COMPUESTOS BINARIOS, TERNARIOS Y CUATERNARIOS

OBJETIVO CLASE: Que el alumno sea capaz de identificar los distintos tipos de compuestos (binarios, ternarios y  cuaternarios) así como de formar fórmulas químicas de compuestos inorgánicos y  nombrarlas de acuerdo a las reglas de la IUPAC.

COMPUESTO INORGANICO: Es aquel compuesto formado por dos elementos distintos pero en el que su componente principal no es el carbono.  Participan casi la totalidad de elementos conocidos y los enlaces formados en estos compuestos son iónicos o covalentes.  Estos compuestos presentan una gran variedad de estructuras.  Según el número de átomos que componen a las moléculas se clasifican en:

A) MONOATOMICOS: Constan de un solo átomo, como las moléculas de los gases nobles.

B) DIATOMICOS: Constan de dos átomos como las moléculas gaseosas de la mayoría de los elementos que no forman parte de los gases nobles (H₂, O₂), así como algunas moléculas binarias (óxido de calcio, CaO, también llamada cal viva).

C) TRIATOMICOS: Constan de tres átomos, como el ozono O₃, agua H₂O, dióxido de carbono (CO₂)

D) POLIATOMICOS: Contienen 4 o más átomos, como las moléculas de fósforo (P₄) o dióxido férrico (Fe₂O₃).

FORMULA QUIMICA: Es la representación de los elementos que forman un compuesto y refleja la proporción en que se encuentran los elementos en el compuesto o el número de átomos que componen a una molécula.

COMPUESTO: Sustancia formada por dos o más elementos de la tabla periódica.

MOLECULA: Es una agrupación definida y ordenada de átomos que constituye la porción más pequeña de una sustancia pura.

SUSTANCIA PURA: Sustancia homogénea que no puede cambiar de estado ni dividirse en otras sustancias, salvo por una reacción química.

REGLAS PARA ESCRIBIR FORMULAS QUIMICAS

1.- Para elaborar fórmulas químicas se juntan un anión y un catión, por conveniencia se coloca en primer término el catión y enseguida el anión y la lectura de la fórmula se lleva acabo de derecha a izquierda, o seaque se lee primero el anión y después el catión

Na⁺¹ + Cl^-1 ----------- NaCl cloruro de sodio

Ca⁺² + Br^-1 ----------- CaBr² bromuro de calcio

2.- Cuando se juntan un anión con un catión, al escribir una fórmula química, los números de oxidación sin importar el signo se entrecruzan y se anotan como subíndices considerando lo siguiente:

A).- Si el número de oxidación de un catión y un anión es la unidad al entrecruzarse no se anotan:

K⁺¹ + Br^-1 ---------- KBr bromuro de potasio

B).- Cuando el catión y el anión tengan el mismo número de oxidación, al entrecruzarse, tampoco se anotan:

Ca⁺² + O^-2 ---------- CaO oxido de calcio

Zn⁺² + S^-2 ---------- ZnS sulfuro de zinc

C).- Cuando los números de oxidación son diferentes se entrecruzan y se anotan:

Al⁺³ + O^-2 ---------- Al₂ O₃ oxido de aluminio

Fe⁺³ + S^-2 --------- Fe₂ S₃ sulfuro férrico

3.- Cuando se utilizan radicales se pueden presentar los siguientes casos:

A).- Si el subíndice que va a afectar al radical es la unidad no se anota:

Na⁺¹ + SO₄^-2 --------- Na₂SO₄ sulfato de sodio

Li⁺¹ + PO₄^-3 --------- Li₃PO₄ fosfato de litio

B).- Si el subíndice que va a afectar al radical es mayor que la unidad, es necesario encerrar el radical en un paréntesis y escribir fuera de él el subíndice:

Zn⁺² + NO₃^-1 --------- Zn (NO₃)₂ nitrato de zinc

NH₄⁺¹ + CO₃^-2 -------- (NH₄)₂CO₃ carbonato de amonio

4.- En algunas ocasiones se pueden simplificar los subíndices, sacándoles mitad:

Pb⁺⁴ + S^-2 --------- Pb₂ S₄sulfuroplúmbico -------- PbS₂

Sn⁺⁴ + CO₃^-2 -------- Sn₂ (CO₃)₄carbonatoestáñico------- Sn(CO₃)₂

RADICAL QUIMICO: Especie química caracterizada por poseer uno o más electrones desapareados.  Ejemplos son Cl^-, Br^- o H^- que son átomos o iones con un número impar de electrones.NO₃^-1, SO₄^-2, PO₄^-3, CO₃^-3, ClO₄^-1, CN^-1. Los radicales se unen comúnmente con iones metálicos para formar compuestos. Por ejemplo, cuando se une el ion K⁺¹ con el radical NO₃^-1 se forma el compuesto KNO₃ (neutro, sin carga).

REGLAS DE NOMENCLATURA

La nomenclatura química es un conjunto de reglas que se aplican para nombrar y representar con símbolos y fórmulas a los elementos y compuestos químicos. Actualmente se aceptan tres sistemas de nomenclatura donde se agrupan y nombran a los compuestos inorgánicos:

Sistema de nomenclatura estequiométricoó sistemático de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, (IUPAC): Utiliza un código de prefijos numerales para indicar la cantidad de átomos de cada elemento que hay en la fórmula de un determinado compuesto: Prefijo: mono-; di-; tri- ; tetra- ; penta- ; hexa- ; hepta- . Cantidad de átomos: uno; dos; tres ; cuatro; cinco; seis; siete

Sistema de nomenclatura funcional, clásica ó tradicional:Utiliza un código de prefijos y sufijos para identificar la valencia con la que actúa alguno de los elementos que forman parte del compuesto. Como ya sabes, hay elementos que pueden actuar con una, dos, tres, cuatro o incluso más valencias distintas. Con esta nomenclatura puedes diferenciar elementos que tengan hasta cuatro valencias diferentes.

Prefijo	Sufijo
hipo	oso	La más pequeña de tres o cuatro
	oso	La más pequeña de dos o la del medio de tres
	ico	La única o, si hay dos o tres, la mayor
per	ico	La mayor de cuatro y solo si hay cuatro

Sistema de nomenclatura Stock.Indica con números romanos entre paréntesis la valencia con la que actúa alguno de los elementos que forman parte del compuesto. Si el elemento solo tiene una valencia, no es necesario indicarla.

DETERMINANDO LOS ESTADOS DE OXIDACION

Estado de oxidación:Es indicador del grado de oxidación de un átomo que forma parte de un compuesto u otra especie química. Formalmente, es la carga eléctrica hipotética que el átomo tendría si todos sus enlaces a elemento distintos fueran 100% iónicos. El EO es representado por números, los cuales pueden ser positivos, negativos o cero.La IUPAC determino las reglas para designar los estados de agregación a los elementos, las cuales son:

1.   El estado de oxidación para elementos libre es cero (Br₂⁰, Fe⁰, H⁰, etc.)

2.   El estado de oxidación para el H⁺¹ y O^-2 para la mayoría de los compuestos

3.   La suma algebraica de los estados de oxidación en una molécula siempre es igual a cero, mientras que un iónpoliatómico la suma algebraica de los estados de oxidación deberá ser igual a la carga del ión. Ejemplos:

_{+1  -2}

H₂O =0 

2(+1) + (-2) =0     El resultado es cero porque el agua es una molécula ya que no está entre paréntesis ni tiene carga

Para el  agua hay una molécula de oxigeno, por lo que el número de oxidación del oxigeno se multiplica por 1.  El hidrógeno tiene +1 y son dos átomos, por lo que se debe multiplicar por 2.

(OH)^-

-2 +1 = -1     El resultado es negativo porque es un ión

Ejemplos: Tenemos una molécula de NaOH a la que vamos a asignar los estados de oxidación.

Na^xO^-2H⁺¹, no conocemos el estado de oxidación del sodio, pero basándonos en la tercera regla, tenemos: X-2+1=0, despejando X=2-1 = 1.  Por lo tanto el estado de oxidación del sodio es +1.

H₂SO₄, asignando los números de oxidación del H y el O, tomando en cuenta los subíndices del compuesto, ya que estos se multiplican por el estado de oxidación de cada elemento.

2(+1) + X + (-2)4 = 0

COMPUESTOS BINARIOS: Son los conformados por átomos de dos elementos, como el caso del agua.  Y se clasifican en:
Oxigenados (O²)
1. Óxidos Metálicos: O² + metal
2. Óxidos No Metálicos: O² +   no metal
3. Peróxidos   (-1): O² con metal
4. Superóxido (Oˉ¹2): O² + metal alcalino
Ozónidos (Oˉ¹3): Oˉ¹3 = metal alcalino (NH+4)
Hidrogenados (H²): Hidruros H² + metal (1ª, 2ª, 3ª)
Hidrácidos  H² + no metal (-1)(-2)
7. Sales Binarias: metal + no metal
COMPUESTOS TERNARIOS: Son los formados por átomos de tres elementos, entre los que se encuentran los hidróxidos y oxoácidos

COMPUESTOS CUATERNARIOS: Aquellos formados por cuatro elementos distintos, entre los que se encuentran las sales ácidas, sales básicas y sales dobles y triples.

NOMENCLATURA

1.   HIDRUROS METALICOS: Son los que se forman por la unión de un metal + Hidrógeno: Metal + Hidrógeno.  Para nombrarlos debemos conocer las valencias o números de oxidación; el hidrógeno siempre tiene valencia de -1 en los hidruros y la valencia del metal dependerá del tipo de metal y siempre será positivo. Las valencias deben cruzarse al escribir la formulaM^+x + H^-1MH_x

A)  Si el elemento metálico tiene una valencia no aplican las tres nomenclaturas

Li⁺¹ + H^-1LiH  Hidruro de litio

Ca⁺² + H          CaH₂  Hidruro de calcio

B)  Si el metal tiene más de una valencia si aplican las tres nomenclaturas

Fe⁺² + H           FeH₂T: Hidruro ferroso

S: Dihidruro de hierro

                                ST: Hidruro de hierro ll

Fe⁺³ + H         FeH₃T: Hidruro férrico

S: Trihidruro de hierro

                             ST: Hidruro de hierro lll

2.   ACIDOS: Existen dos tipos  de ácidos y cada uno tiene una forma distinta de nombrarlos. Los tipos de ácidos son los que tienen oxígeno en su fórmula (llamados oxácidos) y los que no tienen oxígeno (llamados hidrácidos).

Oxácidos: Son aquellos formados por un hidrógeno+no metal+oxígeno, ejemplos son HNO₃

Hidrácidos: Son aquellos formados por un hidrógeno + no metal, en este caso no lleva oxígeno.

3.   HIDROXIDOS: Son lo que se forman por la unión de un Metal + OH, si se combinan con no metales entonces no son hidróxidos.

Ejemplo:NaOH y KOH son hidróxidos.  ClOH no es hidróxido

Estos compuestos se forman a partir de la combinación de un óxido metálico y agua: MO_n + H₂O y obtenemos  M(OH).

Ejemplos: Fe ⁺³₂O₃ + H₂O         Fe⁺³ (OH)^-1₃

Al₂O₃ + H₂O         Al (OH)₃

Nomenclatura stock: Función + de + elemento + (# oxidación)

Cu⁺² (OH)^-1₂        Hidróxido de cobre ll

NaOH^-1               Hidróxido  de sodio

Hidróxido de litio (l) LiOH

Hidróxido de cobre (ll) Cu(OH)₂

Hidróxido de niquel (lll) Ni(OH)₃

Nomenclatura sistematica: En este método  no importa el estado de oxidación de los elementos. Prefijo+función+de+prefijo+elemento

Prefijos son: Mono =1                   Tetra = 4

                  Di =1                        Penta= 5

Tri =3                        Hexa = 6

Ejemplos: Fe(OH)₃Tri Hidróxido de mono hierro  (son tres hidróxidos y un hierro)

Nota: Para los hidróxidos por lo general siempre hay un elemento del metal puede omitirse el prefijo mono.

KOH  Monohidroxido de potasio

Cr(OH)₆Hexahidroxido de cromo

Ca(OH)  Di hidróxido de calcio

Hepta hidróxido de manganeso Mn(OH)₇

Trihidroxido de hierro Fe(OH)₃

Dihidróxido de niquelNi(OH)₂

Ti(OH)_4,Nb(OH)₅, C₅(OH), Pt(OH)₄, Al(OH)₃, W(OH)₆

Nomenclatura tradicional:  Función + pref. Elemento+ terminación

Aquí se emplea la tabla hipo, oso, ico, etc.

Fe(OH)₃ Hidróxido férrico (Fe trabaja con +2 y +3)

Sr(OH)₂  Hidróxido estroncico (Sr trabaja con +2)

Cr⁺⁶(OH)^_1 ₆  Hidróxido cròmico (Cromo trabaja con +2, +2, +6)

Fe⁺² (OH)^-1₂Hidroxido ferroso (El hierro trabaja con +2 y +3)

Hidróxido cuproso   Cu ⁺¹OH^-1 (Cobre trabaja con +1 y +2⁾

Hidróxido magnésico Mg⁺² (OH)₂ ^-1 (Mg trabaja con +2)

FUNCION QUIMICA:Grupo de sustancias que poseen características químicas similares, ya sea de composición, reacción o estructura.  Existen funciones químicas orgánicas e inorgánicas.  Para la química inorgánica son óxidos, hidróxidos (bases), ácidos y sales.

OXIDOS: Son lo formados por un metal mas oxígeno y los formados por un no metal mas oxígeno, por lo tanto se clasifican en:

Oxidos básicos: Son los formados por un metal + oxígeno. Se toma el elemento en estado puro y el oxigeno molecular (Subíndice 2).  En estos compuestos el oxígeno trabaja con -2.

Oxidos ácidos: Son los formados por un no metal + oxígeno

Na + O₂         Na₂O

Sistema de nomenclatura:Es un conjunto de reglas que nos indican como nombrar una sustancia, su característica es que debe ser claro y fácil de recordar.

Tradicional         Estado de oxidación       

Stock

Sistemática      Número de átomos

Stock: Función + elemento (Estado de oxidación en número romano)

Na⁺¹₂O^-2        Oxido  de sodio (l) el numero romano es el estado de oxidación del Na

Fe⁺³₂ O₃       Oxido de hierro (lll)

Cl₂⁺⁵ O₅^-2         Oxido de cloro (V)

Sistemática: Utiliza sufijos mono 1, di 2, tri 3, Tetra 4, penta 5, hexa 6, hepta 7, octa 8. Se utilizan dependiendo del número de átomos de oxígeno y elementos que hay en la molécula.

Na₂O  Monoxido de disodio

Fe₂O₃Trioxido de dihierro

CuODeberia se Monoxido de monocobre,  pero como es un poco redundante solo se nombra monóxido de cobre y automáticamente debemos saber que solo es un cobre.

Tradicional: Función + prefijo del elemento + terminación

Se utiliza la tabla con los  prefijos, de acuerdo a los estados de oxidación del elemento y se elimina el de.

Na₂⁺¹ O^-2  Oxido sódico

Fe₂⁺³O₃^-2 Oxido Férrico, se cambia el prefijo “hierr” por Fer

Fe⁺² O^-2  Oxido ferroso

S⁺⁶ O₃^-2 Oxido sulfúrico

A la inversa se obtiene la formula a partir del nombre

Monóxido de monocobreCuO

Dióxido de carbono C⁺⁴ O₂^-2

Trióxido de dicloro  Cl₂O₃

Oxido de nitrógeno (ll)  N⁺²O^-2

Oxido de manganeso (Vl)  Mn⁺⁶ O^-2 Se balancea MnO₃

Oxido de rutenio (Vlll)   Ru⁺⁸ O^-2, balanceando tenemos RuO₄

Oxido hipocloroso

Oxido cúprico

Oxido cálcico

Oxido platínico