formulacion by dolores belart

FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA QUIMICA Formulación es la parte de la Química que tiene por objeto representar las moléculas mediante fórmulas. Una fórmula está formada por la unión de los símbolos de los átomos de los diferentes elementos que forman la molécula, afectados por unos subíndices numéricos que indican el número de átomos de un mismo elemento que entran a formar parte de dicha molécula. Nomenclatura es la parte de la Química que tiene por objeto poner nombres a las moléculas y por tanto a las fórmulas que representan. 1. Elementos químicos. Símbolos: Un elemento químico es una sustancia pura constituida por una sola clase de átomos. Cada átomo de un elemento químico se representa por símbolo formado por una o dos letras. La primera letra se escribe con mayúscula, y la segunda con minúscula. Ejemplos: H- hidrógeno; Sb- antimonio En general, el símbolo coincide con las primeras letras del nombre del elemento, pero en algunos casos no es así, debido a que el símbolo deriva del nombre latino o griego del elemento Ejemplos: Oro- Au (aurum); Azufre- S (sulfur); Plata- Ag (argentum) Algunas raices de elementos Fluor: Fluor Cloro: Clor Bromo: Brom Iodo: Iod Azufre: Sulf y sulfur Selenio: Selen Teluro: Telur Nitrógeno:Nitr Fósforo: Fosfor Arsénico: Arseni Antimonio:Antimon Carbono: Carb Silicio: Silic

Cinc: Cincico Cobre: Cupr Mercurio: Mercuri Oro: Aur Hierro: Ferr Níquel: Níquel Cobalto: Cobalt Plomo: Plumb Estaño: Estann Cromo: Crom Manganeso:Mangan Plata: Argent

2. Compuestos químicos. Fórmulas: Una sustancia pura se representa mediante una formula que resulta de la combinación de los símbolos de los elementos químicos que la integran Las fórmulas de las sustancias moleculares llevan un subíndice al lado del símbolo, que indica el número de átomos de la molécula: • Monoatómicos. Son las moléculas de los gases nobles: He, Ne, Xe... • Diatómicos. Son: F2, Cl2, Br2, I2, O2... • Triatómicas. Es una molécula de ozono, O3 • Tetratómico. Son las moléculas del fósforo, P4; arsénico, As4; y antimonio Sb4

2 3. Número de oxidación: El número de oxidación es la carga que tendría un átomo si los electrones de los enlaces que forma con el resto de elementos del compuesto se asignasen al átomo más electronegativo. Para calcularlo, hay que seguir las siguientes reglas: • El número de oxidación de todos los elementos químicos en estado libre es 0 • El número de oxidación del hidrogeno es +1. • El número de oxidación del oxigeno es -2. • El número de oxidación de los no metales se calcula teniendo en cuenta que la suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos de una molécula es 0, y en caso de unión, es su carga. Ejemplo: Calcular el número de oxidación de: H2SO4 H2 (+1) S(+6) O4 (-2); -8+2=-6 1. Valencia de un elemento: La valencia es la capacidad de combinacion de un elemento químico. En los no metales existen 2 tipos de valencias: • La valencia con el hidrogeno: es la capacidad que tiene un elemento para combinarse con el hidrógeno • La valencia con el oxigeno: es la capacidad que tiene un elemento para combinarse con el oxigeno.

Tabla de valencias. GRUPO Halógenos

Anfígenos

Nitrogenoideos

Carbonoideos

ELEMENTO Flúor Cloro Bromo Iodo Oxigeno Azufre Selenio Teluro Nitrógeno Fósforo Arsénico Antimonio Bismuto Carbono Silicio Boro

SÍMBOLO F Cl Br I O S Se Te N P As Sb Bi C Si B

VALENCIA CON EL H 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 3

VALENCIA CON EL O 1 1, 3, 5, 7 1, 3, 5, 7 1, 3, 5, 7 2 2, 4, 6 2, 4, 6 2, 4, 6 3, 5 3, 5 3, 5 3, 5 3, 5 2, 4 4 3

3 GRUPO Alcalinos

Alcalino-térreos

Térreos Metales de transición

ELEMENTO Litio Sodio Potasio Rubidio Cesio Berilio Magnesio Calcio Estroncio Bario Radio Aluminio Plata Cinc Cobre, Mercurio Oro Hierro, Cobalto, Níquel Plomo, Estaño, Platino Iridio Cromo Manganeso

SÍMBOLO Li Na K Rb Cs Be Mg Ca Sr Ba Ra Al Ag Zn Cu, Hg Au Fe, Co, Ni Pb, Sn, Pt Ir Cr Mn

VALENCIA 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 1 2 1, 2 1, 3 2, 3 2, 4 3,4 3,6 4, 6,7

4. Tipos de nomenclatura: 1. Nomenclatura tradicional: no tiene ninguna regla fija. 2. Nomenclatura sistemática I.U.P.A.C.: (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) se basa en el manejo de prefijos numerales griegos que indican las proporciones en que se encuentran los elementos en una fórmula. 3. Nomenclatura de Stock: Usa mediante números romanos entre paréntesis la valencia del elemento. Vamos a utilizar para la formulación las dos primeras: La tradicional, La I.U.P.A.C. FORMULACIÓN

1.Compuestos binarios: 2. Los compuestos binarios son los formados por dos clases de átomos. Se formula escribiendo los símbolos de los átomos, uno a continuación del otro, poniendo como subíndice de cada uno la valencia del otro y simplificando siempre que sea posible. En el caso de los compuestos binarios entre elementos no metálicos se escribe primero el elemento situado más a la izquierda. También nos permite saber la colocación de un elemento respecto del hidrogeno y el oxigeno. B Si C Sb As P N H Te Se S I Br Cl O F

1.1 Hidruros: Los hidruros están formados por un no metal mas hidrogeno: No Me + H Los no metales utilizan la valencia con el hidrógeno. a. I.U.P.A.C.: se nombra de derecha a izquierda añadiéndole al primero la terminación en “uro” utilizando los prefijos numerales griegos di, tri, tetra... que hagan falta. b. Tradicional: tienen nombres específicos los nitrogenoideos y los carbonoideos; tanto los halógenos como los anfígenos forman hidrácidos.

Fórmula HCl H2O H2Te HF HBr HI H2S H2Se NH3 PH3 CH4 SiH4

Nomenclatura sistemática Cloruro de hidrógeno Óxiduro de dihidrógeno Telururo de dihidrógeno Floruro de hidrógeno Bromuro de hidrógeno Yoduro de hidrógeno Sulfuro de dihidrógeno Seleniuro de dihidrógeno Trihidruro de nitrogeno Trihidruro de fosforo Tetrahidruro de carbono Tetrahidruro de silicio

Nomenclatura tradicional (disolución acuosa) Ácido clorhídrico Agua Ácido telurhídrico Ácido fluorhídrico Ácido bromhídrico Ácido yodhídrico Ácido sulfhídrico Ácido selenhídrico Amoniaco Fosfatina Metano Silano

Hidruros metalicos Son compuestos formados por el hidrógeno con los metales, donde el número de oxidación del H es -1. Se les nombra con la palabra genérica “hidruro” seguida del nombre del metal. Utilizan la valencia del hidrógeno. Fórmu la CuH2 FeH2 SnH4 BH3 FeH3 AlH3

Nomenclatura sistemática Dihidruro de cobre Dihidruro de hierro Tetrahidruro de estaño Trihidruro de boro Trihidruro de hierro Trihidruro de aluminio

Nomenclatura tradicional Hidruro cúprico Hidruro ferroso Hidruro estánnico Borano Hidruro férrico Hidruro aluminico

1.2 Sales binarias: a. I.U.P.A.C: se nombra añadiéndole al no metal los prefijos numerales griegos y la terminación en “uro” seguido del metal también precedido por los prefijos numerales griegos. b. Tradicional: se nombra de derecha a izquierda como siempre, el no metal terminado en “uro” seguido del metal que se le añade: hipo... oso oso ico per... ico • Si el metal solo tiene una valencia se le añadirá la terminación “ico” • Si el metal tiene dos valencias cuando actúe con la pequeña se le añadirá el prefijo “oso” y con la mayor “ico”. • Si el metal tiene tres valencias se añade el prefijo y sufijo “hipo... oso” a la menor “ico” y la mediana “oso”. • Si el metal tiene 4 valencias se utilizarían todas las terminaciones de menor a mayor valencia respectivamente. Fórmula Nomenclatura sistemática KBr Bromuro de potasio FeCl2 Dicloruro de hierro CuS Sulfuro de cobre FeCl3 Tricloruro de hierro NaBr Bromuro de sodio Ba3N2 Dinitruro de tribario PbS2 Disulfuro de plomo CuCl Cloruro de cobre Ca3P2 Difosfuro de tricalcio KCl Cloruro de potasio

Nomenclatura tradicional Bromuro potásico Cloruro ferroso Sulfuro cúprico Cloruro férrico Bromuro sódico Nitruro bárico Sulfuro plúmbico Cloruro cuproso Fosfuro cálcico Cloruro potásico

1.3 Óxidos: Los óxidos son compuestos binarios del oxígeno con otro elemento, excepto con el flúor por ser este más electronegativo. Si el elemento es un metal, se llaman óxidos básicos y óxidos ácidos o anhídridos si el elemento es un no metal. La formulación de los óxidos sigue la regla de los compuestos binarios, siendo -2 el número de oxidación del oxígeno

6 •

Óxidos basicos: (Me + 0) están escritos en este orden con las valencias intercambiadas y simplificadas.

a. I.U.P.A.C.: se nombra; mono, di, tri, tetra... oxido seguido de di, tri, tetra... metal b. Tradicional: se nombra; oxido seguido del metal que se le añade hipo... oso oso ico per... ico dependiendo del número de valencias, al igual que ocurría en las sales binarias. Fórmu la C u O MgO Fe2O3 Ag2O Hg2O Na2O SnO2 FeO •

Nomenclatura sistemática

Nomenclatura tradicional

Monóxido de cobre

Óxido cúprico

Óxido de magnesio Trióxido de dihierro Monóxido de diplata Monóxido de dimercurio Óxido de dipotasio Dióxido de estaño Monóxido de hierro

Óxido de magnesio Óxido férrico Óxido de plata Óxido mercurioso Óxido de sodio Óxido estánnico Óxido ferroso

Óxidos acidos o anhidridos: ( No Me + 0) están escritos en este orden con las valencias intercambiadas y simplificadas.

a. I.U.P.A.C: se nombra; mono, di, tri, tetra... delante de la palabra óxido, seguido de di, tri, tetra... delante del no metal. Ejemplos: El cloro (Cl) tiene valencia 1, 3, 5 y 7 y junto con el oxigeno formaría: Cl2 O – monóxido de dicloro. Cl2 O3 – trióxido de dicloro. Cl2 O5 – pentaóxido de dicloro. Cl2 O7 – heptaóxido de dicloro. a. Tradicional: se emplea la palabra anhídrido seguido de hipo... oso oso ico per... ico del no metal dependiendo del número de valencias que tenga el no metal. Ejemplos: El cloro (Cl) tiene valencia 1, 3, 5 y 7 y junto con el oxigeno formaría: Cl2 O – anhídrido hipocloroso. Cl2 O3 – anhídrido cloroso.

7 Cl2 O5 – anhídrido clórico. Cl2 O7 – anhídrido perclórico. Fórmu la P2O5 CO2 SO2 Cl2O5 N2O3 Cl2O7 SO3 N2O5

Nomenclatura sistemática Pentaóxido de difósforo Dióxido de carbono Dióxido de azufre Pentaóxido de dicloro Trióxido de dinitrógeno Heptaóxido de dicloro Trióxido de azufre Pentaóxido de dinitrógeno

Nomenclatura tradicional Anhídrido fosfórico Anhídrido carbónico Anhídrido sulfuroso Anhídrido clórico Anhídrido nitroso Anhídrido perclórico Anhídrido sulfúrico Anhídrido nítrico

2. Compuestos ternarios: Los compuestos ternarios son los formados por tres clases de átomos. Se formula escribiendo los símbolos de los átomos, uno a continuación del otro. 2.1 Ácidos: Son ácidos de composición más complicada. Constan de un átomo central, no metal o si es metal de número de oxidación superior a 4, de hidrógeno y oxígeno. Para escribir las fórmulas de los oxácidos los símbolos de los átomos se anotan en el siguiente orden: 1º el símbolo de los átomos de hidrógeno, 2º el símbolo del elemento central, 3º el símbolo del oxígeno Su fórmula puede obtenerse formalmente al combinarse los óxidos ácidos (anhídridos) con agua. Lo habitual es que el anhídrido tome una molécula de agua al pasar a ácido, pero hay casos en los que toma dos o hasta tres moléculas. Para diferenciar los distintos oxácidos que se originan, se utilizan los prefijos META, PIRO, y ORTO para los ácidos de los grupos IIIA y VA, para una, dos o tres moléculas de agua respectivamente. Se emplean los prefijos META y ORTO para los ácidos del grupo IVA. Después se simplifica si se puede. Fórmul a H2SO3 HPO3 HNO3 H4P2O7 HClO4 HBrO2 H2SiO3

Nomenclatura tradicional Ácido sulfuroso Ácido metafosfórico Ácido nítrico Ácido pirofosfórico Ácido perclorico Ácido bromoso Ácido silícico

Nomenclatura sistemática Trioxosulfato (IV)de hidrógeno Trioxofosfato (V) de hidrógeno Trioxonitrato (V) de hidrógeno Heptaoxofosfato (V) de hidrógeno Tetraoxoclorato(VII) de hidrogeno Dioxobromato(III) de hidrogeno Trioxosilicato (IV) de hidrógeno

a. Tradicional: los ácidos se nombran como los óxidos básicos por la tradicional cambiando únicamente el termino anhídrido por el de ácido. Ejemplos: S O3 – anhídrido sulfúrico...... S O3 + H2 O – ácido sulfúrico.

8 C O2 – anhídrido carbónico..... C O2 + H2 O – ácido carbónico. b. I.U.P.A.C: estos compuestos se nombran enunciando primero el numero de oxígenos con la palabra “oxo”, y los prefijos numerales griegos; luego el nombre del átomo terminado en ato, seguido de su valencia en números romanos, entre paréntesis; y, finalmente, el hidrogeno precedido de la preposición “de”. Ejemplos: H2 C O3 – trioxocarbonato (IV) de hidrógeno. H2 S O4 – tetraoxosulafto (VI) de hidrógeno H4P2O5 Pentaoxodifosfato (III) de hidrógeno H ClO Monoxo clorato(I) de hidrógeno 2.2 Sales (oxisales): Las oxisales resultan de sustituir los átomos de hidrógeno de los oxácidos por átomos metálicos. Para formular las oxisales se escribe primero el metal y a continuación el anión o radical ácido que resulta de la pérdida de los iones H+, sin su carga. La valencia o carga del anión pasa a ser subíndice del metal, y la del metal, subíndice del anión, que debe escribirse entre paréntesis si el subíndice es superior a 1. debe simplificarse si procede. Se nombran de la siguiente manera: si el ácido termina oso, su anión termina en ito y si el ácido termina en ico, su anión en ato. - H+ Ejemplo: H Cl O – ácido hipocloroso  Cl O hipoclorito H Cl O4 – acido perclorico  Cl O4 perclorato Una vez formulados los aniones podemos seguir con las sales (oxisales): a. Tradicional: se nombra primerao el no metal terminado en ito o en ato, seguido del nombre del metal terminado en oso o en ico. Ejemplos: Ca2 (S O) 2  Ca S O3 – sulfito de calcio. Fe2 (S O3) 3 – sulfato ferrico. b. I.U.P.A.C.: bis, tris, tetraquis... seguido del nombre del ácido en la IUPAC. seguido del metal y su valencia en número romanos. Ejemplos: Ca2 (S O3) 2  Ca S O3 – trioxosulfato (IV) de calcio. Fe2 (S O3) 3 – trioxosulfato (IV) de hierro (II). Fórmula Fe3 (PO4) 2 AgNO3 Li2CO3 KNO2 Cu(NO3) 2 NiSO4 Al(NO3) 3

Nomenclatura tradicional Fosfato ferroso Nitrato de plata Carbonato de litio Nitrito potásico Nitrato cúprico Sulfato niqueloso Nitrato de aluminio

Nomenclatura aceptada por la IUPAC Fosfato de hierro (II) Nitrato de plata Carbonato de litio Nitrito de potasio Nitrato de cobre (II) Sulfato de níquel (II) Nitrato de aluminio

2.3 Hidróxidos: Estan formados por un metal y el ion hidroxido (OH) se escriben en ese orden pero el ión se pone entre parentesis con un subíndice que indica la valencia del metal. a. Tradicional: se nombra; hidróxido del metal terminado en oso o en ico. Ejemplos: Fe (O H)2 – hidróxido ferroso. Al (O H) 3 – hidróxido de aluminio. b. I.U.P.A.C.: se nombra; los prefijos numerales griegos seguidos del metal. Ejemplos: Fe (O H)2 – dihidróxido ferroso. Al (O H) 3 – trihidróxido de aluminio. Fórmula Fe(OH) 2 Ba(OH) 2 Mn(OH) 3 Al(OH) 3 CuOH Sn(OH) 2 KOH Sn(OH) 4

Nomenclatura sistemática Dihidróxido de hierro Dihidróxido de bario Trihidróxido de manganeso Trihidróxido de aluminio Monohidróxido de cobre Dihidróxido de estaño Monohidróxido de potasio Tetrahidróxido de estaño

Nomenclatura tradicional

Hidróxido ferroso Hidróxido barico Hidróxido manganoso Hidróxido aluminico Hidróxido cuproso Hidróxido estannoso Hidróxido de potasico Hidróxido de estannico

QUÍMICA ORGÁNICA Química orgánica: Es la parte de la química que estudia los compuestos en cuyas moléculas entran siempre átomos de carbono. El átomo de carbono se comporta como tetravalente en los compuestos orgánicos. Tiende a adquirir la configuración de gas noble compartiendo los electrones más externos. ENLACES Y CADENAS Enlaces entre átomos de carbono Los átomos de carbono se pueden unir entre sí por enlaces simples, dobles o triples. -C - CEnlace simple

- C = CEnlace doble

-C

C-

(- equivale a un par de electrones)

Enlace triple

Cadenas carbonadas Se llama cadena carbonada a la unión de átomos de carbono entre sí por medio de enlaces simples, dobles o triples. Las cadenas pueden ser abiertas o cerradas, según tengan átomos de carbono terminales libres o no. Las cadenas abiertas o lineales pueden ser a su vez normales o ramificadas. En las normales no existe ningún átomo de carbono unido a más de dos átomos de carbono. En las ramificadas existen átomos de carbono unidos a tres o cuatro átomos de carbono. -C- C- C-

Cadena normal

-C-C- C- C- C- C -C-C-

Cadena ramificada

Categoría de los carbonos. Carbono primario: Aquel que está unido sólo a un átomo de carbono. Carbono secundario: Aquel que está unido a dos átomos de carbono. Carbono terciario: Aquel que está unido a tres átomos de carbono. Carbono cuaternario: Aquel que está unido a cuatro átomos de carbono. Ejemplo: C H3 C H3 H3 C - CH - C H2 - C H2 - C - C H2 - C H3 C H3 FORMULAS a) Molecular: Representa los átomos que hay en la molécula y la cantidad de cada uno de ellos. Ejemplo: C3H8 b) Desarrollada: Se representan todos los enlaces de la molécula. H H H H-C-C-C-H H-H-H c) Semidesarrollada: Sólo se representan los enlaces carbono-carbono y agrupa a los átomos que están unidos a un mismo átomo de carbono. CH3 - CH2 - CH3

HIDROCARBUROS Los hidrocarburos son compuestos que están formados exclusivamente por átomos de carbono e hidrógeno. Se dividen en: Hidrocarburos Acíclicos

Saturados

Alcanos

No saturados

Alquenos Alquinos

1. ALCANOS: Responden a la fórmula general CnH2n+2. Los átomos de carbono en la cadena están siempre unidos por enlaces sencillos. Se nombran anteponiendo el prefijo numeral griego o latino que indica el número de átomos en la molécula seguido del sufijo -ano.

13 RADICALES DE ALCANOS LINEALES Son derivados de los hidrocarburos saturados lineales, por perdida de un atomo de hidrógeno de un atomo de carbono terminal. Se nombran sustituyendo la terminación “ano” por “ilo”.

2. ALQUENOS: Se caracterizan porque al menos en una unión carbono-carbono el enlace es doble. Sólo estudiaremos aquellos que presentan un sólo doble enlace. Estos responden a la fórmula general CnH2n. Se nombran conservando el prefijo de los alcanos que indicaba el número de átomos de carbono y se cambia el sufijo por -eno.

A partir del buteno, conservando la estructura lineal se pueden formular distintos alquenos con la misma fórmula molecular, según el lugar donde se coloque el doble enlace (Isómeros de posición). Como cada compuesto debe tener su nombre, se numera la cadena por el extremo más próximo al doble enlace y delante del nombre del alqueno indicaremos el menor número de los carbonos que soportan el doble enlace. De ahí el 1-buteno y el 2-buteno.

15 3. ALQUINOS: Son hidrocarburos que tienen algún triple enlace entre dos de sus carbonos. Si sólo hay un triple enlace la fórmula general es CnH2n-2. Para nombrarlos se emplea la terminación -ino conservando la parte del nombre que indica el número de átomos de carbono. Se pueden formar isómeros igual que en los alquenos y se siguen las mismas normas de nomenclatura.

16 FUNCIONES OXIGENADAS Son compuestos que, ademas de carbono e hidrógeno, contienen oxígeno. Cada uno de estos tipos de compuestos se caracteriza por una determinada agrupación de átomos, llamado grupo funcional. Los compuestos que tienen el mismo grupo funcional constituyen una función orgánica. ALCOHOLES Son compuestos que se obtienen de los hidrocarburos por sustitución de alguno de sus hidrógenos por grupos (-OH) oxhidrilo o hidróxilo. La fórmula molecular es R-OH, siendo R la cadena de carbonos e hidrógenos, En cada átomo de carbono solamente se puede sustituir un átomo de hidrógeno por un -OH. Si un alcohol tiene: Un radical oxhidrilo -- Alcohol monovalente Dos radicales oxhidrilo-Alcohol divalente Tres o más radicales oxhidrilo - Alcohol polivalente Se nombran igual que las moléculas de los hidrocarburos saturados de igual número de átomos de carbono, pero con la terminación -ol. Delante del nombre se coloca un número (localizador), separado de él por un guión, que indica el carbono al cual está unido el grupo funcional.

ALDEHIDOS: Son compuestos cuyo grupo funcional es el grupo carbonilo: C=O En los aldehidos los otros dos enlaces del carbono se saturan así: O R-C H Uno de los enlaces siempre está unido a un hidrógeno por lo que este grupo funcional siempre está situado en un carbono terminal. El otro enlace está unido a una cadena hidrocarbonada,o a un hidrógeno. El nombre del aldehido significa ALCOHOL DESHIDROGENADO A L D E H I D O Se nombran con la terminación "al".

*El metanal también se llama formaldehido. *El etanal también se llama acetaldehido.

CETONAS: Tiene el mismo grupo funcional que los aldehidos. C=O Con la diferencia que en las cetonas el carbono del grupo funcional debe ir obligatoriamente unido a dos radicales. O R - C - R' Este grupo funcional por tanto nunca irá en un carbono extremo.Se nombran con la terminación "ona".

ACIDOS CARBOXILICOS La función ácido tiene como grupo funcional el grupo carboxilo O R–C-O-H Siendo R un hidrógeno o una cadena hidrocarbonada. Se nombran con la palabra ácido seguida de otra palabra formada por el prefijo que indica el nº de átomos de carbono seguida del sufijo "oico". El grupo carboxilo sólo puede ir en un carbono terminal.