QUIMICA
QUIMICA
QUIMICA
Teoría de BOHR.- Propuso que los electrones giran alrededor del nucleo en
orbitas circulares de radios definidos, es decir hay orbitas permitidas y orbitas
prohibidas. Esto dependía del nivel en el que estaban.
El nivel estaba determinado en una región en torno al núcleo donde la probabilidad
de encontrar el electrón con energía es grande, a esto se conoce como orbital.
Cada nivel representa un número cuántico, donde obtenemos:
• n: número cuántico principal.
• l: número cuántico orbital.
• ml: número cuántico magnético.
• ms: número cuántico del spin.
Cada elemento tiene determinadas formas en cuanto a distribución de electrones
en sus orbitales, de aquí surge la configuración electrónica. La cual estable un
ordenamiento especifico y único para cada elemento.
Actualmente, sabemos que las partículas subatómicas pueden estar formadas por
otras partículas más pequeñas. Por ejemplo, los protones y los neutrones están
compuestos por unas partículas más pequeñas denominadas quarks.
ENERGIA.- La energía es la capacidad de la materia de hacer un trabajo, por
ejemplo hay energía cuando se levanta un libro de una mesa, se está haciendo
trabajo en contra de una fuerza opositora que es la gravedad. La energía existe en
muchas formas como la mecánica, química, eléctrica, nuclear, radiante o luminosa
y térmica,
FORMAS DE ENERGÍA.- La energía se clasifica en Energía Potencial y Energía
Cinética.
Energía Potencial o Energía de posición E.P.- Es la energía almacenada o
energía que un objeto posee debido a su posición relativa, por ejemplo una pelota
a 20 metros arriba del suelo tiene más energía potencial que cuando está a solo
10 metros y puede rebotar más alto cuando se la deja caer.
Energía Cinética o Energía de movimiento E. C.- Tu cuerpo en movimiento
posee energía cinética. Cuando se libera el agua de una represa, su energía
potencial se transforma en energía cinética que se utiliza para impulsar
generadores y producir electricidad.
Para los elementos de transición los electrones de valencia son los del penúltimo y
ultimo nivel debido a que los dos últimos niveles se hallan incompletos.
Radio iónico.- El radio del catión es menor que el de su átomo y el radio del anión
es mayor que el de su átomo.
Gases nobles.- Se encuentran al final de cada periodo, se caracterizan por ser
Químicamente no reactivos y diamagnéticos.
Primeras clasificaciones de los elementos
Observemos algunos de los intentos de clasificación que, por su originalidad o por
su exito, merecen un especial reconocimiento.
Lavoisier (1743-1794) clasifico a los elementos en metales y no metales.
Berzelius (1779-1848) creo la simbologia quimica.
La actual tabla periodica se la debemos a Dimitri Mendeleiev y es este el mayor de
los aportes en la clasificacion y ubicacion de los elementos quimicos;
posteriormente Seaborg (1912-1999) ordeno los elementos lantanidos junto a
los transuranicos.
ELEMENTOS REPRESENTATIVOS
• Los metales alcalinos: Corresponden al grupo o familia 1A de la tabla periódica y
su nombre se debe a que forman alcalis, metales reactivos que producen óxidos
fácilmente. Constituyen el 4,8% de la corteza terrestre.
• Los metales alcalinos térreos: Son metales del grupo o familia 2A. Están en un
4% en la corteza terrestre, tienen una apariencia terrosa, también forman óxidos
básicos y son: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio.
Son un poco menos reactivos que el grupo 1A y no se encuentran libres; el radio
es muy raro, tienen dureza variable; son muy ligeros y tienen dos electrones de
valencia.
• Los metales térreos: Lo forman metales del grupo o familia 3A de la tabla
periódica; dentro de este grupo están el boro, aluminio, galio, indio, talio y
ununtrium. Se encuentran en un 7% en la corteza terrestre, sobre todo el aluminio
(tercer elemento más abundante después de oxígeno y silicio), bastante reactivo,
por lo que no se encuentran libres, forman óxidos e hidróxidos
Tienen tres electrones en su último nivel.
• Grupo 4A o carbonoides: Forman el grupo 14 de la tabla periódica y son el
carbono, silicio, germanio, estaño, plomo y ununquadio. Toda la familia tiene
cuatro electrones de valencia. Constituyen más del 27% en peso de la corteza. El
más abundante es el silicio, el cual se encuentra en la materia inorgánica,
mientras que el carbono, en la orgánica. El carbono, el estaño y el plomo se
presentan en forma libre.
• Grupo 5A o nitrogenoides: Nitrógeno, fosforo, arsénico, antimonio, bismuto y
ununpentio. Constituyen el 0,33% de la corteza terrestre (incluyendo agua y
atmosfera). Pocas veces se los encuentra libres en la naturaleza y todos poseen
cinco electrones en su último nivel energético.
• Grupo 6A o anfígenos: Oxigeno, azufre, selenio, teluro, polonio y ununhexio.
Una gran parte de los constituyentes de la corteza son óxidos o sulfuros, mientras
que anfígeno significa formador de ácidos y bases. Todos tienen seis electrones
en su último nivel. El elemento más abundante de la Tierra es el oxígeno, en un
50,5% de la corteza terrestre.
• Grupo 7A o halogenos: Son no metales como el fluor, cloro, bromo, yodo, astato
y ununseptio. El termino halógeno significa ‘formador de sales’.
No se encuentran libres en la naturaleza, pero si se los encuentra formando
haluros alcalinos y alcalinoterreos. El ástato es producto intermedio de las series
de desintegración radiactiva. Tienen siete electrones de valencia.
• Grupo 8A o gases nobles: Son el helio, neón, argón, criptón, xenón y radón. A
estos elementos los conoce como inertes debido a que su estado de oxidación es
0, porque tienen ocho electrones en su último nivel, lo que les impide formar
compuestos.
Los grupos o familias B corresponden a los elementos de transición.
REGIONES.- La tabla periódica está dividida en grupos (filas) y periodos
(columnas). Cada color representa elementos con propiedades comunes.
TIPOS DE ELEMENTOS.- Tenemos elementos sólidos, líquidos y gaseosos. La
mayor cantidad son elementos solidos; los líquidos son solo dos y los gases son
los elementos de la familia 8A y el hidrogeno.
METALES, NO METALES Y METALOIDES.- Un metal es un buen conductor del
calor y la electricidad mientras que un no metal generalmente es mal conductor
del calor y la electricidad. Un metaloide presenta propiedades intermedias entre
los metales y los no metales. La mayoría de los elementos conocidos son metales;
sólo 17 elementos son no metales y 8 son metaloides. A lo largo de cualquier
período, de izquierda a derecha, las propiedades físicas y químicas de los
elementos cambian de manera gradual de metálicas a no metálicas.
Un metal es un buen conductor de la electricidad, tiene brillo metálico y es dúctil y
maleable. Una sustancia maleable es aquella que se puede martillar,
constituyendo láminas, y una dúctil la que puede ser estirada en alambres.
Un no metal no conduce la electricidad, no es dúctil ni maleable.
Un metaloide tiene la apariencia y algunas propiedades de metal, pero se
comporta químicamente como no metal. Por ejemplo el silicio (Si) y el germanio
(Ge) son buenos semiconductores, elementos que, cuando están puros, son
malos conductores de la electricidad a temperatura ambiente, pero a temperaturas
superiores se convierten en conductores moderadamente buenos.
En general, se hace referencia de los elementos en forma colectiva, mediante su
número del grupo en la tabla periódica (grupo IA, grupo IIA y así sucesivamente).
Sin embargo, por conveniencia, algunos grupos de elementos tienen nombres
especiales. Los elementos del grupo IA se denominan metales alcalinos, los del
grupo IIA reciben el nombre de metales alcalinotérreos. Los del grupo VIIA se
conocen como halógenos, y los del grupo VIIIA son los gases nobles o gases
inertes
LOS COMPUESTOS QUIMICOS
Tipos de formula.-
- Formula empírica.- Se forma por la yuxtaposición de los símbolos
atómicos, con los apropiados subíndices para dar la expresión de la
composición estequiometria del compuesto en cuestión.
- Formula molecular.- La fórmula molecular de un compuesto formado por
moléculas discretas es aquella que concuerda con la masa molecular
relativa.
- Formula estructural.- Nos indica la secuencia y el ordenamiento espacial
de los átomos en una molécula.
HIDRACIDOS.-
Las combinaciones del hidrógeno con F, CI, Br, I, S, Se y Te se denominan
hidrácidos, en razón de que tales compuestos al disolverse en agua dan
soluciones ácidas.
Desde un punto de vista electrónico, los compuestos que forma el oxígeno con
casi la mayoría de elementos suelen tener bastante carácter iónico: el oxígeno, el
elemento más electronegativo después del flúor, muestra una gran tendencia a
tomar dos electrones para adquirir una estructura electrónica de gas noble, es
decir, para pasar de
1s22s22p4 a 1s22s22p6
Ahí está la clave de que la valencia del oxígeno sea igual a -2:
ÓXIDOS DE LOS GRUPOS 1 y 2.- Se reproducen a continuación unas cuantas
fórmulas, conocidas experimentalmente desde hace mucho tiempo, de algunas de
las combinaciones más simples de metales con oxígeno.
Li2O óxido de litio BeO óxido de berilio
Na2O óxido de sodio MgO óxido de magnesio
K2O óxido de potasio CaO óxido de calcio
Rb2O óxido de rubidio SrO óxido de estroncio
Se observará en primer lugar que, de acuerdo con las normas sugeridas por la
I.U.P.A.C. (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), hemos escrito el
elemento más electropositivo a la izquierda, a pesar de que luego, cuando
nombramos el compuesto en castellano, indicamos el metal al final. Pero ¿con qué
valencia se comportan los metales Li, Na, K y Rb en los óxidos anteriores? Hay
dos átomos de metal por cada uno de oxígeno, lo que significa que la capacidad
de combinación de los metales del grupo 1 es sólo la mitad de la del oxígeno (es
decir, la valencia de dichos metales es +1).
¿Con qué valencia se comportan los metales Be, Mg, Ca y Sr en los óxidos BeO,
MgO, CaO y SrO?
Como cada átomo de metal está unido a un solo átomo de oxígeno, es evidente
que ambos tienen la misma capacidad de combinación. Los elementos del grupo 2
tienen, pues, valencia +2.
En resumen: los metales de los grupos 1 y 2 siempre «actúan» con una valencia
fija, pero no podemos decir lo mismo de la mayoría de los restantes elementos de
la tabla periódica, que frente a un elemento tan peculiar como el oxígeno actúan a
menudo con varias valencias, dando lugar a óxidos diferentes.
Lo que acabamos de decir respecto a los óxidos puede generalizarse a otros tipos
de compuestos que veremos en los capítulos siguientes: son muchos los
elementos que presentan valencias variables en la realidad.
Aunque es evidente que esto complica las cosas, es un hecho que no podemos
soslayar.
En los elementos de la tabla periódica en quienes existen varias valencias se
subrayan las más «estables» o las más comunes. Debe remarcarse de nuevo que
sólo se anotan las valencias más ordinarias, a pesar de que se conocen a veces
compuestos estables en los que dichos elementos intervienen con distintas
valencias.
EJEMPLOS DE FORMULACIÓN DE ÓXIDOS.-
Vamos a formular, a título de ejemplo, unos cuantos óxidos sencillos. Para
formularlos bastará que nos acordemos de las valencias de los elementos. ¿Cómo
formular? Es suficiente con los ejemplos que siguen :
Se observa que los subíndices son las valencias intercambiadas; los subíndices
obtenidos se simplifican si es posible.
NOMENCLATURAS SISTEMÁTICAS.-
Otro problema distinto es el de nombrar los compuestos si conocemos sus
fórmulas. Según la I.U.P.A.C., las proporciones en que se encuentran los
elementos en una fórmula pueden indicarse o sugerirse por medio de:
• Prefijos griegos (mono-, di-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, etc.)`; está permitido
también, si hace falta, utilizar los prefijos hemi- (1/2) y sesqui- (3/2). Si resulta
innecesario, el prefijo mono- puede omitirse. (Sin embargo, no es necesario
mencionar las proporciones estequiométricas si en el compuesto interviene un
elemento de valencia constante).
• El sistema de Stock: la valencia del elemento se indica en números romanos y
entre paréntesis inmediatamente después del nombre. (Si en el compuesto
interviene un elemento cuya valencia es constante, es innecesario indicarla)
Por otra parte, la I.U.P.A.C. considera no recomendables algunos sistemas, que
están todavía en boga, como el de la nomenclatura en -oso y en -ico para
significar que un metal con sólo dos valencias actúa en un caso con la inferior y en
el otro con la superior. No obstante, estos sistemas de nomenclatura que podemos
considerar ya antiguos los incluiremos junto a los nombres aceptados para que
sirvan de comparación.
EJEMPLOS DE NOMENCLATURA DE ÓXIDOS.-
ÓXIDOS BÁSICOS
Los óxidos metálicos u óxidos básicos si reaccionan con el agua, forman bases o
hidróxidos. Los óxidos de los metales alcalinos y alcalinotérreos son iónicos
La fórmula general de los óxidos básicos es X2On:
X es el metal y n la valencia con que actúa; 2 es la valencia del oxígeno. Se
intercambian, pues, las valencias.
Esto ocurre en todas las combinaciones binarias.
Nomenclatura tradicional
Cuando el metal forma un solo óxido (valencia constante), se nombran los óxidos
con la palabra óxido seguida del nombre del metal precedida de la preposición de,
o bien sin preposición, terminando el nombre del metal en -ico.
Ejemplo. Na2O, óxido de sodio (o sódico); CaO, óxido de calcio (o cálcico), etc.
Si el metal forma dos óxidos, el nombre del metal termina en -oso cuando éste
actúa con la valencia menor y en -ico cuando actúa con la valencia mayor.
Ejemplo. CoO, óxido cobaltoso; Co2O3, óxido cobáltico. La relación 2/3 se puede
decir también sesqui; así, el Co2O3 también se dice sesquióxido de cobalto.
Si el metal forma más de dos óxidos, se indica la proporción de los elementos
metálicos con prefijos y las terminaciones -oso e -ico. Así:
- MnO óxido manganoso.
- Mn2O3 sesquióxido de manganeso.
- MnO2 óxido mangánico.
- MnO3 trióxido de manganeso.
- Mn2O7 óxido permangánico.
Nomenclatura de Stock
Según esta nomenclatura, los óxidos se nombran con la palabra óxido, seguida
del nombre del elemento), y a continuación el número de oxidación del elemento
con números romanos entre paréntesis. Los ejemplos anteriores se dirían, según
Stock:
- MnO óxido de manganeso (II)
- Mn2O3 óxido de manganeso (III)
- MnO2 óxido de manganeso (IV)
- MnO3 óxido de manganeso (VI)
- Mn2O7 óxido de manganeso (VII)
Nomenclatura sistemática
Según la I.U.P.A.C. (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), las
proporciones en que se encuentran los elementos en los óxidos se indican
mediante prefijos griegos (mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, etc.) para 1,
2, 3, 4, etc., átomos, pudiéndose utilizar también los prefijos hemi (1 /2) y sesqui-
(2/3). El prefijo mono- se puede suprimir si no es necesario. Por esto se denomina
también nomenclatura sistemática de las proporciones. Así, con esta
nomenclatura se dice:
- MnO monóxido de manganeso
- Mn2O3 trióxido de dimanganeso
- MnO2 dióxido de manganeso
- MnO3 trióxido de manganeso
- Mn2O7 heptaóxido de dimanganeso
Según esto, los óxidos (y demás funciones químicas) pueden nombrarse de
acuerdo con estas tres nomenclaturas: tradicional, de Stock y sistemática; pero es
preferible acostumbrarse a estas dos últimas porque han sido recomendadas
universalmente por la I.U.P.A.C.
Ejemplos:
Fórmula N. Tradicional N. de Stock N. Sistemática
MgO Óxido de magnesio Óxido de magnesio Óxido de magnesio
PbO2 Óxido plúmbico Óxido de plomo (IV) Dióxido de plomo
Cr2O3 Sesquióxido de cromo Óxido de cromo (III) Trióxido de dicromo
Hg2O Óxido mercurioso Óxido de mercurio (I) Óxido de dimercurio
PbO Óxido plumboso Óxido de plomo (II) Monóxido de plomo
HgO Óxido mercúrico Óxido de mercurio (II) Monóxido de mercurio
CrO Óxido cromoso Óxido de cromo (II) Monóxido de cromo
MoO Óxido molibdoso Óxido de molibdeno (II) Monóxido de molibdeno
VO Óxido vanadoso Óxido de vanadio (II) Monóxido de vanadio
CuO Óxido cúprico Óxido de cobre (II) Monóxido de cobre
Cu2O Óxido cuproso Óxido de cobre (I) Óxido de dicobre
PtO Óxido platinoso Óxido de platino (II) Monóxido de platino
PtO2 Óxido platínico Óxido de platino (IV) Dióxido de platino
Ni2O3 Óxido niquélico Óxido de níquel (III) Trióxido de diníquel
NiO Óxido niqueloso Óxido de níquel (II) Monóxido de níquel
SnO Óxido estannoso Óxido de estaño (II) Monóxido de estaño
SnO2 Óxido estannico Óxido de estaño (IV) Dióxido de estaño
En los ejemplos anteriores se dan los nombres correspondientes a las fórmulas de
la columna de la izquierda, en las distintas nomenclaturas que acabamos de
mencionar. Aunque el método de indicar las proporciones estequiométricas de los
elementos es el más simple y directo, se recomienda utilizar todas, como
«entrenamiento» para más adelante, donde la nomenclatura tradicional puede
presentar alguna ventaja sobre las demás.
OXIDOS SALINOS.-
En la nomenclatura de estos óxidos de fórmula general Y 2On, donde Y representa
el no-metal y n su valencia, se sigue la misma nomenclatura de Stock y
sistemática recomendada por la I.U.P.A.C. para los óxidos en general. Por tanto,
CO se dirá óxido de carbono (II) o bien monóxido de carbono. SO 2 es el óxido de
azufre (IV) o dióxido de azufre I 2O7 es el óxido de yodo (VII) o heptaóxido de
diyodo.
La mayor parte de los óxidos de los no-metales reaccionan con el agua y forman
el oxácido correspondiente: por eso se les llamaba anhídridos. En la
nomenclatura tradicional se les nombra con la palabra anhídrido seguida del
nombre del no-metal: si éste forma dos, al de menor valencia se le cambia
la terminación del no-metal por -oso y al de mayor por -ico. Si forman más de dos,
se les antepone los prefijos “hipo” al de menor valencia; o “per” al de valencia + 7,
junto con las terminaciones -oso, -ico como anteriormente. Así se decía:
Metal + O2
CASOS ESPECIALES.-
OTRAS COMBINACIONES BINARIAS
Se tratan aquí aquellos compuestos binarios que no son óxidos ni combinaciones
hidrogenadas.
NO METALES CON METALES
El metal, como elemento más electropositivo, lo escribiremos a la izquierda al
formulario. Para nombrar al no metal se le añadirá el sufijo -uro, de acuerdo con
los ejemplos que se citan a continuación:
En estos compuestos que estamos considerando, el no metal -el elemento más
electronegativo de los dos- suele presentarse en un único estado de oxidación
(negativo, por supuesto), que en valor absoluto corresponde a las valencias que
ya hemos indicado. Así pues, los estados de oxidación de los elementos no
metálicos en los compuestos NO METAL-METAL, salvo unas cuantas
excepciones, son los siguientes:
Nomenclatura:
ACIDOS.-
ACIDOS OXACIDOS.-
Definición.- Los ácidos oxoácidos son compuestos químicos cuya estructura está
formada por hidrógeno, oxígeno y un elemento no metálico, que proceden de la
reacción del óxido no metálico correspondiente con agua y que en disolución
acuosa ceden el hidrógeno en forma de ion H+ (protón).
En estos compuestos el no metal ocupa la posición central y tiene número de
oxidación positivo −El no metal puede ser sustituido en algún caso por un metal de
transición con estado de oxidación elevado−. El oxígeno tiene siempre estado de
oxidación 2− y el hidrógeno 1+.
Formulacion.- La fórmula general de los ácidos oxoácidos es la siguiente:
HaXOb
siendo X el no metal que da el nombre al ácido y a y b números relacionados
conlos estados de oxidación −ATENCIÓN, no son los estados de oxidación−.
H2SO4 − HMnO4
Para llegar a esta fórmula, conocido el nombre, se puede partir del óxido
correspondiente añadiéndole una molécula de agua, si la nomenclatura utilizada
es la tradicional o bien, si se trata de las nomenclaturas sistemáticas, se escribe
toda la información del nombre debiendo determinar el número de átomos de
hidrógeno.
Nomenclatura.- El nombre de los ácidos oxoácidos depende de la nomenclatura
elegida:
a) Según la nomenclatura sistemática funcional1, el nombre será el siguiente:
Ácido <prefijo de número> oxo <nombre del elemento X> <sufijo -ico> (estado
de oxidación de X en números romanos)
Ácido trioxonítrico (V)
b) Según la nomenclatura sistemática estequiométrica, el nombre será el
siguiente: <prefijo de número> oxo <nombre del elemento X> <sufijo -ato> (estado
de oxidación de X en números romanos) de hidrógeno
Trioxonitrato (V) de hidrógeno
Para escribir la fórmula de un ácido según las diferentes nomenclaturas se debe
obtener previamente el estado de oxidación del elemento central.
Determinación del número de hidrógenos cuando se formula.- Para
determinar el número de hidrógenos se debe tener en cuenta el número de
átomos de cada elemento, los estados de oxidación del oxígeno y del hidrógeno y
que la fórmula debe ser neutra, aplicando la expresión:
nº átomos O * (−2) + nº átomos de H * (+1) + nº átomos X * (EOx) = 0
calculando el número de átomos de hidrógeno.
Ejemplo: ¿Cuál es el número de H presentes en el ácido trioxonítrico (V)?:
Según la fórmula hay 3 átomos de oxígeno y uno de nitrógeno que actúa con
estado de oxidación 5+. Por tanto:
3*(−2) + x*(+1) + 1*(+5) = 0 x = 1
Determinación del estado de oxidación del elemento central cuando se
construye el nombre.-
En estos compuestos químicos los estados de oxidación no se pueden obtener
directamente a partir de la fórmula. Para determinarlos se aplica la expresión
anterior:
nº atomos O * (−2) + nº átomos de H * (+1) + nº átomos X * (EOx) = 0
calculando el valor de EOx.
Ejemplo: ¿Cuál es el estado de oxidación del S en el ácido H2SO4?:
4*(−2) + 2*(+1) + 1*EOx = 0 EOx = +6
Ejemplos.-
Formulación.-
Nomenclatura.-
La IUPAC acepta como válidos los nombre tradicionales de los oxoacidos debido
a ser muy utilizados.
PEROXOÁCIDOS.
Oxácidos en los que se ha sustituido un oxígeno (O 2−) por un grupo peroxo (O2-2).
• Se nombran anteponiendo el prefijo peroxo.
Ejemplos:
La fórmula del ácido peroxodisulfúrico no se simplifica, pues el subíndice 2 del
grupo peroxo no puede alterarse.
HALOGENOÁCIDOS:
Ácidos en los que se ha sustituido átomos de O por halógenos. Los estudiaremos
en la nomenclatura sistemática.
Derivados funcionales de los ácidos:
Resultan de la sustitución de grupos OH de los ácidos por otros átomos o grupos
de átomos (F, Cl, Br, NH2 , ...)
Ejemplos:
Nomenclatura sistemática.
El nombre del ácido se obtiene indicando el nº de átomos de oxígeno (oxo) con
prefijos numerales griegos; a continuación, el nombre del átomo central (X)
terminado en ato, y el nº de oxidación del átomo central mediante la notación de
Stock; el nombre finaliza con la expresión de hidrógeno.
TIOÁCIDOS.
Se nombra con los mismos criterios, indicando el nº de átomos de S (tio) con
prefijos.
PEROXOÁCIDOS.
Siguiendo las mismas normas, pero indicando enl nº de grupos peroxo existentes.
HALOGENOÁCIDOS.
Se sigue las mismas normas, indicando el nº de átomos de halógeno.
Donde “M” es el metal, “nION” es la carga del anión que ha pasado como
subíndice del metal, “NM” es el no metal, “O” es el oxígeno y “nM” es el estado de
oxidación del metal que ha pasado como subíndice del anión.
Químicamente se forman por la neutralización total entre un oxoácido y un
hidróxido atendiendo a la siguiente ecuación general:
COMPUESTOS SUPERIORES.-
Son los que están formados por más de tres elementos distintos, para nombrarlos
se recomienda la nomenclatura Stock
SALES ACIDAS.-
Las sales ácidas son sales derivadas de los ácidos hidrácidos o de los oxoácidos
en las cuales no se han sustituido todos los hidrógenos por un elemento metálico.
Neutralización parcial de los hidrógenos de un ácido poliprótico (con varios
hidrógenos) con los grupos hidroxilos de un hidróxido o base.
Formulación.- La fórmula general de las sales ácidas puede ajustarse a la
siguiente: Mea(HdXOb)c sal ácida derivada de ácido oxácido
Me(HX)b sal ácida derivada de ácido hidrácido
siendo X el no metal que da el nombre al ácido de procedencia, Me el metal que
sustituye al hidrógeno del ácido de procedencia y a, b c y d son números
relacionados con los estados de oxidación −ATENCIÓN, no son los estados de
oxidación−. En el caso de las sales derivadas de ácidos hidrácidos X es un
elemento no metálico del grupo VIA. Según sean los subíndices, la fórmula podrá
simplificarse:
NaHSO4 − Ca(HMnO4)2 − Fe(HCO3)3
NaHS − Ca(HSe)2 − Fe(HTe)3
Para llegar a esta fórmula, conocido el nombre, se pueden aplicar el siguiente.
Procedimiento:
1. Determinar la nomenclatura utilizada relacionándola con la nomenclatura de las
sales neutras.
2. Determinar que parte del nombre corresponde al anión y, por tanto, al ácido de
procedencia de la sal y cuantos hidrógenos contiene.
3. Determinar que parte del nombre corresponde al catión y, por tanto, al metal
que sustituye al hidrógeno.
4. Escribir el ácido de procedencia y eliminar los hidrógenos que correspondan.
Por cada hidrógeno eliminado se genera una carga negativa.
5. Escribir el metal con su estado de oxidación -que será positivo-
6. Escribir el símbolo del metal seguido del número de cargas negativas del anión
como subíndice.
7. A continuación escribir entre paréntesis el anión seguido del número de
oxidación del metal como subíndice.
8. Simplificar la fórmula si se puede.
Nomenclatura.-
El nombre de las sales ácidas depende de la nomenclatura elegida. Para las sales
ácidas oxácidos, la nomenclatura sistemática estequiométrica recomendada por la
IUPAC presenta dos variantes:
a) Según la primera variante, el nombre será el siguiente: <prefijo de número de
hidrógenos> hidrógeno <prefijo de número de oxígenos> oxo <nombre del
elemento X> <sufijo -ato> (estado de oxidación de X en números romanos) de
<nombre del metal Me> (estado de oxidación de Me)
Hidrógeno tretraxosulfato (VI) de hierro (III)
b) Según la segunda opción, el nombre será el siguiente:
<prefijo de número para grupo aniónico> <prefijo de número de hidrógenos>
hidrógeno <prefijo de número de oxígenos> oxo <nombre del elemento X> <sufijo
-ato> (estado de oxidación de X en números romanos) de <nombre del metal Me>
Tris hidrógenotetraoxosulfato (VI) de hierro.
Los prefijos de grupo aniónico son: bis, tris, tetrakis, pentakis, hexakis…, para
dos, tres, cuatro, cinco, seis… grupos en la fórmula, y viene determinados por el
valor del número c.
Para llegar al nombre, conocida la fórmula, se puede aplicar el siguiente
Procedimiento:
1. Determinar que parte de la fórmula corresponde al anión -se encontrará en la
parte derecha de la fórmula al ser la parte negativa- que contendrá átomos de
hidrógeno.
2. Determinar que parte de la fórmula corresponde al catión -se encontrará en la
parte izquierda de la fórmula al ser la parte positiva-.
3. En función del subíndice que acompañe al catión determinar el número de
cargas negativas del catión, el número de hidrógenos perdidos por el ácido de
procedencia y el estado de oxidación del elemento X.
4. En función del subíndice que acompañe al anión determinar el número de
oxidación que corresponde al catión.
5. En los dos pasos anteriores se debe considerar que la fórmula puede estar
simplificada, para saberlo, comparar el estado de oxidación obtenido para el
catión, que será un metal, con sus estados de oxidación reales.
6. Nombrar el compuesto utilizando el esquema propuesto.
También se pueden nombrar por la nomenclatura tradicional, sin bien no es
aconsejable. En este caso se nombrar como la sal neutra añadiéndole el prefijo bi:
Bisulfato férrico
Se puede utilizar una cuarta nomenclatura, permitida por la IUPAC, mezcla de
la nomenclatura tradicional y la de Stock, en la que el nombre se compone del
número de hidrógenos seguido del nombre del anión según la nomenclatura
tradicional y finalmente del nombre del metal y su valencia entre paréntesis:
Hidrógeno sulfato de hierro (III)
En cuanto a las sales ácidas hidrácidas, la nomenclatura recomendada indica
que se debe anteponer la palabra hidrógeno al nombre de la sal neutra:
Hidrógeno sulfuro de hierro (III)
Ejemplos.-
Formulación (sales ácidas oxoacidas):
Por lo tanto, podemos decir que en este vaso con 200 ml de agua hay 11,11 veces
el número de Avogadro.
Calculemos ahora ¿Cuántas moléculas hay en 11,11 moles de agua?
Si en un mol hay 6,022.1023 moléculas de agua, entonces:
De acuerdo con las leyes de las cifras significativas: 2.101 moles de H2O.
a.- Calculamos la masa molar del compuesto, de forma rápida puede ser así:
La fracción molar no tiene unidades debido a que representa una relación de dos
cantidades semejantes.
RELACION DEL MOL CON EL VOLUMEN DE LAS MOLECULAS GASEOSAS.-
Molaridad (M)
Se define como el número de moles de soluto en un litro de disolución, es decir.
EL EQUIVALENTE QUIMICO.-
En química, un equivalente es la unidad de masa que representa a la mínima
unidad que puede reaccionar. Por esto hay distintos tipos de equivalentes, según
el tipo de reacción en el que interviene la substancia formadora. Otra forma de
definir al equivalente de una sustancia es como la masa de dicha sustancia
dividida por su peso equivalente.
Peso equivalente.- Es el valor numérico que se obtiene al relacionar el peso
atómico respectivo y su estado de oxidación o número de electrones transferidos.
Es el peso en gramos de una sustancia que se combina con 8g de oxígeno.
ENLACE QUIMICO
Los elementos metálicos tienden a ceder electrones a los no metales. Por tanto,
los elementos metálicos dan origen a iones positivos y los no metálicos a iones
negativos.
Un enlace iónico es la fuerza electrostática que mantiene unidos a los iones en
un compuesto iónico. Considérese, por ejemplo, la reacción entre litio y flúor para
formar fluoruro de litio, un polvo blanco venenoso que se usa para disminuir el
punto de fusión de la “soldadura” y en la fabricación de cerámica. La configuración
electrónica del litio es 1s22s1 y la del flúor es 1s22s22p5. Cuando estos átomos
entran en contacto, el electrón de valencia 2s1 del litio se transfiere al átomo de
flúor. Al usar los símbolos de puntos de Lewis, la reacción se representa como:
.. ..
.Li + :F: ----- Li+ :F: - (o LiF)
. ..
1s22s1 1s22s22p5 1s2 1s22s22p6
Por conveniencia, imagínese que esta reacción sucede en dos pasos: El primero
es la ionización del litio:
.Li ------ Li+ + e-
y la aceptación de un electrón por el flúor
.. ..
:F: + e :F: -
-
. ..
A continuación, imagínese que los dos iones separados se enlazan para formar la unidad de
LiF
.. ..
Li+ + :F: - Li+ :F: -
.. ..
Observe que la suma de estas tres reacciones es:
.. ..
.Li + :F: Li+ :F: -
. ..
El enlace iónico en el LiF es la atracción electrostática entre el ión litio con carga positiva y
el ión fluoruro con carga negativa. A su vez, el compuesto es eléctricamente neutro.
Muchas otras reacciones comunes llevan a la formación de enlaces iónicos. Por ejemplo, al
quemar calcio en oxígeno se forma óxido de calcio:
2 Ca(s) + O2(g) 2 CaO(s)
Suponga que la molécula di atómica de oxígeno primero se separa en átomos de
oxígeno, entonces la reacción representada con los símbolos de Lewis sería:
. ..
Ca : + :O: Ca2+ :O: 2-
. ..
[Ar]4s2 1s22s22p4 [Ar] [Ne]
Hay una transferencia de dos electrones del átomo de calcio al átomo de oxígeno.
Advierta que el ión calcio (Ca2+) formado tiene la configuración electrónica el
argón, el ión óxido (O2-) es isoelectrónico con el neón y el compuesto (CaO) es
eléctricamente neutro.
En muchos casos, el catión y el anión en un compuesto no tienen la misma carga.
Por ejemplo, cuando el litio se quema en aire y forma óxido de litio (Li2O), la
ecuación balanceada es:
4 Li(s) + O2(g) 2 Li2O(s)
Con los símbolos de Lewis se escribe:
. ..
2 .Li + :O: 2 Li+ :O: 2- (o Li2O)
. ..
1s22s1 1s22s22p4 [He] [Ne]
En este proceso, el átomo de oxígeno recibe dos electrones (uno de cada uno de
los átomos de litio) para formar el ión óxido. El ión litio es isoelectrónico con el
helio. Cuando el magnesio reacciona con el nitrógeno a temperaturas altas, se
forma un compuesto sólido blanco, el nitruro de magnesio (Mg 3N2):
3 Mg(s) + N2(g) Mg3N2(s)
. ..
3 Mg: + 2 .N: 3 Mg2+ 2 : N: 3- (o Mg3N2)
. ..
[Ne] 3s2 1s22s22p3 [Ne] [Ne]
La reacción implica la transferencia de seis electrones (dos de cada átomo de
magnesio) a dos átomos de nitrógeno. El ión magnesio (Mg 2+) y el ión nitruro (N 3-)
formados son isoelectrónicos con el neón. Como hay tres iones 2+ y dos iones 3-,
las cargas se balancean y el compuesto es eléctricamente neutro.
Las estructuras que se utilizan para representar los compuestos covalentes, como
H2 y F2, se denominan estructuras de Lewis. Una estructura de Lewis es la
representación de un enlace covalente, donde el par de electrones compartidos se
indica como líneas o como pares de puntos entre dos átomos, y los pares libres no
compartidos se indican como pares de puntos en los átomos individuales. En una
estructura de Lewis sólo se muestran los electrones de valencia.
Considérese la estructura de Lewis para la molécula de agua. La figura muestra el
símbolo de puntos de Lewis para el oxígeno, con dos puntos desapareados o dos
electrones desapareados, de modo que se espera que el oxígeno pueda formar
dos enlaces covalentes. Como el hidrógeno tiene un solo electrón, sólo puede
formar un enlace covalente. De modo que la estructura de Lewis para el agua es:
En este caso, el átomo de O tiene dos pares libres, mientras que el átomo de
hidrógeno no tiene pares libres porque usó su único electrón para formar un
enlace covalente.
En las moléculas de F2 y H2O, los átomos de F y O adquieren la configuración de
gas noble debido a que comparten electrones:
La formación de estas moléculas ilustra la regla del octeto, formulada por Lewis:
un átomo diferente del hidrógeno tiende a formar enlaces hasta que se rodea de
ocho electrones de valencia, es decir, un enlace covalente se forma cuando no
hay suficientes electrones para que cada átomo individual tenga el octeto
completo. Al compartir electrones en un enlace covalente, los átomos individuales
pueden completar sus octetos. Para el hidrógeno el requisito es que obtenga la
configuración electrónica del helio, o un total de dos electrones.
La regla del octeto funciona principalmente para los elementos del segundo
período de la tabla periódica. Estos elementos sólo tienen subniveles 2s y 2p, los
cuales pueden contener un total de ocho electrones. Cuando un átomo de uno de
estos elementos forma un compuesto covalente, puede obtener la configuración
electrónica de gas noble [Ne] al compartir electrones con otros átomos del mismo
compuesto.
Los átomos pueden formar distintos tipos de enlaces covalentes, En un enlace
sencillo, dos átomos se unen por medio de un par de electrones. En muchos
compuestos se forman enlaces múltiples, es decir, enlaces formados cuando dos
átomos comparten dos o más pares de electrones. Si dos átomos comparten dos
pares de electrones, el enlace covalente se denomina enlace doble. Estos
enlaces se encuentran en moléculas como el dióxido de carbono (CO 2) y etileno
(C2H4):
Un triple enlace surge cuando dos átomos comparten tres pares de electrones,
como en la molécula de nitrógeno (N2):
Dado que esta estructura satisface la regla del octeto para todos los átomos, el
paso 4 no es necesario. Para confirmar, se cuentan los electrones de valencia en
el NF3 (en los enlaces químicos y en los pares libres). El resultado es 26, el
mismo número de los electrones de valencia en los tres átomos de F y en un
átomo de N.
Ejemplo 2: Escriba la estructura de Lewis para el ácido nítrico (HNO 3) en el cual
los tres átomosde O están enlazados al átomo de N, en el centro, y el átomo de H
ionizable está enlazado a uno de los átomos de O.
Respuesta:
Paso 1: La estructura básica del HNO3 es:
ONOH
O
Paso 2: Las configuraciones electrónicas de las capas externas de N, O e H son
2s22p3, 2s22p4 y 1s1, respectivamente. De modo que hay 5 + (3 x 6) + 1, ó 24
electrones de valencia que se deben tomar en cuenta en el HNO 3.
Paso 3: Se dibuja un enlace covalente sencillo entre el N y cada uno de los tres
átomos de O y entre uno de estos átomos y el átomo de H. Enseguida se llena con
los electrones necesarios para satisfacer la regla del octeto para los átomos de O:
Cuando se haya hacho esto, los 24 electrones disponibles deben haberse
utilizado.
Paso 4: Se observa que esta estructura satisface la regla del octeto para todos los
átomos de O pero no para el átomo de N. Por lo tanto, se mueve un par libre de
electrones de uno de los átomos de O de los extremos para formar otro enlace con
N. Así, la regla del octeto también se cumple para el átomo de N:
Sin embargo, ninguna de estas dos estructuras explica las longitudes de enlace
conocidas en el O3. Se sabe que los enlaces dobles son más cortos que los
enlaces sencillos, por lo cual se esperaría que el enlace O O en el O3 fuese
mayor que el enlace O O. Sin embargo, según resultados experimentales,
ambos enlaces oxígeno – oxígeno tienen la misma longitud (128 ppm). Para
resolver esta discrepancia se utilizan ambas estructuras de Lewis para representar
la molécula de ozono:
Cada una de estas estructuras se denomina estructura de resonancia. Una
estructura de resonancia es entonces una de las dos o más estructuras de Lewis
para una sola molécula que no se puede representar exactamente con una sola
estructura de Lewis. La doble flecha indica que las estructuras mostradas son
estructuras de resonancia.
El término resonancia en sí mismo significa el empleo de dos o más estructuras
de Lewis para representar una molécula particular.
Moléculas con Número Impar de Electrones.- Algunas moléculas contienen un
número impar de electrones. Entre ellas se encuentra el óxido nítrico (NO) y el
dióxido de nitrógeno (NO2).
Puesto que se requiere un número par de electrones para completar ocho, la regla
del octeto no puede cumplirse para todos los átomos en cualquiera de estas
moléculas.
Energía de Disociación del Enlace
Una medida de la estabilidad de una molécula es su energía de disociación del
enlace (o energía de enlace), que es el cambio de entalpía necesario para romper
un enlace específico de un mol de moléculas gaseosas. La energía de disociación
del enlace determinada experimentalmente para la molécula de hidrógeno es:
REACCIONES QUÍMICAS
Una Reacción química es un proceso en el cual una sustancia (o sustancias)
desaparece para formar una o más sustancias nuevas.
Las ecuaciones químicas son el modo de representar a las reacciones químicas.
Por ejemplo el hidrógeno gas (H2) puede reaccionar con oxígeno gas (02) para
dar agua (H20). La ecuación química para esta reacción se escribe:
BALANCE DE ECUACIONES
Todas las reacciones químicas para ser válidas, deben cumplir con la ley de la
conservación de la materia, es decir, el número de átomo de cada elemento sea el
mismo en los reactantes y productos.
En el presente nos limitaremos a estudiar los siguientes métodos de balance de
ecuaciones químicas (igualación de ecuaciones químicas):
• Tanteo
• Redox
MÉTODO DE TANTEO
Ejemplo.-
MÉTODO REDOX.-
Las reacciones Redox son aquellas en las cuales se produce transferencia de
electrones.
Oxidación.- Es un proceso en el cual una especie pierde electrones.
Reducción.- Es un proceso en el cual una especie gana electrones.
Oxidante.- Es toda especie química que puede provocar una oxidación. En la
reacción el oxidante se reduce.
Reductor.- Es toda especie química que puede provocar una reducción. En la
reacción el reductor se oxida.
Siempre que una especie química gana electrones, existe otra que los pierde. El
número de electrones ganados por el oxidante coincide con el número de
electrones perdidos por el reductor.
Ejemplo:
El proceso de oxidación se multiplica por (1) y el proceso de reducción se
multiplica por (2)
Para igualar una ecuación redox se deben seguir los siguientes pasos:
1. Se identifican los elementos que al reaccionar han cambiado su número de
oxidación indicando la variación de carga.
2. Se expresa el cambio de número de oxidación escribiendo las semireacciones
electrónicas parciales, una de reducción y otra de oxidación.
3. El número de electrones ganados o perdidos, se intercambia en ambas
semireacciones.
4. Se suman ambas semireacciones obteniéndose la ecuación iónica.
5. Se colocan los coeficientes correspondientes en la ecuación original molecular y
se hacen reajustes finales.
Ejemplo: Igualar la siguiente reacción
0 5+ 2+ 2+
Cu + HNO3 Cu (NO3)2 + NO
En forma directa:
0 5+ 2+
Donde:
ESTEQUIOMETRÍA
Donde:
(s) o con una flecha hacia abajo (↓) = sólido;
(l)= líquido;
(g) o con una flecha hacia arriba (↑) = gas
(aq) ó (ac) = en solución acuosa
La ecuación debe escribirse en forma balanceada. Esto requiere que para cada
elemento se cumpla:
La ecuación química.
Reactantes Productos
La ecuación balanceada.
Cálculos de Estequiometría
Unidad de masa atómica (uma) es la doceava parte de la masa
de un átomo de 12C
Peso atómico masa de un átomo expresado en uma
1 uma = 1.66 10-24 g
1H pesa 12 veces menos que 12C = 1 uma
16
O = 16 umas
RENDIMIENTO TEORICO.-
La cantidad máxima que puede obtenerse de un determinado producto en una
reacción química se denomina Rendimiento Teórico. Es una cantidad que se
calcula a partir de los coeficientes estequiométricos de una ecuación química y de
las cantidades de reactivos empleadas.
¿Cuál es el rendimiento teórico de sulfato de aluminio a partir de 39 grs de
hidróxido de aluminio?
RENDIMIENTO TEORICO Y REACTIVO LIMITANTE.-
¿Qué sucede si existe un reactivo limitante?
2Sb(g) + 3I2(s) ® 2SbI3(s)
Si se hacen reaccionar 1.2 mol de Sb y 2.4 mol de I2, ¿cuál será el
rendimiento teórico?
1) Se calcula la cantidad de producto que se formaría a partir de cada
reactivo:
ALCANOS RAMIFICADOS.-
Selecciona la cadena más larga de la molécula
- Esta determina el nombre base.
- Considera que cada rama de la cadena principal es un sustituyente
derivado de otro hidrocarburo y cuya terminación es -il
–CH3, metil
–CH2CH3, etil
–CH2CH2CH3, propil
- Numera los átomos de C de la cadena principal de manera que los
sustituyentes aparezcan en los números más bajos posibles.
4-t-butil-2-metilheptano:
- Como el compuesto es heptano empieza escribiendo una cadena de 7
átomos de C.
- En el 2º átomo de C une un grupo Metilo.
- Unimos un grupo t -butilo al 4º átomo de C.
- Añadimos los átomos de H adecuados para que cada átomo de C tenga 4
enlaces.
1.- Se define como una sustancia pura más simple y no se descompone por
medios químicos.
R.- Elemento
2.- Cantidad de materia que tiene un cuerpo, es constante y no cambia.
R.-Masa
3.- Todo lo que ocupa un lugar en el espacio, compuesta por partículas
elementales.
R.- Materia
4.-Medida de la fuerza de la gravedad entre el cuerpo y el centro de la Tierra.
R.- Peso
5.- Relación que existe entre el peso y el volumen que ocupa una sustancia.
R.- Peso específico.
6.- Como se llama al paso del estado gaseoso al estado sólido sin pasar por el
estado líquido.
R.- Sublimación.
7.- Las propiedades que no dependen de la cantidad de materia analizada son
llamadas.
R.- Propiedades intensivas.
8.- Que investigador fue el primero en realizar la tabla periódica
R.- D. mendeleiev.
9.- Partículas subatómicas con carga positiva alojados dentro del núcleo del átomo
Descubiertas por Rutherford.
R.- Protón.
10.- Se las denomina también procesos químicos donde se alteran las
propiedades iniciales de la materia y en su mayoría son irreversibles
R.- Reacciones químicas.
11.- Unión de dos sustancias que darán origen a un productor adquiriendo
propiedades diferentes originando un desplazamiento o absorción de calor,
pueden separarse solamente por procesos químicos. Este concepto pertenece a
un fenómeno químico llamado.
R.- Combinación
12.- Mediante que procesos la Destilación separa los compuestos de una mezcla.
R.- Vaporización y condensación.
13.- Proceso en el cual las transformaciones no alteran las composiciones
químicas de la materia.
R.- Proceso físico.
14.-Capacidad de la materia de realizar un trabajo. Este concepto pertenece a:
R.- Energía.
15.- Se define como la masa de una sustancia que ocupa una unidad de volumen.
R.- Densidad.