Material didáctico Tema 4 LIIS109 Química.pdf

7/22/2019 Material didáctico Tema 4 LIIS109 Química.pdf

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Mtro. Juan José Arenas Romero 1/13

Instituto Universitario del Prado

Asignatura: Química

Tema 4: Compuestos Inorgánicos

4.1. Definición, clasificación, formulación y nomenclatura de óxidos

Los óxidos son compuestos que se obtienen al combinarse cualquier elemento con el oxígeno.

Según el tipo de elemento que se una al oxígeno, ya sea un metal o un no metal, los óxidos se

clasificarán en óxidos metálicos y óxidos no metálicos respectivamente.

Óxidos metálicos: son compuestos que se obtienen al reaccionar cualquier elemento metálico

con el oxígeno. También se les conoce como óxidos básicos, porque cuando reaccionan con el

agua forman bases o hidróxidos.

Su fórmula general es MO, donde M es el metal y O es el oxígeno.

Oxígeno + Metal Óxido metálico

Ejemplo:

O2 + 4Ag 2 Ag2O

Hay que recordar que cuando se escribe una fórmula, los valencias de las especies (elementos o iones

poli atómicos) que forman el compuesto, sólo se cruzan y se colocan como subíndices. Si después de

cruzar estos subíndices se pueden simplificar hay que hacerlo (se logra dividiendo por un mismo

número). El subíndice 1 no se escribe.

Nomenclatura IUPAC

1. Consiste en leer al oxígeno con la palabra genérica óxido y a continuación el nombre del metal.

2. Si el metal por tener valencia variable da lugar a dos o más óxidos, se indica con un número

romano entre paréntesis la valencia en ese compuesto.

Ejemplos:

Fórmula Nombre compuesto

Ag2O Óxido de plataCaO Óxido de calcio

Fe2O3 Óxido de fierro (III)FeO Óxido de fierro (II)




Nomenclatura convencional

1. Consiste en leer al oxígeno con la palabra genérica óxido y a continuación el nombre del metal

con la terminación ico o simplemente nombrando al metal (como en la IUPAC).

2. Si el metal - por tener valencia variable - forma dos o más óxidos se le añade la terminación

oso a la de menor valencia e ico al de mayor valencia.

Ejemplos:

Fórmula Nombre compuesto

Ag2O Óxido de plataCaO Óxido de calcio u óxido de calcico

Fe2O3 Óxido férricoFeO Óxido ferroso

Óxidos no metalicos: son compuestos que se forman al reaccionar cualquier elemento no

metálico con el oxígeno. También se les conoce como óxidos ácidos o anhídridos.

Su fórmula general es NMO, donde NM corresponde al no metal y O al oxígeno.

No metal + Oxígeno Óxido no metálico

C + O2 CO2

Nomenclatura IUPAC

Consiste en leer el oxígeno con la palabra óxido, anteponiendo un prefijo que indique la cantidad deátomos de oxígeno presentes en el compuesto y a continuación el nombre del no metal. Si en el

compuesto existe más de un átomo no metálico, también se deberán utilizar los prefijos numerales.

Prefijos numerales Número

Mono 1Di o Bi 2

Tri 3Tetra 4Penta 5Hexa 6

Hepta 7Octa 8Nona 9Deca 10




Ejemplos:


Consiste en leer al oxígeno con la palabra genérica anhídrido y a continuación el nombre del no metal

con la terminación oso o ico según su menor o mayor valencia respectivamente (si el no metal forma

dos óxidos no metálicos).

Ejemplos:

CO Anhídrido carbonoso

CO2 Anhídrido carbónico

SO2 Anhídrido sulfuroso

SO3 Anhídrido sulfúrico

Cl2O Anhídrido hipocloroso

Cl2O Anhídrido cloroso

Cl2O3 Anhídrido clórico

Cl2O5 Anhídrido perclórico

4.2. Definición, clasificación, formulación y nomenclatura de hidróxidos

Los hidróxidos son compuestos que se obtienen al reaccionar un óxido metálico (óxidos básicos) con el

agua (aunque no es una forma general de su obtención). De acuerdo a Arrhenius son sustancias que en

solución acuosa liberan iones hidroxilo u oxidrilo OH-1

Arrhenius clasifica a los hidróxidos de acuerdo a las bases, en la que establece que son sustancias que

en solución acuosa liberan iones hidroxilo (OH-):

Bases solubles: los hidróxidos de los metales alcalinos son considerados como bases fuertes,

pues se disocian totalmente en agua.

Bases poco soluble: los hidróxidos de los metales alcalinotérreos (los de Mg, Ca, Sr y Ba) son

bases muy débiles pues casi no se disocian en agua.

Bases insolubles: los demás hidróxidos metálicos son casi totalmente insolubles.

CO Monóxido de carbono

CO2 Dióxido de carbono

NO Monóxido de nitrógeno

N2O3 Trióxido de dinitrógeno

NO2 Dióxido de nitrógeno

N2O5 Pentóxido de dinitrógeno




Su fórmula general es M(OH), donde M es el metal y OH el radical hidroxilo o hidróxido, "y " es la

valencia del metal.

Óxido metálico + Agua Base o hidróxido

CaO + H2O Ca(OH)

2

Nomenclatura IUPAC

1. Consiste en leer al Ión OH-1 con la palabra genérica hidróxido, la preposición " de" y a

continuación el nombre del metal.

2. Si el metal tiene valencia variable se deberá de indicar esta con un número romano entre

paréntesis.

Ejemplos:

Ca(OH)2 Hidróxido de calcio

NaOH Hidróxido de sodio Al(OH)3 Hidróxido de aluminio

Fe(OH)2 Hidróxido de fierro (II)

Fe(OH)3 Hidróxido de fierro (III)

Mg(OH)2 Hidróxido de magnesio

KOH Hidróxido de potasio

NH4OH Hidróxido de amonio

Zn(OH)2 Hidróxido de zinc

CuOH Hidróxido de cobre (I)

Cu(OH)2 Hidróxido de cobre (II)Pb(OH)4 Hidróxido de plomo (IV)

Sn(OH)2 Hidróxido de estaño (II)


1. Se lee el radical OH- como hidróxido y a continuación el nombre del metal con la

terminación ico o simplemente el nombre del metal, si no tiene valencia variable.

2. Si el metal tiene valencia variable se usan las terminaciones oso e ico para indicar la menor

o mayor valencia respectivamente.

Ejemplo:

NaOH Hidróxido sódico o de sodio

KOH Hidróxido potásico o de potasio

CuOH Hidróxido cuproso

Cu(OH)2 Hidróxido cúprico

Mg(OH)2 Hidróxido magnésico o de magnesio




NH4OH Hidróxido amónico o de amonio

Zn(OH)2 Hidróxido de zinc

4.3. Definición, clasificación, formulación y nomenclatura de ácidos

Los ácidos son sustancias que se caracterizan por contener hidrógeno. Según Arrhenius un ácido es

toda sustancia que en solución acuosa libera iones hidrogeno (H+1). De acuerdo a Brônsted-Lowry , un

ácido es una sustancia donadora de protones (H+).

Las características o propiedades de los ácidos son:

Son de sabor agrio, de pH menor que 7.

Cambian de color el papel tornasol azul a rojo.

Ejemplos: ácido cítrico, ácido muriático (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4), ácido gástrico.

Los ácidos se clasifican en: hidrácidos HNM y oxiácidos HNMO.

Hidrácidos HNM: son ácidos que se caracterizan por no contener oxígeno y están formados por

el hidrogeno (H ) y un no metal (NM).

Hidrógeno + No Metal Ácido hidrácido

4.4. Definición, clasificación, formulación y nomenclatura de sales

Las sales son sustancias que se obtienen como un producto de la reacción entre un ácido y una base.

Ácido + base o hidróxido Sal + Agua

Se puede obtener también al sustituir los hidrógenos de un ácido por elementos metálicos.

Las sales se clasifican de la siguiente manera:




Podemos resumir que las sales binarias o haloideas se derivan de los hidrácidos y que las oxisales de

derivan de los oxiácidos. Ambos tipos de sales pueden ser neutras o ácidas, esto va a depender del

hecho de que se sustituyan totalmente (neutras) o sólo parcialmente (ácidas) los hidrógenos del ácido

por elementos metálicos.

Haluros: su fórmula es M NM, donde M es un metal que proviene de la base y NM el no

metal que proviene del ácido. Son sustancias que se obtienen al reaccionar un ácido

hidrácido con una base o hidróxido. También se les llama sales haloideas o binarias.

Acido hidrácido + Base Haluro (neutro) + Agua

HCl + NaOH NaCl + H2O

Nomenclatura IUPAC

Consiste en leer el elemento no metálico que proviene del ácido hidrácido cambiando laterminación hídrico por uro, la preposición “de” y a continuación el nombre del metal. Si el

metal tiene valencia variable ésta se indica con un número romano dentro de un paréntesis.

Ejemplo de sales neutras:

NaCl Cloruro de sodio

KF Floruro de potasio

CaI2 Yoduro de calcio

CuCl Cloruro de cobre (I)

CuCl2 Cloruro de cobre (II)

Ácidos hidrácidos y aniones que derivan de ellos en la formación de sales:




Oxisales: su fórmula general es M NMO, donde M es el metal que proviene de la base y NMO

es el oxianión que proviene del Oxiácido. Son sustancias que se obtienen al reaccionar un

ácido oxiácido con una base o hidróxido.

Nomenclatura IUPAC

Como las oxisales se derivan de los oxiácidos la nomenclatura consiste en cambiar la

terminación oso por ito e ico por ato, la preposición “de” y a continuación el nombre del

metal, si el metal tiene valencia variable se indica poniéndola entre paréntesis y en números

romanos.

Ácidos oxiácidos y aniones (oxianiones) que derivan de ellos en la formación de Sales Caso 1.

Caso 2.




Caso 3.

Ejemplo – oxisales neutras:

BaCO3 Carbonato de barioAlBO3 Borato de aluminio

AgNO2 Nitrito de plata

RbNO3 Nitrato de rubidio

ZnSO3 Sulfito de zinc

Na2SO4 Sulfato de sodio

Pb3(PO3)4 Fosfito de plomo (iv)

Cu3(PO4)2 Fosfato de cobre (ii)

Fe(ClO)2 Hipoclorito de fierro (ii)

AgClO2 Clorito de plataNi(ClO3)2 Clorato de níquel (ii)

Hg(ClO4)2 Perclorato de mercurio (ii)

Mn(IO)7 Hipoyodito de manganeso (vii)

Sc(IO2)3 Yodito de escandio

ZnIO3 Yodato de zinc

Fe(IO4)3 Peryodato de fierro (iii)

Ejemplo – oxisales ácidas:

KHSO4 Sulfato ácido de potasio

CuHCO3 Bicarbonato de cobre (i)

SnHPO4 Fosfato ácido de estaño (ii)

Ga(H2PO4)3 Fosfato diácido de galio

PbHPO3 Fosfito ácido de plomo (ii)

AuH2PO3 Fosfito diácido de oro (i)




Mg(HSO3)2 Sulfito ácido de magnesio

Al2(HBO3)3 Borato ácido de aluminio

LiH2BO3 Borato diácido de litio

4.5. Definición, clasificación, formulación y nomenclatura de hidruros

Los hidruros son compuestos que contienen hidrógeno y otro elemento. Generalmente se obtienen

por reacción directa entre los elementos.

Elemento + Hidrógeno → Hidruro

Clasificación:

Hidruro metálico: su fórmula general es MHy, donde M es el metal, "y" su valencia y H el

hidrógeno con valencia -1. Son compuestos binarios que se obtienen al reaccionar el hidrógeno

con cualquier elemento metálico. En estos compuestos el hidrógeno trabaja con su valencia -1 (H-

1).

Hidrógeno + Metal Hidruro metálico

H2 + 2 Na 2 NaH

Nomenclatura IUPAC

Se lee le hidrógeno con la palabra genérica hidruro, a continuación la preposición de y el nombre

del metal. Si el metal tiene valencia variable se debe indicar con un número romano entre

paréntesis.

Ejemplo:

NaH Hidruro de sodioCaH2 Hidruro de calcio

AlH3 Hidruro de aluminio

FeH2 Hidruro de fierro (ii)

FeH3 Hidruro de fierro (iii)

CuH Hidruro de cobre (i)





Se lee el hidrógeno como hidruro y a continuación el nombre del metal o bien agregando la

terminación ico si tiene valencia fija. Si el metal tiene valencia variable agregar las terminaciones

oso e ico para indicar la menor o mayor valencia respectivamente.

NaH Hidruro sódico o hidruro de sodio

CaH2 Hidruro cálcico o hidruro de calcio

AlH3 Hidruro alumínico o hidruro de aluminio

FeH2 Hidruro férrico

Hidruro no metálico: su fórmula general es HyNm, donde Nm es el no metal, “y” su valencia

y H el hidrógeno con valencia +1. Debemos recordar que en todas las fórmulas se escribe

primero el símbolo del átomo que tiene estado de oxidación positiva.

Son compuestos binarios que se obtienen al reaccionar el hidrógeno con un elemento no

metálico (elementos de los grupos 16 y 17). En estos compuestos el hidrógeno trabaja con suvalencia +1 (H+1).

Hidrógeno + No metal Hidruro no metálico

H2 + 1/8 S8 H2S

Se indica el nombre del anión (no metal) terminado en “uro”, la preposición “de” y la palabra

“hidrógeno”.

Ejemplo:

H2S Sulfuro de hidrógeno

Hidruro con nomenclatura convencional

CuH2 Hidruro de cobre (ii)

MgH2 Hidruro de magnesio

KH Hidruro de potasio

LiH Hidruro de litio

BaH2 Hidruro de barioBeH2 Hidruro de berilio




La composición química de muchos hidruros se conoce desde antes de la sistematización de la

nomenclatura química y la IUPAC acepta que se sigan utilizando sus nombres tradicionales o

convencionales.

Ejemplos:

Nombre Convencional Nombre Sistemático

H2O Agua Óxido de hidrógeno

NH3 Amoniaco Hidruro de nitrógeno

ASH3 Arsina Hidruro de arsénico

BH3 Borano Hidruro de boro

SBH3 Estibina Hidruro de antimonio

PH3 Fosfina Hidruro de fósforo

GEH4 Germano Hidruro de germanio

CH4 Metano Hidruro de carbono

SIH4 Silano Hidruro de silicio

4.6. Definición y clasificación de reacciones químicas

Reacción química

Proceso mediante el cual una o más sustancias (elementos o compuestos) denominadas reactivos,

sufren un proceso de transformación o combinación para dar lugar a una serie de sustancias

(elementos o compuestos) denominadas productos. En una reacción química se produce

desprendimiento o absorción de calor y otras formas de energía.

Representación de las reacciones químicas

Los símbolos y fórmulas químicas sirven para describir las reacciones químicas, al identificar lassustancias que intervienen en ella.

Como los átomos se conservan en las reacciones químicas, a cada lado de la ecuación debe aparecer elmismo número de ellos.




Los químicos sustituyen "da" por una flecha y borran todos los "1" para obtener la ecuación químicaajustada.

Tipos generales de reacciones químicas. Según su naturaleza:

a) Reacciones de síntesis.- En este tipo de reacciones los elementos o compuestos se combinan

entre sí para producir un compuesto de mayor peso molecular o más complejo. También se les

llama reacciones de combinación.

Unión o síntesis A+B AB

b) Reacciones de descomposición.- Aquí un compuesto complejo se descompone, ya sea en sus

elementos constituyentes o en sustancias de peso molecular más pequeño. La descomposición

se puede deber a la acción del calor, electricidad o hasta la presencia de otras sustancias.

Descomposición AB A+B

c) Reacciones de desplazamiento simple.- Este tipo de reacción se presenta cuando un elemento

de un compuesto es desplazado por otro, formándose un elemento y un compuesto

diferentes. El elemento que desplaza (metal o halógeno) debe de ser más activo que el

desplazado.

Desplazamiento AB+C AC + B

d) Doble desplazamiento o doble descomposición.- Se presenta cuando dos compuestos

(reactivos) intercambian entre sí dos elementos o grupos de elementos, generándose dos

compuestos diferentes.

Doble descomposición AB + CD AD + CB

e) Reacciones de neutralización.- Se da cuando reacciona un compuesto ácido con una base o

hidróxido y se obtiene siempre como productos una sal más agua.

Ácido + base → Sal + Agua

f) Reacciones de óxido-reducción.- También conocidas como reacciones Redox, son aquellas en

que los números de oxidación de ciertos elementos (generalmente 2) cambian al pasar de

reactivos a productos. En una reacción redox siempre existirá un elemento que se oxide

(pierda electrones) y otro que se reduzca (gane esos electrones); ambos procesos ocurren de




forma simultánea. Para identificar una reacción redox debemos recordar las reglas para asignar

números de oxidación.

g) Oxidación: se refiere a la media reacción donde un átomo o un grupo de átomos pierden

electrones.

h) Reducción: se refiere a la media reacción donde un átomo o un grupo de átomos ganan

electrones.

i) Agente oxidante: es la sustancia que se reduce (gana electrones) provocando la oxidación.

j) Agente reductor : es la sustancia que se oxida (pierde electrones) provocando la reducción. Son

aquellas reacciones químicas en las cuales un átomo se oxida y otro se reduce. La cantidad de

electrones perdidos (átomos que se oxidan) es igual a la cantidad de electrones ganados

(átomos que se reducen). Para determinar cuál es el átomo que se óxido y cuál es el que se

produce, se utiliza lo que se conoce como numero de oxidación.

Ejemplos de reacciones con base a la clasificación anterior, incluyendo reacciones de utilidad (procesos

industriales, de control de contaminación ambiental, de aplicación analítica, entre otras)

Tipos generales de reacciones químicas

Unión o síntesis A+B AB

Ejemplo: H2 + O2 → H2O

Descomposición AB A+B

Ejemplo: HgO → Hg + O2

Desplazamiento AB+C AC + B

Ejemplo: 2NaI + Br2 → 2NaBr + I2

Doble descomposición AB + CD AD + CB

Ejemplo: HCl + NaOH → NaCl + H2O

Reacción de Neutralización

Acido + Base → Sal + Agua

Ejemplo: HCl + NaOH → NaCl + H2O

Reacción Redox

0 0 +3 -2Fe + O2 → Fe2O3

El fierro oxida en 3 (Pierde 3e-) y el Oxígeno reduce en 2 (gana 2e-)

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