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1 Química I Fundamentos de Química Formulación y nomenclatura 2023 Docentes : Dra. Roxana Cabana, Ing. Luciana Cachullani, Ing. Elda Cormenzana, Lic. Lorena Enríquez, Ing. Silvina Muhana Senn Introducción a la química Tabla periódica de los elementos Familia de compuesto químicos Estado de oxidación Reglas para nombrar los compuestos Casos especiales Formulación y nomenclatura 2 ¿Qué es la química? Es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, como así también, los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. ¿ Qué fenómenos estudiaremos? Enlaces químicos La luz (onda-partícula) Reacciones REDOX Termodinámica y las leyes de los gases 3 Tabla periódica 4 Tabla periódica de los elementos III A IV A V A VI A VII A VIII AI A IIA GRUPOS PE RI O D O S 5 Tabla periódica de los elementos ¿ Qué información podemos obtener de la tabla periódica? 6 ¿Qué es el estado o número de oxidación de un elemento? El estado de oxidación es un número acompañado de un signo positivo o negativo que nos brinda la siguiente información El número indica la cantidad de electrones que ese átomo puso en juego durante la unión química. El signo nos da información sobre las características del enlace. a) Si es positivo (+) el átomo perdió electrones (unión iónica) o si comparte electrones (unión covalente) es el elemento de menor electronegatividad. b) Si es negativo (-) el átomo ganó electrones (unión iónica) o si comparte electrones (unión covalente) es el más electronegativo Estado de oxidación Ejemplos de estados de oxidación de un elemento 2+ O CaOCa 2- 7 OXIDOS HIDRUROS HIDRÓXIDOS ACIDOS SALES Óxidos No metálicos (Óxidos Ácidos): No metal-Oxigeno: NoMe O Óxidos Metálicos (Óxidos Básicos): Metal-Oxigeno: Me O Metal (Oxigeno-Hidrogeno): Me OH Hidrogeno No metal Oxigeno: H NoMe O BINARIAS: Metal No metal: Me NoMe TERNARIAS: Metal No metal Oxigeno: Me NoMe O CUATERNARIAS: Metal Hidrogeno No metal Oxigeno: Me H NoMe O Familias de compuestos Hidruros No metálicos (Hidrácidos): No metal-Hidrógeno : H NoMe Hidruros Metálicos: Metal Hidrogeno: Me H Ion oxidrilo OH- ó hidroxilo HO- 8 Nomenclatura química Es la manera de nombrar a los compuestos químicos. IUPAC. Se aceptan tres tipos de nomenclaturas para los compuestos inorgánicos Nomenclatura por atomicidad Cl2O3 Trióxido de dicloro Utiliza prefijos: mono_, di_, tri_, etc.; al nombre de los elementos que forman el compuesto, Nomenclatura de stock Cl2O3 Óxido de cloro (III) Utiliza números romanos al final del nombre del elemento principal para identificar el estado de oxidación con el que actúa, Nomenclatura por atomicidad Nomenclatura por numerales de stock Nomenclatura tradicional 9 Nomenclatura química Nomenclatura tradicional Ejemplo: CLORO: Tiene 4 estados de oxidación positivos 1, 3, 5 y 7 óxido clor1º Estado de oxidación: hipo óxido cloroso2º Estado de oxidación: óxido clórico3º Estado de oxidación: óxido clór4º Estado de oxidación: per oso ico Nombre del elemento principal 10 PARA RECORDAR ¡ Importante ! 1- Las sustancias simples tienen número de oxidación = 0 Cl2, Na°, S8 2- El H presenta número de oxidación +1 (HCl) , excepto cuando forma hidruros metálicos -1 (NaH) 3- El O presenta número de oxidación -2 (Na2O) , excepto cuando forma peróxidos (-1) superóxidos -1/2 (Na O2) 4- Los elementos del grupo 1, número de oxidación +1 Na(OH) , los del grupo 2, número de oxidación +2 Ca(OH)2. 5- El F, número de oxidación -1 y es el más electronegativo HF 6- Los elementos Cl, Br y I, habitualmente número de oxidación -1 en compuestos binarios. Excepto en los óxidos y compuestos ternarios, que presentan estados de oxidación +1, +3, +5 +7. 7- En compuestos neutros, la suma de los números de oxidación multiplicados por sus respectivas atomicidades debe se igual a cero. 11 12 Reglas para determinar el estado de oxidación ¿Cómo podemos saber, con qué estado de oxidación está actuando un elemento cuando vemos una fórmula química? Existen REGLAS que nos servirán de ayuda: Conocer los estados de oxidación de los elementos recurrir a la tabla periódica para ello. Debido a que la mayoría de los compuestos tienen “H” y “O”, tenemos la mitad del problema resuelto, ya que: H estado de oxidación +1 O estado de oxidación -2 La carga eléctrica total del compuesto neutro debe ser igual a cero Considerar la cantidad de cada elemento que constituye el compuesto 13 Ejemplo: determinar el estado de oxidación MnO2 ? O -2 = 0 +4 Mn -4 +4 0 1(Mn).(+4) + 2(O).(-2) = 0Verif.: 2 . (-2) = -4 H2SO3 ? H +1 O -2 2.H 3.O -4 = 0 +4 S -4 +4 0 2(H).(+1) + 1(S).(+4) + 3(O).(-2) = 0Verif.: 2 . (+1) = +2 3 . (-2) = -6 14 Nomenclatura química Fórmula General MHm Tradicional hidruro de Metal hidruro Metaloso hidruro Metalico Ejemplos NaH hidruro de sodio CaH2 hidruro de calcio PbH2 hidruro plumboso FeH3 hidruro férrico COMPUESTOS BINARIOS •Hidruros metálicos: formados por un metal (M) e hidrógeno con número de oxidación –1 15 Ca y H -1+2 1 2 CaH2_ Ca H Nomenclatura química COMPUESTOS BINARIOS •Hidruros no metálicos (hidrácidos): formados por un no metal (X) e hidrógeno con número de oxidación +1 Fórmula General9 HmX Estado gaseoso En solución acuosa NoMetal uro de hidrógeno Ácido No metalhídrico Ejemplos HF Fluoruro de hidrógeno Ácido fluorhídrico HCl Cloruro de hidrógeno Ácido clorhídrico H2S Sulfuro de hidrógeno Ácido sulfhídrico H2Se Seleniuro de hidrógeno Ácido selenhídrico 16 H y F +1+1 H F 1 1 HF_ _ XHm Nombre de fantasía BH3 Borano CH4 Metano SiH4 Silano NH3 Amoniaco PH3 Fosfina AsH3 Arsina SbH3 Estibina Otros hidruros no metálicos no tienen carácter acido cuando se los coloca en agua y se les da nombre de fantasía y su fórmula se escribe al revés. Nomenclatura química Hidruros no metálicos especiales 17 Nomenclatura química Fórmula General MnOm Tradicional Por Atomicidad Numerales. de Stock Óxido de Metal Óxido Metaloso Óxido Metalico (prefijo)óxido de (prefijo) Metal Óxido de Metal (m) Ejemplos K2O Óxido de potasio monóxido de dipotasio Óxido de potasio Cu2O Óxido cuproso monóxido de dicobre Óxido de cobre (I) FeO Óxido ferroso monóxido de monohierro Óxido de hierro (II) Fe2O3 Óxido férrico trióxido de dihierro Óxido de hierro (III) •Óxidos metálicos (o básicos): formados por un metal (M) y oxígeno con número de oxidación –2 Metal + O2 18 Ca y O -2+2 Ca O 2 2 CaO/ / Nomenclatura química PERÓXIDOS: Son óxidos que tiene 1 átomo más de oxígeno. Forman peróxidos el H y los Metales con estado de oxidación +1 y/o +2 y el oxígeno actúa con estado de oxidación -1. Peróxidos NaO2 Na2O2 Superóxidos Na: +1 / O: -1 Na: +1 / O: -½ Peróxidos y superóxidos SUPERÓXIDOS: Son óxidos que tiene 1 átomo más de oxígeno. Forman superóxidos los Metales con estado de oxidación +1 y el oxígeno actúa con estado de oxidación -1/2. 19 Nomenclatura química Fórmula General XnOm Tradicional Por Atomicidad Numerales de Stock Óxido hipoNoMetaloso Óxido NoMetaloso Óxido NoMetalico Óxido per NoMetalico (prefijo)óxido de (prefijo)NoMetal Óxido de No Metal (n) Ejemplos SO2 Óxido sulfuroso Dióxido de azufre Óxido de azufre (IV) N2O5 Óxido nítrico Pentóxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (V) Cl2O Óxido hipocloroso Monóxido de dicloro Óxido de cloro (I) Cl2O3 Óxido cloroso Trióxido de dicloro Óxido de cloro (III) Cl2O5 Óxido clórico Pentóxido de dicloro Óxido de cloro (V) Cl2O7 Óxido perclórico Heptóxido de dicloro Óxido de cloro (VII) •Óxidos no metálicos (ú oxoácidos): formados por un no metal (X) y oxígeno con número de oxidación –2. •También llamados anhídridos. No Metal + O2 20 S y O -2+4 S O SO22 4 Nomenclatura química •Sales binarias: formados por un elementometálico (M) y un elemento •no metálico (X) Metal + NoMetal 21 Fórmula General MnXm Tradicional Por Atomicidad Nrales. de Stock No Metaluro de Metal No Metaluro Metal oso No Metaluro Metalico (prefijo) No Metal uro de (prefijo) Metal No Metal uro de Metal(m) Ejemplos NaCl Cloruro de sodio Cloruro de sodio Cloruro de sodio BaBr2 Bromuro de bario Dibromuro de bario Bromuro de bario K2S Sulfuro de potasio Sulfuro de dipotasio Sulfuro de potasio CoS Sulfuro cobaltoso Sulfuro de cobalto Sulfuro de cobalto (II) Co2S3 Sulfuro cobáltico Trisulfuro de dicobalto Sulfuro de cobalto (III) PbBr2 Bromuro plumboso Dibromuro de plomo Bromuro de plomo (II) Ba Br -1+2 Ba Br BaBr21 2 Compuestos ternarios Na2O + H2O --> 2 NaOH Na:+1; OH:-1 Hidróxidos: Óxido Básico + H2O Fórmula General M (OH)m Hidróxido de Metal Hidróxido Metaloso Hidróxido Metalico Ejemplos KOH Hidróxido de potasio Cu(OH)2 Hidróxido cúprico CuOH Hidróxido cuproso Fe(OH)2 Hidróxido ferroso Fe(OH)3 Hidróxido férrico 22 Compuestos ternarios Na2O + H2O --> 2 NaOH Na:+1; OH:-1 Hidróxidos: Óxido Básico + H2O Fórmula General M (OH)m Hidróxido de Metal Hidróxido Metaloso Hidróxido Metalico Ejemplos KOH Hidróxido de potasio Cu(OH)2 Hidróxido cúprico CuOH Hidróxido cuproso Fe(OH)2 Hidróxido ferroso Fe(OH)3 Hidróxido férrico 23 Compuestos ternarios Na2O + H2O --> 2 NaOH Na:+1; OH:-1 Hidróxidos: Óxido Básico + H2O Fórmula General M (OH)m Hidróxido de Metal Hidróxido Metaloso Hidróxido Metalico Ejemplos KOH Hidróxido de potasio Cu(OH)2 Hidróxido cúprico CuOH Hidróxido cuproso Fe(OH)2 Hidróxido ferroso Fe(OH)3 Hidróxido férrico 24 Compuestos ternarios Ácidos (oxoácidos): Óxido ácido + H2O SO3 + H2O --> H2SO4 S:+6; O:-2; H:+1 Fórmula General HaXOb Ácido hipoNoMetaloso Ácido NoMetaloso Ácido NoMetalico Ácido perNoMetalico Ejemplos H2SO3 Ácido sulfuroso HNO3 Ácido nítrico HClO Ácido hipocloroso HClO2 Ácido cloroso HClO3 Ácido clórico HClO4 Ácido perclórico 25 Ejemplo: Nombrar al ácido H2SO3 ? H +1 O -2 2.H 3.O -4 = 0 S +4 -4 +4 0 2(H).(+1) + 1(S).(+4) + 3(O).(-2) = 0 Verif.: 2 . (+1) = +2 3 . (-2) = -6 ¿Cómo lo nombramos? S -2 +4 +6 Tiene 2 estados de oxidación positivos más comunes y está actuando con el 1º de ellos Ácido sulfuroso 26 Compuestos ternarios Ácidos (oxoácidos): Óxido ácido + H2O SO3 + H2O --> H2SO4 S:+6; O:-2; H:+1 Fórmula General HaXOb Ácido hipoNoMetaloso Ácido NoMetaloso Ácido NoMetalico Ácido perNoMetalico Ejemplos H2SO3 Ácido sulfuroso HNO3 Ácido nítrico HClO Ácido hipocloroso HClO2 Ácido cloroso HClO3 Ácido clórico HClO4 Ácido perclórico 27 Compuestos ternarios Ácidos (oxoácidos): Óxido ácido + H2O SO3 + H2O --> H2SO4 S:+6; O:-2; H:+1 Fórmula General HaXOb Ácido hipoNoMetaloso Ácido NoMetaloso Ácido NoMetalico Ácido perNoMetalico Ejemplos H2SO3 Ácido sulfuroso HNO3 Ácido nítrico HClO Ácido hipocloroso HClO2 Ácido cloroso HClO3 Ácido clórico HClO4 Ácido perclórico 28 Compuestos ternarios Casos especiales de oxoácidos (P, As, Sb, Si, Cr, Te, Se, S) Pueden combinarse con más de una molécula de agua No Metal con número de oxidación Impar Fórmula No metal con número de oxidación Par Fórmula META 1 OXIDO + 1 H2O META 1 OXIDO + 1 H2O PIRO (di) 1 OXIDO + 2 H2O PIRO (di) 2 OXIDO + 1 H2O ORTO 1 OXIDO + 3 H2O ORTO 1 OXIDO + 2 H2O Casos particulares del Fósforo y el Azufre P2O3 + 2 H2O H4P2O5 P: +3; +5 Ácido pirofosforoso Óxido fosforoso 2 SO2 + 1 H2O H2S2O5 S: +4; +6 Ácido pirosulfuroso Óxido sulfuroso 29 Casos especiales de oxoácidos 30 No Metal con número de oxidación Impar HaNoMetalcO META H1 PIRO (di) H4 NoMetal2 ORTO H3 Casos especiales de oxoácidos 31 No metal con núm de oxidación Par HaNoMetalcO META H2 PIRO (di) H2 NoMetal2 ORTO H4 32 Ejemplo: Nombrar al ácido ? = 0H2Cr2O7 2.(+1) + 2.(Cr) + 7.(-2) = 0 2 + 2.(Cr) - 14 = 0 1.(Cr) = 14 - 2 2 Cr = 6 E.O. del Cr : +6; (+5); (+4); +3; +2 Ácido dicrómico Pero tiene dos átomos de cromo, por lo que habría que utilizar el prefijo: “ico” “di” Este ácido es un caso especial: 2 CrO3 + H2O -› H2Cr2O7 Ácido pirocrómico ó dicrómico Compuestos ternarios Sales ternarias oxosales Me + oxoácido Na+ + HClO Son compuestos formados por un metal (M), oxígeno y un no metal (X). Derivan de un ácido donde el H del ácido es reemplazado por el metal . --> NaClO + H+ Ma(XOb)m (XOb) ANION de la sal NaClO Pasos para nombrar las sales: oso ito ico ato Hipoclorito de sodio 1- Identificar el ANION, 2- Determinar de qué ácido proviene, con qué estado de oxidación está trabajando el NoMe. 3- Cambiar el sufijo del acido del que proviene el anión así: 4- Nombrar la sal. NaClO 33 Compuestos ternarios H2CO3 Fórmula General Ma(XOb)m (hipo/per) no metal(ito/ato)(de)metal(oso/ico) Ejemplos Na2CO3 Carbonato de sodio AgNO3 Nitrato de plata Ca(ClO)2 Hipoclorito de calcio CuSO4 Sulfato cúprico Al2(SO4)3 Sulfato de aluminio Fe(ClO4)3 Perclorato férrico Na2 CO3¿Cuál es el ANION? Ácido carbónico Carbonato de sodio ¿Cuál es el estado de oxidación del C ? ¿De qué ácido deriva? Cambiar terminación del ANION y nombrar la sal. C: +4 ¿Qué terminación tiene el ácido? TP: C: +2 ; +4 Ej.: 34 Otro ejemplo: Nombrar a la sal Na2CrO4 = 0 Ver en tabla E.O. del Cromo : +6; (+5); (+4); +3; +2 Ácido crómico ¿Cuál es el ANION de la sal? ¿Cuál es el estado de oxidación del Cr ? ¿De qué ácido deriva? Cambiar terminación del anión y nombrar la sal. (ico a ato) ¿Qué terminación tiene el ácido (nombre)? +2 -8+6 2.(+1) + 1.(Cr) + 4.(-2) = 0 2 + 1.(Cr) - 8 = 0 1.(Cr) = 8 - 2 1 Cr = 6 CrO4 -2 H2CrO4 Cr = 6 Cromato de sodio PASOS: 35 Ejemplo: Escribir la formula de la sal ternaria Sr + IO3 Ver en tabla E.O. del Yodo : +1;+3; +5 ; +7 Ácido yódico ¿Cuál es el anión de la sal? ¿Cuál es el estado de oxidación del I en este anión?; y el Sr? ¿Qué compuestos identificamos por su nombre? ¿Podemos escribir el compuesto?; SÍ!!! I = +5 Yodato de estroncio PASOS: I, Sr y O Yodato ¿Qué sabemos? Sal ternaria Me NoMe O ; O:-2 Sr = +2 ¿De qué ácido deriva el ANION? I O -2+5 I2O5 + H2O H2I2O6 HIO3 -1+2 2 Sr (IO3)2 36 Resumen esquemático Sales binarias Na ( Me) + O2 Cl2 ( NoMe) + H2 Oxido Metálico Na2O HIDRURO No Metálico HCl + H2O Na (OH) HIDROXIDO de SODIO en H2O Comportamiento ácido HCl ácido clorhídrico Cl- Na+ NaCl CLORURO DE SODIO 37 Resumen esquemático Sales ternarias Na ( Me) + O2 N (NoMe) + O2 Oxido Metálico Na2O Oxido No Metálico N2O5 + H2O Na (OH) HIDROXIDO de SODIO + H2O HNO3 ÁCIDO NÍTRICO (NO3)-Na+ Na(NO3) NITRATO DE SODIO 38 Caso particular del Manganeso 39 Como metal Como No metal Caso particular del Manganeso 40 Caso particular del Manganeso 41 Electro-neutralidad CaH2 +2 -1 +2 = O-2 Ca2O2 Na2O2 +1 -1 +2 = O-2 CaO/ / +2 -2 +2 = O-2 ¿Siempre se simplifican los sub-índices múltiplos entre si? Sí, excepto en casos especiales, por ejemplo: Peróxidos H2O2 +1 -1 +2 = O-2
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