Esta presentación es un resumen de formulación y nomenclatura de Química Inorgánica siguiendo las reglas de la Unión Internacional de Química Teórica y Aplicada (UIQPA, o IUPAC en sus siglas en inglés) que puede resultar útil especialmente a estudiantes preuniversitarios (bachillerato, prueba de acceso a la Universidad), pero también a estudiantes de cursos básicos de química en la Universidad.
Valencia, estado de oxidación, número de carga
Para formular es necesario conocer el concepto de valencia y además las valencias más usuales de los elementos químicos (en este nivel, basta con saber las de los elementos más habituales). La valencia de un elemento en una molécula es el número de hidrógenos con los que se puede combinar. Así, en la molécula H–Cl, el Cl se combina con un átomo de H; la valencia del Cl es 1. (Las valencias se escriben con números arábigos positivos).
También hay que entender qué es el estado de oxidación (EO). El EO de un elemento en una molécula es la carga hipotética que tendría el elemento si todos los enlaces de la molécula se consideraran iónicos. Por ejemplo, en la molécula H–Cl los átomos están unidos por un enlace que es básicamente covalente. El enlace lo forman 2 electrones, uno aportado por el H y otro aportado por el Cl. El enlace sería iónico si el H cediera completamente su electrón al Cl quedando la molécula así: H+ Cl–. Se dice que en esa molécula el Cl tiene EO –1 y el H tiene EO +1 (en las fórmulas el EO se escribe con números romanos).
Aparte de estos dos conceptos, conviene conocer un tercero: el número de carga, que es la carga eléctrica real que tiene una especie iónica. Así, cuando el H–Cl se disuelve en agua se forman realmente (no hipotéticamente) iones Cl– e iones H+. Por tanto, estas cargas son reales. Se dice que en este caso concreto el Cl– y el H+ tienen números de carga 1– y 1+, respectivamente.
Tipos de moléculas
Las moléculas cuya formulación se presenta son las siguientes, y en el orden indicado:
- Hidruros
- Sales de ácidos hidrácidos
- Hidróxidos
- Óxidos (y peróxidos)
- Oxoácidos
- Oxosales
- Otras especies de interés
Reglas prácticas
En la presentación se dan dos métodos prácticos y mnemotécnicos para formular los oxoácidos más comunes (los números de los grupos pueden verse en la imagen sobre estas líneas), debiendo tenerse en cuenta que son reglas generales y que toda regla tiene sus excepciones. Los detalles se explican en la presentación. Uno de los métodos es este:
- La fórmula general de los ácidos oxácidos se puede considerar que es HnEOm , pues la inmensa mayoría de las fórmulas de estos ácidos contienen un solo átomo de E.
- Si E pertenece al grupo VII o es N, el número de H es 1; si pertenece al grupo VI o es C, 2. Si E es P, As, Sb o B, 3. Si es Si, 4.
- El estado de oxidación positivo de E se conoce por el sistema ico/oso teniendo en cuenta que, en la práctica:
a.Para el grupo VII hay 4 EO (desde per-···-ico a hipo-···-oso).
b.Para los grupos VI, V hay dos EO (-ico y -oso).
c.Para los grupos IV y III hay un EO (-ico). - El número de O se puede obtener a partir del EO de E y el número de hidrógenos, ya que la suma de los EO de la molécula ha de ser 0.
Por ejemplo, formulemos el ácido hipocloroso según estas reglas. Por ser el Cl del grupo VII el número de H es 1: HEOm. Como el nombre es hipo-···-oso y el Cl tiene 4 EO (+7, +5, +3, +1), en este caso hay que tomar el menor (+1). Los EO del H y el Cl suman +2. Por eso, necesitamos un solo O (EO –2). La fórmula es HClO.
El otro método es menos general pero puede utilizarse para desestimar fórmulas que no son posibles:
- La fórmula general de los ácidos oxácidos se puede considerar que es HnEOm , pues la inmensa mayoría de las fórmulas de estos ácidos contienen un solo átomo de E.
- Si el EO de E es impar, el número de H ha de ser impar, ya que impar + impar = par (positivo) y solo de esa forma puede compensarse el EO del O, que es par negativo (–2). Por análogo razonamiento, si el estado de oxidación positivo de E es par, el número de H ha de ser par.
- Sabido lo anterior, el número de O se obtiene por tanteo.
Por ejemplo, supongamos que nos piden formular el ácido carbónico. Por acabar en –ico, el C tiene aquí tiene su EO, que es +4, es decir, par. Por tanto, podrá tener 2 o 4 H (5 H es poco probable en los ácidos habituales). Como el EO del H es 1+, si tuviera 2 H se necesitarían 3 O para compensar y la fórmula sería y H2CO3; si tuviera 4 H se necesitarían 4 O y la fórmula sería H2CO4. El método no nos sirve para averiguar qué ácido es (en realidad es el primero), pero al menos nos dice que solo estos serían posibles. No sería posible, por ejemplo, HCO3
