano, $\mathrm{H_2O}$ agua, $\mathrm{PH_3}$ fosfano (o fosfina), $\mathrm{SiH_4}$ silano.
Doménica trabaja con el amoníaco, $\mathrm{NH_3}$, y con el metano, $\mathrm{CH_4}$, dos hidruros no metálicos, y con el hidruro de sodio, $\mathrm{NaH}$, un hidruro…
Doménica trabaja con el amoníaco, $\mathrm{NH_3}$, y con el metano, $\mathrm{CH_4}$, dos hidruros no metálicos, y con el hidruro de sodio, $\mathrm{NaH}$, un hidruro metálico.
- a) Indica en cuál de los tres compuestos el hidrógeno actúa con número de oxidación $-1$ y en cuáles con $+1$.
- b) Nombra $\mathrm{NaH}$ y escribe la fórmula del hidruro de calcio (calcio $+2$).
- c) Explica por qué el hidrógeno puede tener número de oxidación distinto según con qué elemento se combine.
Hidrácidos
Algunos hidruros no metálicos, cuando están disueltos en agua, se comportan como ácidos. Son los hidrácidos. Los forman el hidrógeno ($+1$) con los halógenos (F, Cl, Br, I, con $-1$) y con el azufre, selenio o telurio (con $-2$).
Para la fórmula, cruza los números de oxidación: el del no metal (sin signo) va de subíndice al hidrógeno. Ejemplo: azufre $-2$ → $\mathrm{H_2S}$.
Para el nombre, la raíz del no metal más la terminación -hídrico: «ácido» + raíz + «hídrico».
| Fórmula en agua | Nombre | Fórmula como gas puro |
|---|---|---|
| $\mathrm{HCl(ac)}$ | ácido clorhídrico | $\mathrm{HCl(g)}$: cloruro de hidrógeno |
| $\mathrm{HBr(ac)}$ | ácido bromhídrico | $\mathrm{HBr(g)}$: bromuro de hidrógeno |
| $\mathrm{HF(ac)}$ | ácido fluorhídrico | $\mathrm{HF(g)}$: fluoruro de hidrógeno |
| $\mathrm{H_2S(ac)}$ | ácido sulfhídrico | $\mathrm{H_2S(g)}$: sulfuro de hidrógeno |
Fíjate en que la fórmula es la misma; lo que cambia es el estado. El símbolo (ac) indica que está disuelto en agua y por eso lo llamamos ácido. El jugo gástrico del estómago contiene ácido clorhídrico.
Escribe la fórmula de los siguientes hidrácidos, que se disuelven en agua: ácido clorhídrico, ácido sulfhídrico y ácido bromhídrico. Recuerda que el hidrógeno actúa con…
Escribe la fórmula de los siguientes hidrácidos, que se disuelven en agua: ácido clorhídrico, ácido sulfhídrico y ácido bromhídrico. Recuerda que el hidrógeno actúa con $+1$ y que el cloro, el azufre y el bromo actúan con sus números de oxidación negativos ($-1$, $-2$ y $-1$, respectivamente).
Oxácidos
Los oxácidos contienen hidrógeno, un no metal central y oxígeno. Su fórmula general es $\mathrm{H_aE O_b}$, y se cumple siempre:
$$a\cdot(+1) + n + b\cdot(-2) = 0$$donde $n$ es el número de oxidación del elemento central E. Esta suma sirve para formular y también para averiguar $n$.
Nomenclatura tradicional: «ácido» + raíz del elemento + terminación según el número de oxidación.
| Elemento con… | Terminación |
|---|---|
| un solo número de oxidación | -ico |
| dos números: el menor | -oso |
| dos números: el mayor | -ico |
Ejemplos habituales:
| Fórmula | Nombre | Elemento central |
|---|---|---|
| $\mathrm{HNO_2}$ | ácido nitroso | N ($+3$) |
| $\mathrm{HNO_3}$ | ácido nítrico | N ($+5$) |
| $\mathrm{H_2SO_3}$ | ácido sulfuroso | S ($+4$) |
| $\mathrm{H_2SO_4}$ | ácido sulfúrico | S ($+6$) |
| $\mathrm{H_2CO_3}$ | ácido carbónico | C ($+4$) |
| $\mathrm{H_3PO_4}$ | ácido fosfórico | P ($+5$) |
Los halógenos (Cl, Br, I) tienen cuatro números de oxidación positivos y por eso necesitan dos prefijos más:
| Fórmula | N.° de oxidación del Cl | Nombre |
|---|---|---|
| $\mathrm{HClO}$ | $+1$ | ácido hipocloroso |
| $\mathrm{HClO_2}$ | $+3$ | ácido cloroso |
| $\mathrm{HClO_3}$ | $+5$ | ácido clórico |
| $\mathrm{HClO_4}$ | $+7$ | ácido perclórico |
Nombra los siguientes oxácidos con la nomenclatura tradicional: $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{H_2SO_4}$ y $\mathrm{H_2CO_3}$. Indica en cada caso cuál es el elemento…
Nombra los siguientes oxácidos con la nomenclatura tradicional: $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{H_2SO_4}$ y $\mathrm{H_2CO_3}$. Indica en cada caso cuál es el elemento central que acompaña al hidrógeno y al oxígeno.
Sales binarias
Una sal binaria (o sal simple) tiene un metal y un no metal. Es lo que queda cuando un hidrácido pierde su hidrógeno. La terminación pasa de -hídrico a -uro: ácido clorhídrico → cloruro; ácido sulfhídrico → sulfuro; ácido bromhídrico → bromuro.
Fórmula: se intercambian los números de oxidación (sin signo) y se simplifican si se puede. $\mathrm{Ca^{2+}}$ con $\mathrm{F^-}$ → $\mathrm{CaF_2}$. $\mathrm{Al^{3+}}$ con $\mathrm{S^{2-}}$ → $\mathrm{Al_2S_3}$.
Nombre: «no metal-uro de metal». Si el metal tiene varios números de oxidación, hay que decir cuál. En la nomenclatura de Stock se pone en números romanos entre paréntesis; en la tradicional se usa -oso/-ico:
| Fórmula | Stock | Tradicional |
|---|---|---|
| $\mathrm{NaCl}$ | cloruro de sodio | cloruro de sodio |
| $\mathrm{CaF_2}$ | fluoruro de calcio | fluoruro de calcio |
| $\mathrm{FeCl_2}$ | cloruro de hierro(II) | cloruro ferroso |
| $\mathrm{FeCl_3}$ | cloruro de hierro(III) | cloruro férrico |
La nomenclatura sistemática usa prefijos: $\mathrm{FeCl_3}$ es tricloruro de hierro.
Nombra las siguientes sales simples según la nomenclatura de stock: $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{CaF_2}$ y $\mathrm{FeCl_3}$. Menciona en cada caso cuál es el metal y cuál…
Nombra las siguientes sales simples según la nomenclatura de stock: $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{CaF_2}$ y $\mathrm{FeCl_3}$. Menciona en cada caso cuál es el metal y cuál el no metal.
Oxisales
Una oxisal es lo que queda cuando un oxácido pierde todos sus hidrógenos como $\mathrm{H^+}$. Lo que sobra es un anión complejo, con tantas cargas negativas como hidrógenos perdió.
Los nombres del anión cambian de terminación:
| Ácido | Anión | Sal con $\mathrm{Na^+}$ |
|---|---|---|
| ácido ...ico | ...ato | ...ato de sodio |
| ácido ...oso | ...ito | ...ito de sodio |
| hipo...oso | hipo...ito | hipo...ito de sodio |
| per...ico | per...ato | per...ato de sodio |
Aniones que debes reconocer:
| Anión | Nombre | Anión | Nombre |
|---|---|---|---|
| $\mathrm{NO_3^-}$ | nitrato | $\mathrm{SO_4^{2-}}$ | sulfato |
| $\mathrm{NO_2^-}$ | nitrito | $\mathrm{SO_3^{2-}}$ | sulfito |
| $\mathrm{CO_3^{2-}}$ | carbonato | $\mathrm{PO_4^{3-}}$ | fosfato |
| $\mathrm{ClO^-}$ | hipoclorito | $\mathrm{ClO_3^-}$ | clorato |
| $\mathrm{ClO_4^-}$ | perclorato | $\mathrm{MnO_4^-}$ | permanganato |
La fórmula de la sal sale de neutralizar cargas. Si el anión necesita más de uno, y es complejo, se pone entre paréntesis: $\mathrm{Ca^{2+}}$ con $\mathrm{ClO^-}$ da $\mathrm{Ca(ClO)_2}$, hipoclorito de calcio.
Mateo quiere formular varias oxisales a partir de sus ácidos de origen. Para cada caso, escribe la fórmula del anión que resulta al quitarle todos los hidrógenos al…
Mateo quiere formular varias oxisales a partir de sus ácidos de origen. Para cada caso, escribe la fórmula del anión que resulta al quitarle todos los hidrógenos al ácido y luego la fórmula de la sal con sodio ($\mathrm{Na^+}$):
- a) ácido nítrico, $\mathrm{HNO_3}$.
- b) ácido sulfúrico, $\mathrm{H_2SO_4}$.
- c) ácido fosfórico, $\mathrm{H_3PO_4}$.
Nombra cada sal obtenida.
Kevin analiza el ácido hipocloroso, $\mathrm{HClO}$, el ácido cloroso, $\mathrm{HClO_2}$, el ácido clórico, $\mathrm{HClO_3}$ y el ácido perclórico, $\mathrm{HClO_4}$.…
Kevin analiza el ácido hipocloroso, $\mathrm{HClO}$, el ácido cloroso, $\mathrm{HClO_2}$, el ácido clórico, $\mathrm{HClO_3}$ y el ácido perclórico, $\mathrm{HClO_4}$.
- a) Determina el número de oxidación del cloro en cada ácido.
- b) Explica cómo los prefijos y sufijos (hipo-, per-, -oso, -ico) de la nomenclatura tradicional se relacionan con ese número de oxidación.
- c) Escribe las fórmulas y los nombres de las sales de calcio ($\mathrm{Ca^{2+}}$) derivadas del ácido hipocloroso y del ácido clórico.
- d) Argumenta por qué, al formar las sales, el calcio exige dos aniones del ácido en cada fórmula, y relaciona tu respuesta con la carga total del compuesto.
Neutralización y cómo clasificar un compuesto
Los ácidos, los hidróxidos y las sales están conectados por una reacción: la neutralización.
$$\text{ácido} + \text{hidróxido} \longrightarrow \text{sal} + \text{agua}$$El $\mathrm{H^+}$ del ácido se une al $\mathrm{OH^-}$ del hidróxido y forma agua; el resto del ácido y el metal forman la sal. Ejemplos:
$$\mathrm{HCl(ac) + NaOH(ac) \longrightarrow NaCl(ac) + H_2O(l)}$$ $$\mathrm{H_2SO_4(ac) + 2\,NaOH(ac) \longrightarrow Na_2SO_4(ac) + 2\,H_2O(l)}$$El $\mathrm{H_2SO_4}$ tiene dos hidrógenos y por eso necesita dos $\mathrm{NaOH}$. Es una reacción de doble desplazamiento.
Para clasificar cualquier compuesto de la lista, hazte estas preguntas en orden:
| Si tiene… | Entonces es |
|---|---|
| H + no metal (F, Cl, Br, I, S, Se, Te), en agua | hidrácido |
| H + no metal (N, C, P…), sin oxígeno | hidruro no metálico |
| H + metal | hidruro metálico |
| H + no metal + O | oxácido |
| metal + no metal, sin oxígeno | sal binaria |
| metal + no metal + O (sin H) | oxisal |
Ahora cerramos el gancho: en el $\mathrm{NaCl}$ el cloro es $\mathrm{Cl^-}$ (viene del ácido clorhídrico, de ahí «cloruro»). En el $\mathrm{NaClO}$ el cloro es parte del anión $\mathrm{ClO^-}$, que viene del ácido hipocloroso, de ahí «hipoclorito». Por eso el cloro de lavar y la sal de cocina son compuestos tan distintos.
Sebastián prepara en el colegio una sal mezclando una disolución de ácido clorhídrico con una de hidróxido de sodio. Se obtiene un producto soluble y agua. a) Escribe y…
Sebastián prepara en el colegio una sal mezclando una disolución de ácido clorhídrico con una de hidróxido de sodio. Se obtiene un producto soluble y agua.
- a) Escribe y ajusta la ecuación de la reacción.
- b) Nombra la sal que se forma y clasifica la reacción.
- c) Si en lugar de ácido clorhídrico usara ácido sulfúrico, $\mathrm{H_2SO_4}$, con el mismo hidróxido de sodio, escribe la ecuación ajustada y el nombre de la nueva sal.
Emily recibe la siguiente lista de compuestos para clasificar: $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{KMnO_4}$, $\mathrm{CaH_2}$, $\mathrm{Al_2(SO_4)3}$, $\mathrm{H_3PO_4}$ y…
Emily recibe la siguiente lista de compuestos para clasificar: $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{KMnO_4}$, $\mathrm{CaH_2}$, $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$, $\mathrm{H_3PO_4}$ y $\mathrm{NH_3}$.
- a) Clasifica cada compuesto como hidrácido, oxácido, oxisal, sal binaria o hidruro (metálico o no metálico).
- b) Nombra cada compuesto con la nomenclatura que prefieras (indica cuál usas).
- c) Para el $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$, explica cómo se determina la fórmula a partir del ion aluminio $\mathrm{Al^{3+}}$ y del ion sulfato $\mathrm{SO_4^{2-}}$, y justifica los subíndices usando la neutralidad eléctrica del compuesto.