formulació i nomenclatura inorgànica by guillermo gras

La valència d’un element en un compost  

Representa la capacitat que té aquest element per combinar-se amb l’hidrogen; Ve donada pel nombre d’electrons captats, cedits o compartits per un àtom d’aquest element quan forma un compost

El nombre d’oxidació, en general, coincideix amb el nombre d’electrons que falten o sobren a l’àtom de l’element per adquirir l’estructura externa dels gasos nobles; és a dir, vuit electrons en el darrer nivell. Per exemple: 



L’àtom de clor, de nombre atòmic 17, té set electrons en el darrer nivell; li falta un electró per estructura de gas noble; per tant, la seua valència és -1 (valència negativa, perquè li falta un electró); L’àtom de calci té dos electrons en el seu darrer nivell; li sobren aquests dos electrons perquè el nivell anterior (que ara és el més extern) tinga estructura de gas noble; té valència II (valència positiva, perquè li sobren dos electrons).

Observem que, en general, als metalls els sobren electrons, mentre que als no metalls els falten, perquè el seu últim nivell adquirisca estructura de gas noble. Segons això, els metalls tenen tendència a perdre electrons i els no metalls a adquirir-los. Els elements s’han dividit en metalls i no metalls, i es classifiquen en monovalents, divalents, trivalents, etc., segons si actuen amb valència I, II, III, etc., respectivament

NO METALLS

ELEMENTS Hidrogen Fluor Clor Brom iode

SÍMBOLS H F Cl Br I

VALÈNCIES -1, 1 -1

ELEMENTS Nitrogen Fòsfor

SÍMBOLS N P

VALÈNCIES -3,1,2,3,4,5 -3,1,3,5

-1,1,3,5,7

Arsènic Antimoni

As Sb

-3,3,5

Oxigen

-2

Bor Bismut

B Bi

-3,3 -3,3,5

Sofre Seleni Tel·luri

S Se Te

-2,2,4,6

Carboni Silici

C Si

-4,2,4 -4,4

METALLS ELEMENTS

SÍMBOLS

Liti Sodi Potassi Rubidi Cesi Franci Plata Amoni

Li Na K Rb Cs Fr Ag NH4+

Beril·li Magnesi Calci Estronci Bari Radi Zinc Cadmi

Be Mg Ca Sr Ba Ra Zn Cd

VALÈNCIES

ELEMENTS Coure Mercuri Alumini Or Ferro Cobalt Niquel Estany Plom Platí Iridi

SÍMBOLS Cu Hg Al Au Fe Co Ni Sn Pb Pt Ir

VALÈNCIES 1,2 3 1,3 2,3

2,4

Crom

2,3,6

Manganés

2,3,4,6,7

Les substàncies simples estan constituïdes per una classe única d’àtoms. Així doncs, quan s’agrupen per formar molècules, els àtoms que les constitueixen són idèntics. 

En general, els elements gasosos se solen trobar en forma de molècules diatòmiques (N2, O2, H2, etc.). Vegem a continuació alguns exemples d’aquestes substàncies simples i com es representen: 2

H2 F2 Cl2 Br2 I2 N2 O2 

hidrogen Fluor Clor Brom Iode Nitrogen Oxigen

Hi ha molts elements que a temperatura ambient es presenten en estat sòlid i s’agrupen formant xarxes constituïdes per un gran nombre d’àtoms. Son els metalls i altres substàncies, com el grafit, el diamant, etc. Es representen mitjançant el símbol de l’element. Exemple:

El símbol Au representa l’element or; tot i que, en realitat, l’or es presenta en forma de malla cristal·lina constituïda per un gran nombre d’àtoms. La seua fórmula correcta seria Aux. 

Els gasos inerts (gasos nobles) són monoatòmics; es representen mitjançant el símbol de l’element: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

La IUPAC és l’organisme internacional encarregat de sancionar els noms de les diferents substàncies químiques i definir les normes generals de nomenclatura química. Tot i que ací estem acostumats al sistema de nomenclatura que anomenem tradicional, hem d’evolucionar cap al sistema adoptat internacionalment i seguir les normes proposades (de manera provisional) per la Comissió de la IUPAC a París l’any 1957, modificades l’any 1965 i elevades a regles definitives l’any 1970. Com que actualment es continua utilitzant la nomenclatura tradicional i molts dels diversos compostos es continuen designant d’aquesta manera en les bibliografies, cal conèixer també aquesta nomenclatura. En els exercicis que segueixen presentarem en primer lloc la nomenclatura sistemàtica proposada per la IUPAC i, després la tradicional.



Primer s’escriu sempre el símbol de l’element o radical menys electronegatiu (metall o grup que actue com a tal), i després el de l’element o radical més electronegatiu, però s’anomenen en ordre invers.

Exemple:



NaCl

clorur de sodi

CaCO3

carbonat de calci

Es pensa en les respectives valències amb què actuen els elements o grups d’elements (radicals). Per això és fonamental saber les valències dels diferents elements. Na1+ Cl1-



S’intercanvien les respectives valències, i es col·loquen en forma de subíndex en els àtoms o radicals: NaCl



Al3+ CO32-

Al2(CO3)3

Si es pot, se simplifiquen els subíndex, tenint en compte que han de ser nombres enters i que el subíndex 1 no s’escriu: N4+ O2-N2O4NO2

Metall

Oxigen COMPOSTOS BINARIS

COMPOSTOS TERNARIS

COMPOSTOS QUATERNARIS

No metall Metall Hidrogen No metall Semimetall Metall + no metall Sals No metall + no metall Àcids oxoàcids Hidròxids (bases) Sals neutres Sals àcides Sals bàsiques

Òxids bàsics Peròxids Òxids àcids (anhídrids) Hidrurs metàl·lics Halurs d’hidrogen Hidrurs volàtils Sals neutres Sals volàtils Òxids àcids + aigua Òxids bàsics + aigua Oxisals

Amb diversos cations Amb diversos anions COMPOSTOS DE COORDINACIÓ O COMPLEXOS Sals dobles

COMBINACIONS BINÀRIES DE L’OXIGEN L’oxigen es combina amb tots els elements químics, excepte amb els gasos nobles. OXIGEN + METALLS  ÒXIDS BÀSICS (ÒXIDS) OXIGEN + NO METALLS ÒXIDS ÀCIDS (ANHÍDRIDS) En tots aquests compostos l’oxigen actua amb valència -2; O22-. Només en els compostos que reben el nom de peròxids l’oxigen actua amb valència -1; O22-. 

En la nomenclatura sistemàtica de la IUPAC, la paraula genèrica és òxid, amb els prefixos grecs mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, etc., segons el nombre d’àtoms d’oxigen que hi haja i indicant de la mateixa manera a continuació la proporció del segon element. o S’utilitza preferentment per als òxids àcids  Exemple: 



En el sistema de nomenclatura de Stock, la valència del metall s’indica amb xifres romanes entre parèntesis immediatament després del nom. o S’utilitza preferentment per als òxids bàsics.  Exemple:  o

Fe2O3  òxid de ferro (III)

Si l’element que es combina amb l’oxigen té valència única, no cal indicar-la.  Exemple: 



N2O5  pentaòxid de dinitrogen

Li2O  òxid de liti.

En la nomenclatura tradicional es fa servir la terminació –ós; i –ic per indicar si es refereix a la valència més alta o més baixa del metall respectivament.  Exemple:   o

FeO  òxid ferr-ós. Fe2O3  òxid fèrr-ic.

Si un element presenta quatre valències possibles:  La més baixa s’indica amb el prefix hipo- i la terminació –ós.  La segona més baixa s’indica amb el sufix –ós  La següent amb el sufix –ic.  I la més alta de les quatre amb el prefix per- i la terminació –ic. Si la combinació es realitza amb un no metall s’anomenarà anhídrid en compte d’òxid. 5

València I València II València III València IV

Cl2O Cl2O3 Cl2O5 Cl2O7

Anhídrid hipo-clor-ós Anhídrid clor-ós Anhídrid clòr-ic Anhídrid per-clòr-ic

1. Nomenclatura dels òxids bàsics: Recomanem al lector que per formular aquests òxids bàsics utilitze la nomenclatura de Stock perquè és més senzilla: s’han de saber les valències dels elements metàl·lics i recordar que l’oxigen actua amb valència -2.

Símbol Na Mg Al Si Pb Fe Cu

Òxid de sodi Òxid de magnesi Òxid d’alumini Òxid de silici Òxid de plom (IV) Òxid de ferro (III) Òxid de coure (II)

València +I +II +III +IV +IV +III +I

Símbol O O O O O O O

València -II -II -II -II -II -II -II

fórmula Na2O MgO Al2O3 SiO2 PbO2 Fe2O3 Cu2O

Observem que els subíndex apareixen intercanviant les valències del metall i de l’oxigen; si es pot, se simplifiquen. 

BaO Na2O Al2O3 CoO CuO Cu2O FeO Fe2O3 Rb2O MgO

Exemples:

Nomenclatura sistemàtica Monòxid de bari Monòxid de disodi Triòxid de dialumini Monòxid de cobalt Monòxid de coure Monòxid de dicoure Monòxid de ferro Triòxid de diferro Monòxid de dirrubidi Monòxid de magnesi

Nomenclatura de Stock Òxid de bari Òxid de sodi Òxid d’alumini Òxid de cobalt (II) Òxid de coure (II) Òxid de coure (I) Òxid de ferro (II) Òxid de ferro (III) Òxid de rubidi Òxid de magnesi

Nomenclatura tradicional Òxid de bari Òxid de sodi Òxid d’alumini Òxid cobaltós Òxid cúpric Òxid cuprós Òxid ferrós Òxid fèrric Òxid de rubidi Òxid de magnesi 6

PbO K2O SnO SnO2 MnO2

Monòxid de plom Monòxid de dipotassi Monòxid d’estany Diòxid d’estany Diòxid de manganés



Òxid de plom (II) Òxid de potassi Òxid d’estany (II) Òxid d’estany (IV) Òxid de manganès (IV)

Òxid plumbós Òxid de potassi Òxid estannós Òxid estànnic Biòxid de manganés

Exercisis:

1. Anomeneu els compostos següents: Nomenclatura sistemàtica

Nomenclatura de Stock

Nomenclatura tradicional

BeO Au2O3 CaO ZnO CrO Cr2O3 HgO Hg2O 2. Formuleu els compostos següents Òxid cròmic Triòxid de crom Òxid de crom (III) Òxid de plata Òxid de ferro (II) Òxid de coure (II) Òxid ce cadmi Òxid estannós

PERÒXIDS L’oxigen pot actuar amb valència -1 i forma els peròxids, el grup característic dels quals és el O22-. Per anomenar aquets compostos, es col·loca davant del nom de l’òxid el prefix per-. 

Exemples:   

Li2O2  peròxid de liti. Na2O2  peròxid de sodi BaO2  peròxid de bari

Utilitzant la nomenclatura sistemàtica, els anomenaríem així.  

Li2O2  diòxid de diliti Na2O2  diòxid de disodi

En aquests casos els subíndexs no es poden simplificar. 

Exercisis:

3. Anomeneu els compostos següents: 7

Nomenclatura sistemàtica

Nomenclatura tradicional

Li2O2 Cs2O2 Ag2O2 H2O2 MgO2 SrO2 ZnO2 CdO2 Cu2O2 CuO2 NiO2

2. Nomenclatura dels òxids àcids: Ja hem indicat que recomanem al lector que utilitze la nomenclatura sistemàtica i la de Stock per formular els òxids, tant els bàsics com els àcids, però, com que aquests darrers poden ajudar a l’aprenentatge correcte dels àcids oxoàcids, insistirem en la nomenclatura tradicional dels òxids àcids (anhídrids). Per distingir la valència amb que actua el no metall, es fan servir els prefixos i sufixos de la pàgina següent. Valències Cl Br I

1,3,5,7

N P

1,3,5

As Sb

3,5

València 1 3 5 7 1 3 5 3 5 Exemples

1 Cl2O 3 Cl2O3 5 Cl2O5 7 Cl2O7 En el cas dels elements sofre, seleni i tel·luri: Valències S Se Te

2,4,6

2 4 6

SO SO2 SO3

València 2 4 6 Exemples

Prefix HipoPerHipo-

Sufix -os -os -ic -ic -os -os -ic -os ic

Anhídrid hipoclorós Anhídrid clorós Anhídrid clòric Anhídrid perclòric

Prefix Hipo-

Sufix -os -os -ic

Anhídrid hiposulfurós Anhídrid sulfurós Anhídrid sulfúric 8

Si es tracta del carboni i del silici: Valències C Si

CO2 SiO2

València 4 4 Exemples

Prefix -

Sufix -ic -ic

Anhídrid carbònic Anhídrid silícic

EXEMPLES Fórmula Nomenclatura sistemàtica

Nomenclatura de Stock

Nomenclatura tradicional

Cl2O

Monòxid de diclor

Òxid de clor (I)

Anhídrid hipoclorós

Cl2O3

Triòxid de diclor

Òxid de clor (III)

Anhídrid clorós

Cl2O5

Pentaòxid de diclor

Òxid de clor (V)

Anhídrid clòric

Cl2O7

Heptaòxid de diclor

Òxid de clor (VII)

Anhídrid perclòric

Monòxid de sofre

Òxid de sofre (II)

Anhídrid hiposulfurós

SO2

Diòxid de sofre

Òxid de sofre (IV)

Anhídrid sulfurós

SO3

Triòxid de sofre

Òxid de sofre (VI)

Anhídrid sulfúric

Br2O

Monòxid de dibrom

Òxid de brom (I)

Anhídrid hipobromós

Br2O3

Triòxid de dibrom

Òxid de brom (III)

Anhídrid bromós

Br2O5

Pentaòxid de dibrom

Òxid de brom (V)

Anhídrid bròmic

Br2O7

Heptaòxid de dibrom

Òxid de brom (VII)

Anhídrid perbròmic

SeO

Monòxid de seleni

Òxid de seleni (II)

Anhídrid hiposeleniós

CO2

Diòxid de carboni

Òxid de carboni (IV)

Anhídrid carbònic

SiO2

Diòxid de silici

Òxid de silici (IV)

Anhídrid silícic

TeO2

Diòxid de Tel·luri

Òxid de Tel·luri (IV)

Anhídrid tel·lurós

SeO3

Triòxid de seleni

Òxid de seleni (VI)

Anhídrid selènic

I2O

Monòxid de diiode

Òxid de iode (I)

Anhídrid hipoiodós

TeO

Monòxid de tel·luri

Òxid de tel·luri (II)

Anhídrid hipotel·lurós

I2O5

Pentaòxid de diiode

Òxid de iode (V)

Anhídrid iòdic

N2O

Monòxid de dinitrogen

Òxid de nitrogen (I)

Anhídrid hiponitrós

EXERCISIS 4. Anomeneu els compostos següents amb les tres nomenclatures: Nomenclatura sistemàtica

Nomenclatura de Stock

Nomenclatura tradicional

N2O P2O SeO3 As2O3 SO2 SO Br2O Cl2O7 Br2O3 I2O CO N2O5 N2O3 I2O5 P2O3 P2O5

5. Formuleu els compostos següents Anhídrid carbònic Pentaòxid de dinitrogen Triòxid de difòsfor Heptaòxid de dibrom Monòxid de nitrogen Anhídrid sulfurós Òxid de sofre (IV) Òxid de fòsfor (V)

Òxid de nitrogen (V) Òxid de clor (I) Anhídrid bròmic Pentaòxid de diclor Òxid de seleni (VI) Anhídrid hiponitrós Anhídrid sulfúric Òxid de iode (III)

COMBINACIONS BINÀRIES DE L’HIDROGEN HIDROGEN HIDROGEN HIDROGEN

+ + +

METALLS NO METALLS SEMIMETALLS

  

HIDRURS METÀL·LICS HALURS D’HIDROGEN HIDRURS VOLÀTILS

Com que l’hidrogen només té un electró, sempre actua amb valència I; pot ser positiva o negativa segons si es combina amb un element més o menys electronegatiu que ell. La fórmula dels hidrurs s’escriu amb els símbols de l’hidrogen i de l’element característic. Si aquest element actua com a metall, s’escriu primer el seu símbol. Si actua com a no metall, s’escriu en primer lloc el símbol de l’element que aparega primer en la llista següent (i es llegeix en segon lloc): B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F. És una ordenació arbitrària, perquè no es basa només en un ordre d’electronegativitat. HIDRURS METÀL·LICS  HIDROGEN + METALLS 10

En aquests compostos l’hidrogen actua amb valència –I. S’anomenen amb la paraula genèrica hidrur seguida del nom del metall corresponent en genitiu o adjectivat. Com que l’hidrogen és més electronegatiu que els metalls, es col·loca a la dreta. Per indicar el nombre d’àtoms de l’hidrogen es fan servir els prefixos numerals grecs. EXEMPLES Nomenclatura sistemàtica

NaH KH CaH2 AlH3 BeH2 BaH2 CuH

(Mono)hidrur de sodi (Mono)hidrur de potassi Dihidrur de calci Trihidrur d’alumini Dihidrur de beril·li Dihidrur de bari (Mono)hidrur de coure

Nomenclatura tradicional

Hidrur de sodi Hidrur de potassi Hidrur de calci Hidrur d’alumini Hidrur de beril·li Hidrur de bari Hidrur de coure (I)

EXERCISIS 6. Anomeneu els compostos següents: Nomenclatura sistemàtica Nomenclatura de Stock LiH CuH CuH2 AuH3 NaH CrH3 CrH2 ZnH2 AlH3 MgH2 CoH3 CoH2 BeH2 CdH2 EXERCISIS 7. Formuleu els compostos següents Hidrur de potassi Hidrur de ferro (II) Hidrur d’alumini Hidrur de plata Hidrur de calci Hidrur de magnesi

Nomenclatura tradicional

Hidrur d’estany (IV) Hidrur de sodi Hidrur de bari Hidrur de platí (IV) Hidrur de plom (II) Hidrur de mercuri (I)

HALURS D’HIDROGEN  HIDROGEN + NO METALLS L’hidrogen actua en aquests compostos amb valència +I i els no metalls amb la seua respectiva valència negativa. Els halurs d’hidrogen en dissolucions aquoses donen dissolucions àcides i reben el nom d’àcids hidràcids. S’anomenen afegint el sufix –ur a l’element més electronegatiu (el no metall). Per tant, ara l’hidrogen s’escriu a l’esquerra. EXEMPLES Nomenclatura sistemàtica

H2F2 HCl HBr HI H2S H2Se H2Te

Fluorur d’hidrogen Clorur d’hidrogen Bromur d’hidrogen Iodur d’hidrogen Sulfur d’hidrogen Seleniur d’hidrogen Tel·lurur d’hidrogen

EXERCISIS 8. Formuleu els compostos següents Sulfur d’hidrogen Bromur d’hidrogen Tel·lurur d’hidrogen

Nomenclatura tradicional

Àcid fluorhídric Àcid clorhídric Àcid bromhídric Àcid iodhídric Àcid sulfhídric Àcid selenhídric Àcid tel·lurhídric

Iodur d’hidrogen Fluorur d’hidrogen Clorur d’hidrogen

HIDRURS VOLÀTILS  HIDROGEN + SEMIMETALLS Aquests compostos estan units per enllaços covalents poc polars i es diferencien dels àcids hidràcids perquè les seues dissolucions aquoses no tenen propietats àcides. Els elements que formen aquests compostos són: nitrogen, fòsfor, arsènic, antimoni, carboni, silici i bor. S’anomenen amb la paraula genèric hidrur seguida del nom del semimetall corresponent en genitiu. Es fan servir prefixos numerals per indicar el nombre d’àtoms de l’hidrogen i del semimetall presents en el compost. S’omet el prefix mono-. Tots aquests compostos tenen noms especials admesos per la IUPAC, que són els més utilitzats pels químics i que apareixen preferentment en la bibliografia. En les fórmules d’aquests compostos, el símbol es col·loca a la dreta. EXEMPLES: Nomenclatura sistemàtica

NH3 N2H4 PH3

Trihidrur de nitrogen Tetrahidrur de dinitrogen Trihidrur de fòsfor

Nom comú

Amoníac Hidrazina Fosfina 12

P2H4 AsH3 AsH4 SbH3 CH4 SiH4 SiH6 BH3 B2H6

Tetrahidrur de fòsfor Trihidrur d’arsènic Tetrahidrur d’arsènic Trihidrur d’antimoni Metà Tetrahidrur de silici Hexahidrur de disilici Trihidrur de bor Hexahidrur de dibor

Difosfina Arsina Diarsina Estibina Metà Silà Disilà Borà Diborà

ALTRES COMBINACIONS BINÀRIES Es tracta de combinacions binàries que no són òxids ni compostos hidrogenats. NO METALLS NO METALLS

+ +

METALLS METALLS

 

SALS NEUTRES SALS VOLÀTILS

SALS NEUTRES  NO METALLS + METALLS El no metall és l’element més electronegatiu i es col·loca a la dreta. S’anomena primer amb el sufix –ur tal com indiquem a continuació. Recomanem l’ús de la nomenclatura de Stock. EXEMPLES Nomenclatura sistemàtica LiF Fluorur de liti CaF2 Difluorur de calci AlCl3 Triclorur d’alumini CuBr2 Dibromur de coure CuBr Bromur de coure MnS Sulfur de manganés CaTe Tel·lurur de calci KI Iodur de potassi FeCl2 Diclorur de ferro NiS Sulfur de níquel K2S Sulfur de potassi PtF2 Difluorur de platí

Nomenclatura de Stock Fluorur de liti Fluorur de calci Clorur d’alumini Bromur de coure (II) Bromur de coure (I) Sulfur de manganés (II) Tel·lurur de calci Iodur de potassi Clorur de ferro (II) Sulfur de níquel (II) Sulfur de potassi Fluorur de platí (II)

Nomenclatura tradicional Fluorur de liti Fluorur de calci Clorur d’alumini Bromur cúpric Bromur cuprós Sulfur manganós Tel·lurur de calci Iodur de potassi Clorur ferrós Sulfur niquelós Sulfur de potassi Fluorur platinós

EXERCISIS 9. Anomeneu els compostos següents: Nomenclatura sistemàtica Nomenclatura de Stock Nomenclatura tradicional FeCl2 MnS Cu2Te AlF3 CuI 10. Formuleu els compostos següents Fluorur de coure (II) Tetrafluorur de silici Sulfur de plom (IV) Clorur de ferro (II) 13

Sulfur de crom (III) Triclorur de ferro Dibromur de coure

Bromur sòdic Fluorur càlcic Clorur d’alumini

SALS VOLÀTILS  METALLS + NO METALLS Recordem que la IUPAC estableix que en les combinacions binàries entre no metalls s’ha de col·locar a l’esquerra de la fórmula el símbol de l’element que figure primer en la relació següent: B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F. Aquests compostos s’anomenen afegint la terminació –ur a l’element el símbol del qual estiga col·locat a la dreta de la fórmula. EXEMPLES BrF IBr3

 fluorur de brom  bromur de iode (III)

Nomenclatura sistemàtica

Nomenclatura de Stock

BrF3 BrCl SeI2 CCl4 CS2 BrF5 IF7 B2S3 AsSe3 BP