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La materia · Elementos y compuestos

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

La leche de magnesia que tomas para la acidez, la sal que le echas a los tamales y el óxido de un portón en Puerto Barrios tienen nombres que no son casualidad: «óxido de magnesio», «cloruro de sodio», «óxido de hierro(III)». ¿Qué reglas fijas, iguales en todo el mundo, permiten pasar de una fórmula a su nombre y viceversa?

Sustancias simples

Un clavo de hierro y el oxígeno de un tanque de hospital nacional tienen algo en común: están formados por átomos de una sola clase. ¿Cómo se nombran estos materiales que no se pueden descomponer en otras sustancias?

Comparación entre átomos de hierro (Fe), agrupados sin formar moléculas, y una molécula de oxígeno (O₂) con dos átomos unidos: ejemplos de sustancias simples. Hierro Fe Fe Fe hierro (Fe): átomos sueltos cada átomo es independiente Oxígeno O O oxígeno (O₂): molécula dos átomos O unidos

Las sustancias simples formadas por átomos sueltos se nombran igual que el elemento: hierro, helio. Si forman moléculas, un prefijo indica cuántos átomos tiene cada molécula: $\text{O}_2$ es dioxígeno (o, simplemente, oxígeno), $\text{N}_2$ es dinitrógeno y $\text{O}_3$ es trioxígeno (ozono). El subíndice de la fórmula te dice si hay moléculas ($\text{O}_2$ tiene dos átomos por molécula) o átomos sueltos ($\text{Fe}$, $\text{He}$).

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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…

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.

Fe Fe Fe Fe Fe Fe hierro (Fe) O C O O C O dióxido de carbono (CO₂)

¿Cuál es cuál? Explica la diferencia entre ambas.

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El oxígeno ($\text{O}2$), el nitrógeno ($\text{N}2$), el hierro ($\text{Fe}$) y el helio ($\text{He}$) son sustancias simples. Fíjate en sus fórmulas y di cuáles de…

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

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Iones monoatómicos

Un átomo que gana o pierde electrones se convierte en un ion, y ese ion tiene su propio nombre.

Un átomo de sodio neutro (Na) con 11 protones pierde un electrón y se convierte en el ion sodio Na⁺, con carga +1. 11p⁺ Na átomo neutro e− pierde 1 e− 11p⁺ Na⁺ ion sodio, carga +1

Compuestos binarios: metal y no metal

Un compuesto binario está formado por dos elementos. El caso más común une un metal con un no metal, y se nombra primero el no metal (con -uro) y después el metal.

Nombres con prefijos griegos

Hay una segunda forma de nombrar un compuesto binario: los prefijos griegos indican cuántos átomos de cada elemento hay en la fórmula.

Modelos de las moléculas de monóxido de carbono (un carbono unido a un oxígeno) y de dióxido de carbono (un carbono entre dos oxígenos, en línea recta). C O CO monóxido de carbono O C O CO₂ dióxido de carbono

Metales con más de un ion: nomenclatura de Stock

Algunos metales, como el hierro, forman más de un ion distinto ($\text{Fe}^{2+}$ o $\text{Fe}^{3+}$). Entonces hay que decir cuál de los dos aparece en el compuesto.

Dos óxidos de hierro: FeO, con un ion Fe²⁺ por cada ion óxido, y Fe₂O₃, con dos iones Fe³⁺ y tres iones óxido. El número de oxidación del hierro se escribe en números romanos: (II) y (III). FeO Fe₂O₃ O²⁻ Fe²⁺ O²⁻ Fe³⁺ O²⁻ Fe³⁺ O²⁻ óxido de hierro(II) óxido de hierro(III) número de oxidación +2 → (II) número de oxidación +3 → (III)

Por qué los compuestos son neutros

La sal de mesa está hecha de iones positivos y negativos, pero un salero no da descargas eléctricas al tocarlo. ¿Cómo se combinan esos iones para que el conjunto no tenga carga?

En un cristal de sal los iones $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$ se ordenan en una red, alternados. Cada $\text{Na}^+$ aporta $+1$ y cada $\text{Cl}^-$ aporta $-1$. Para que la suma sea cero, la carga positiva total debe ser igual a la carga negativa total. Como $\text{Na}^+$ y $\text{Cl}^-$ tienen cargas del mismo tamaño, basta un ion de cada tipo: la fórmula $\text{NaCl}$ indica esa proporción $1:1$. Con cargas distintas, como $\text{Al}^{3+}$ y $\text{O}^{2-}$, el número de iones de cada tipo no es el mismo.

Compensación de cargas entre dos iones Al³⁺ y tres iones O²⁻ para obtener la fórmula neutra Al₂O₃. Al³⁺ Al³⁺ O²⁻ O²⁻ O²⁻ +6 y −6 se cancelan: Al₂O₃

De los iones (y de la Tabla periódica) a la fórmula

Para escribir una fórmula necesitas conocer las cargas. Cuando el nombre las da, basta usarlas. Cuando no, la Tabla periódica ayuda con los elementos representativos: los elementos de un mismo grupo forman iones con la misma carga.

Grupo Ion que suele formar Ejemplos
1A $1+$ $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$
2 $2+$ $\text{Mg}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$
16 $2-$ $\text{O}^{2-}$, $\text{S}^{2-}$
17 $1-$ $\text{F}^-$, $\text{Cl}^-$

¿Por qué? Los elementos de un grupo tienen el mismo número de electrones de valencia, y pierden o ganan los necesarios para parecerse al gas noble más cercano. Eso lo verás con más detalle al estudiar la estructura del átomo.

Clasifica, corrige y practica

Con todo lo anterior puedes clasificar una sustancia y nombrarla.

Resumen

Vuelve al principio: la leche de magnesia es $\text{MgO}$ (óxido de magnesio), la sal es $\text{NaCl}$ (cloruro de sodio) y el óxido del portón es $\text{Fe}_2\text{O}_3$ (óxido de hierro(III)). Cada nombre sale de las reglas de esta página.

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