Definición de Compuestos Inorgánicos
Ingeniera Química
Las reacciones químicas producen compuestos químicos. Cuando estos tienen en su estructura base carbono, se dice que son compuestos orgánicos, en donde el carbono se combina con átomos de hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo o inclusive azufre. En cambio, cuando la combinación se da entre distintos elementos, excluyendo enlaces de carbono con los elementos nombrados, se dice que son compuestos inorgánicos.
En este trabajo nos centraremos en la formulación y nomenclatura de los compuestos inorgánicos, desde los más simples hasta llegar a las sales. Trabajaremos con óxidos básicos, óxidos ácidos, hidróxidos, oxoácidos, hidruros no metálicos e hidruros metálicos. Por último, llegaremos a la formulación de oxosales e hidrosales.
Si lo pensamos desde el punto de vista de una red, podemos decir que todo comienza con oxígeno molecular. Si este es combinado con metales o con no metales los caminos se bifurcan. Si es combinado con metales, se forman óxidos básicos. Luego, si este óxido básico se combina con agua, se forman hidróxidos.
Por otro lado, si el oxígeno es diatómico es combinado con no metales, se forman óxidos ácidos. Luego, si el óxido ácido es combinado con agua se forman ácidos (oxoácidos).
Otro camino se abre cuando combinamos hidrógeno con metales o no metales. Al combinarlo con no metales se forman hidruros no metálicos (hidrácidos), mientras que al combinarlo con un metal se forma un hidruro metálico.
Finalmente, la combinación de algunos de estos compuestos deriva en la formación de sales. Cuando se combina un hidróxido con un oxoácido se forma una oxosal (más agua). En tanto que, cuando combinamos un hidróxido con un hidrácido, se forma una hidrosal (más agua).
Para comprender como formular compuestos hay algunas cuestiones básicas que debemos conocer. En primer lugar, el número de oxidación de un elemento o sustancia simple es cero y, por otro lado, si el compuesto formado es neutro (sin carga), la suma de los números de oxidación multiplicados por la atomicidad del elemento, debe ser cero.
Si se tiene una especie cargado, entonces su número de oxidación es igual a la carga de ese ión, mientras que, si el compuesto está cargado, la suma de los números de oxidación multiplicados por la atomicidad del elemento debe ser igual a la carga de ión.
Además, algunas otras reglas básicas son los estados de oxidación del hidrógeno y el oxígeno. En general, el estado de oxidación del oxígeno es -2 (excepto en peróxidos, que es -1). En cambio, el hidrógeno posee número de oxidación +1 (con excepción de cuando se combina con metales, que actúa con estado de oxidación -1).
Por otro lado, tener en cuenta que en general, los metales forman cationes al ceder electrones y asemejar su configuración electrónica a la del gas noble más cercano.
En los siguientes ejemplos buscaremos interpretar los estados de oxidación y las atomicidades de los siguientes compuestos, paso que es calve para poder formular los distintos compuestos químicos:
Supongamos el siguiente compuesto:
\({{H}_{2}}S{{O}_{4}}\)
Anteriormente mencionamos que, el hidrógeno, en general, tiene estado de oxidación +1 mientras que el oxígeno -2. Por lo que, la suma algebraica se reduce a:
\(2~x~\left( +1 \right)+Estado~de~oxidaci\acute{o}n~del~azufre+4~x~\left( -2 \right)=0\)
Como es un compuesto neutro, la suma debe ser igual a cero (no tiene carga). Ahora bien, multiplicamos cada estado de oxidación por la cantidad de átomos de ese elemento presentes en el compuesto (su atomicidad). Por lo que, al despejar esta ecuación, donde la única incógnita es el estado de oxidación del azufre, vemos que este resulta en (+6). Al verificar, es válido, puesto que el azufre puede contar con este estado de oxidación.
Vemos otro ejemplo, el caso de una sal:
\(Au{{\left( ClO \right)}_{3}}\)
En esta ocasión, vemos un grupo (\(ClO\)) que aparece tres veces, por lo que, el estado de oxidación del oro se verá condicionado por este grupo anexo. El oro tiene dos posibles estados de oxidación (+1) y (+3). Dado que es una sal neutra, la suma de las cargas debe ser 0. Si el oro tuviese estado de oxidación +1, los tres grupos del anión clorato deberían sumar (entre los tres) carga (-1), lo cual es imposible. Al haber tres grupos cloratos, se entiende que la carga del oro es (+3) mientras que, cada grupo clorato posee una carga negativa, siendo: ClO–. Ahora bien, el oxígeno posee estado de oxidación (-2), por lo que, para que la carga del ión resultante sea (-1), necesariamente el número de oxidación del cloro debe ser +1.
Nomenclatura de compuestos inorgánicos
A la hora de nombrar a los compuestos químicos más simples e inorgánicos se definen tres tipos de nomenclaturas conocidas universalmente. La primera de ellas se basa en su atomicidad, la segunda se la conoce por el nombre de su creador Numera de Stock, y la tercera y última es la tradicional.
Si nombramos a los compuestos por su atomicidad debemos conocer los prefijos griegos (mono-, di-, tri-, tetra-, entre otros). En cambio, si usamos la nomenclatura Numeral de Stock, se nombra el compuesto y si el elemento metálico tiene más de un estado de oxidación posible de debe colocar entre paréntesis con números romanos el número de oxidación con el que interviene en el compuesto. Por último, la nomenclatura tradicional agrega prefijos y sufijos según el estado de oxidación. En el caso de que solo se tenga un estado de agregación posible no se agregan sufijos mientras que si hay dos o más se define:
Dos estados de oxidación – se agregan los siguientes sufijos: al menor “-oso” y al mayor “-ico”
Tres estados de oxidación – se agregan los siguientes prefijos y sufijos: al menor “hipo-” y “-oso”, al intermedio “-oso” y al mayor “-ico”.
Cuatro estados de oxidación – se agregan los siguientes prefijos y sufijos: al menor “hipo-” y “-oso”, al intermedio “-oso”, al siguiente “-ico” y al mayor “per-” e “-ico”.
Ahora veremos cada compuesto en particular y su nomenclatura.
Óxidos básicos
Comenzaremos por los óxidos básicos, combinando un metal con oxígeno molecular:
\(4~Au+~3~{{O}_{2}}\to 2~A{{u}_{2}}{{O}_{3}}\)
En este caso, el oro posee dos estados de oxidación posible (+1) y (+3) y está utilizando el mayor. Por lo que la nomenclatura se reduce a:
Nomenclatura por atomicidad: trióxido de dioro.
Nomenclatura de Stock: óxido de oro (III).
Nomenclatura tradicional: óxido áurico.
Óxidos ácidos
En este caso combinamos un no metal con oxígeno molecular:
\(2~C{{l}_{2}}+~5~{{O}_{2}}\to 2~C{{l}_{2}}{{O}_{5}}\)
En este caso, el cloro posee cuatro estados de oxidación posibles y está utilizando el intermedio mayor. Por lo que la nomenclatura se reduce a:
Nomenclatura por atomicidad: pentóxido de dicloro.
Nomenclatura de Stock: óxido de cloro (V).
Nomenclatura tradicional: óxido clórico.
Hidróxidos
Se forman al combinar un óxido básico con agua, por lo tanto:
\(N{{a}_{2}}O+~{{H}_{2}}O~\to 2~NaOH\)
En este caso, la nomenclatura se define, en general, con la nomenclatura tradicional: hidróxido de sodio.
Oxoácidos
Se los compone al combinar un óxido ácido con agua, siendo por ejemplo el siguiente caso:
\({{N}_{2}}{{O}_{5}}+~{{H}_{2}}O~\to 2~HN{{O}_{3}}\)
Para definir su nombre, debemos comprender qué estado de oxidación tiene el átomo central de nitrógeno. En este caso, podemos tomarlo a partir de su óxido, en donde vemos que el estado de oxidación es 5, el mayor de los posibles. Cabe resaltar que Stock indica la presencia del grupo formado por el no metal y el oxígeno con el sufijo “-ato”. Por ende:
Nomenclatura por atomicidad: trioxonitrato de hidrógeno.
Nomenclatura de Stock: nitrato de hidrógeno (V).
Nomenclatura tradicional: ácido nítrico.
Hidruros metálicos
Al combinar hidrógeno diatómico con un metal, se forma un hidruro, recordando que aquí el estado de oxidación del hidrógeno es (-1). Por ejemplo:
\(2~Li+{{H}_{2}}~\to 2~LiH\)
Nomenclatura por atomicidad: monohidruro de litio
Nomenclatura de Stock: hidruro de litio (I).
Nomenclatura tradicional: hidruro de litio
Hidruros no metálicos
También conocidos como hidrácidos cuando se los disuelve en agua, surgen de la combinación de hidrógeno diatómico con un no metal. Tal es el caso de:
\(2~Br+{{H}_{2}}~\to 2~HBr\)
Si está en estado gaseoso, se agrega el sufijo “-uro”: bromuro de hidrógeno.
En el caso de estar en solución, se llama ácido bromhídrico. Es decir, se debe mencionar como un ácido, proveniente de un hidruro con el sufijo “-hídrico”.
Sales
Las sales formadas por un metal y un no metal, se conserva la nomenclatura mencionada anteriormente. Ejemplo:
\(FeC{{l}_{3}}\)
Nomenclatura por atomicidad: tricloruro de hierro.
Nomenclatura de Stock: cloruro de hierro (III).
Nomenclatura tradicional: cloruro férrico.
Aquellas sales neutras, oxosales o oxisales, que surgen de la combinación de un hidróxido con un oxoácido, se nombran de la siguiente manera:
\(HN{{O}_{3}}+KOH~\to KN{{O}_{3}}+~{{H}_{2}}O~\)
En este caso, la nomenclatura tradicional es la más utilizada y su nombre sería: nitrato de potasio o nitrato potásico, ya que el metal posee un único estado posible de oxidación.
Trabajo publicado en: Ago., 2022.
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