Introducción al lenguaje químico. Compuestos binarios (segunda parte)
Compuestos binarios
Aspectos generales
Se denominan compuestos binarios aquellos que resultan de la combinación de dos elementos; por tal razón en sus fórmulas intervendrán tan sólo dos símbolos. Para fijar tanto el orden en el que éstos han de escribirse como en el que habrán de leerse, la IUPAC ha tomado como base la siguiente secuencia de los diferentes elementos:
Metales, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, I, Br, Cl, O, F.
Formulación
Para formular un compuesto binario se escribe en primer lugar el símbolo del elemento que se encuentra más a la izquierda en la anterior secuencia y a continuación el del otro. El número de oxidación del primer elemento, prescindiendo de su signo, se coloca como subíndice del símbolo del segundo elemento y viceversa, utilizando cifras de la numeración ordinaria. Si uno de ellos o ambos coinciden con la unidad se omiten. Si uno es múltiplo del otro se dividen ambos por el menor y los resultados correspondientes se fijan como subíndices definitivos.
Nomenclatura
El nombre de cualquier compuesto binario se establece citando en primer lugar y en forma abreviada el elemento situado en la fórmula más a la derecha seguido de la terminación -uro (excepto los óxidos); a continuación se nombra el elemento de la izquierda precedido de la preposición de. En el caso de que dicho elemento pueda actuar con distintos índices de oxidación se escribirá a continuación en números romanos y entre paréntesis, aquél con el cual interviene en la formación del compuesto (salvo el signo).
Otra forma de nomenclatura para los compuestos binarios, aceptada asimismo por la IUPAC, consiste en expresar el número de átomos de cada molécula, o lo que es lo mismo, sus subíndices, mediante los prefijos mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, etc. para los números 1, 2, 3, 4, 5, etc.
Las anteriores reglas generales de formulación y nomenclatura serán aplicadas a continuación a casos concretos que corresponden a diferentes tipos de compuestos binarios.
Compuestos binarios del oxígeno
Las combinaciones binarias del oxígeno con cualquier otro elemento del sistema periódico reciben el nombre de óxidos.
Ejemplos de formulación
Supongamos que se trata de formular el óxido de potasio. En primer lugar habrán de recordarse los respectivos índices de oxidación de los elementos oxígeno y potasio para después colocarlos en forma de subíndices intercambiados. Dado que el K, que es un metal, es anterior al O en la lista anteriormente citada, precederá a éste en la fórmula:
| K (I) | O (-II): | K₂O |
De forma análoga se procedería para los óxidos siguientes:
Óxido de calcio:
| Ca (II) | O (-II): | Ca₂O₂ = CaO |
Óxido de hierro (III). El Ill indica el índice de oxidación que posee el Fe en este compuesto:
| Fe (III) | O (-II): | Fe₂O₃ |
Óxido de carbono (IV). El carbono es anterior al oxígeno en la referida lista, por lo que su símbolo se escribirá en primer lugar:
| C (IV) | O (-II): | C₂O₄ = CO₂ |
Óxido de azufre (VI):
| S (VI) | O (-III): | S₂O₆ = SO₃ |
Óxido de nitrógeno (V):
| N (V) | O (-II): | N₂O₅ |
Ejemplos de nomenclatura
En general, el proceso será inverso al de formulación. Si se tratase de nombrar el Cl₂O, por los símbolos se reconocería que es un óxido de cloro; pero dado que el cloro actúa con diferentes índices de oxidación, al observar la ausencia de subíndice en el oxígeno concluimos que se trata, en este caso, del cloro (I), por lo que el nombre correcto será óxido de cloro (I). Asimismo podría haberse nombrado eligiendo la segunda forma de nomenclatura como el monóxido de dicloro.
Para los demás casos se procederá análogamente:
| NO | N (II) O (-II) | Óxido de nitrógeno (II) monóxido de nitrógeno |
| Cl₂O₅ | Cl (V) O (-II) | Óxido de cloro (V) pentóxido de dicloro |
| PbO₂ | Pb (IV) O (- II) | Óxido de plomo (IV) dióxido de plomo |
| Al₂O₃ | Al (III) O (-II) | Óxido de aluminio (III) trióxido de dialuminio |
A propósito de los óxidos cabe señalar una cuestión que es de aplicación general para todo tipo de compuesto químico. Al igual que sucede con los átomos, la condición de molécula o de agrupación iónica equivalente lleva aparejada la neutralidad eléctrica. Por esta razón el número que resulta de la suma algebraica de los índices de oxidación de cada uno de los átomos que intervienen en la fórmula ha de ser igual a cero. Para conseguirlo los átomos de cada elemento han de intervenir en número suficiente como para que se compensen mutuamente los índices de oxidación. Tomando por ejemplo los casos anteriores se tiene:
| Cl₂O₅ | 2·Cl (V) 5·O (-II) | 2·5 + 5·(-2) = 0 |
| PbO₂ | Pb (IV) 2·O (-II) | 4 + 2·(-2) = 0 |
| Al₂O₃ | 2·Al (III) 3 O (-II) | 2·3 + 3·(-2) = 0 |
De acuerdo con esto y recordando que cada símbolo representa un átomo del correspondiente elemento, resulta fácil comprender el porqué de los subíndices, así como la razón del intercambio de los números de oxidación.
Compuestos binarios del hidrógeno
Tanto la nomenclatura como la formulación de tales compuestos se rige por las normas generales; sin embargo, es preciso hacer constar que las combinaciones binarias del hidrógeno con los elementos F, Cl, Br, I, S, Se, Te, que le siguen en la ordenación de la IUPAC, reciben el nombre especial de hidrácidos, pues tales compuestos, en solución acuosa, se comportan como ácidos. Por esta razón, cuando se hallan disueltos en agua se nombran anteponiendo la palabra ácido al nombre abreviado del elemento (que junto con el hidrógeno forma la combinación), al que se le añade la terminación hídrico. Los referidos elementos actúan en tal caso con su número de oxidación más bajo: -I para los cuatro primeros y -II para los tres últimos.
Ejemplos de formulación
Si se trata de averiguar la fórmula del ácido clorhídrico, inmediatamente habremos de reconocer que es una combinación binaria de cloro e hidrógeno en disolución acuosa (aq). Por preceder el H al Cl en la ordenación de la IUPAC se escribirán, pues, en este orden:
| H (I) | Cl (-I): | HCl (aq) |
He aquí algunos otros ejemplos:
Cloruro de hidrógeno:
Se trata del mismo compuesto, pero sin estar en disolución acuosa, por lo tanto, será: HCl.
Se ha dicho cloruro de hidrógeno y no hidruro de cloro, pues para la nomenclatura el orden de prioridad que rige es inverso al de la formulación (se nombra en primer lugar el elemento situado más a la derecha en la fórmula).
Trihidruro de nitrógeno:
Esta forma de nomenclatura indica directamente que la proporción de hidrógeno a nitrógeno es de 3:1, luego la fórmula será: NH₃
Sulfuro de hidrógeno:
| H (I) | S (-II): | H₂S |
Ácido fluorhídrico:
| H (I) | F (-I): | HF (aq) |
Ejemplos de nomenclatura
HI: Ioduro de hidrógeno
HBr (aq): Ácido bromhídrico
H₂Se: Seleniuro de hidrógeno
PH₃: Trihidruro de fósforo
CaH₂: Hidruro de calcio
NaH: Hidruro de sodio
Sales binarias
Se las denomina en ocasiones genéricamente sales en uro, por ser ésta la terminación sistemática de su nombre. Son combinaciones iónicas de los no metales F, Cl, Br, I, S, Se, Te, con elementos metálicos. Tanto su formulación como su nomenclatura se ajusta estrictamente a las reglas generales dadas inicialmente.
Ejemplos de formulación
Cloruro de sodio:
| Na (I) | Cl (-I): | NaCl |
Ioduro de plata:
| Ag (I) | I (-I): | Agl |
Cloruro de hierro (III):
| Fe (III) | Cl (-II): | FeCl₃ |
Tetracloruro de carbono: CCl₄
Sulfuro de cinc:
| Zn (II) | S (-II): | Zn₂S₂ = ZnS |
Ejemplos de nomenclatura
| PbCl₄ | Pb (IV) Cl (-I) | cloruro de plomo (IV) tetracloruro de plomo |
| Al₂S₃ | Al (III) S (-II) | sulfuro de aluminio (III) trisulfuro de dialuminio |
| KCl | cloruro de potasio | |
| CuI | Cu (I) I (-I) | ioduro de cobre (I) |
| LiBr | bromuro de litio |
Compuestos seudobinarios:
En química existen algunos compuestos que sin ser binarios se pueden asimilar a ellos por ser la combinación de un grupo poliatómico iónico, siempre fijo, y un ion variable de signo contrario. Los hidróxidos son los compuestos seudobinarios de mayor importancia.
Un hidróxido está formado por la combinación del grupo hidroxilo OH⁻ con un ion positivo, por lo general metálico. El grupo OH⁻ es un caso típico de ion poliatómico negativo y a efectos de nomenclatura se trata como si fuera un solo elemento con grado de oxidación (-I); de ahí que los hidróxidos sean considerados como compuestos seudobinarios. Los hidróxidos se comportan químicamente como bases; es más, constituyen las bases típicas.
La formulación de tales compuestos se lleva a efecto escribiendo en primer lugar el elemento metálico y a continuación el radical hidroxilo entre paréntesis, si el subíndice que le corresponde es superior a la unidad. En cuanto a la nomenclatura, los hidróxidos se nombran anteponiendo la palabra hidróxido al nombre del metal que irá precedido de la preposición de. En el caso de que el metal pueda actuar con más de un grado de oxidación, se hará constar éste entre paréntesis de la forma habitual. La situación es, pues, semejante a la establecida para los compuestos binarios.
Ejemplos de formulación
Hidróxido de calcio:
| Ca (II) | (OH) (-I): | Ca(OH)₂ |
Hidróxido de aluminio:
| Al (III) | (OH) (-I): | Al (OH)₃ |
Hidróxido de sodio:
| Na (I) | (OH) (-I): | NaOH |
Ejemplos de nomenclatura
KOH: hidróxido de potasio
Fe(OH)₂: Fe (II) (OH) (-I) hidróxido de hierro (II)
Ni(OH)₃: Ni (III) (OH) (-I) hidróxido de níquel (III)
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet).
Cómo nombrar a los compuestos químicos