Formulación inorgánica (parte 2)

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE OXIDACIÓN DE UN ELEMENTO

- Como hemos visto, muchos elementos pueden actuar con varios números de oxidación diferentes.
Para determinar con qué número de oxidación está actuando un elemento se deben tener en cuenta las siguientes reglas:

· El número de oxidación de un átomo en un elemento libre es cero.
· El número de oxidación de un ion monoatómico es su propia carga.
· En toda molécula la suma de los números de oxidación es igual a cero.
· El oxígeno actúa siempre con número de oxidación –2. Existen dos excepciones a esta regla: los peróxidos, en los que el oxígeno actúa con valencia –1; y cuando se combina con el flúor, con el que tiene +2.
· El hidrógeno combinado con un no metal tiene valencia +1 y con un metal –1.
· Cuando se unen un metal y un no-metal, el metal actúa con número de oxidación positivo y el no metal con número de oxidación negativo.
· Al combinarse con un metal, el no metal actúa con su número de oxidación negativo.

- El número de oxidación positivo de un elemento es, como máximo, igual al número de electrones corticales del último nivel y el negativo es, cómo máximo, igual al número de electrones que le faltan para completar dicho nivel y adquirir en ambos caso la estructura de gas noble.

1. SUSTANCIAS SIMPLES

Las sustancias simples son moléculas formadas por átomos de un mismo elemento.
Algunos elementos, cuando se encuentran en estado gaseoso, se presentan como moléculas diatómicas. Los más frecuentes son H2 (dihidrógeno, hidrógeno gas o hidrógeno molecular), O2 (dioxígeno, oxígeno gas u oxígeno molecular), N2 (dinitrógeno, nitrógeno gas o nitrógeno molecular), F2 (diflúor, flúor gas o flúor molecular), Cl2 (dicloro, cloro gas o cloro molecular), Br2 (dibromo, bromo gas o bromo molecular), I2 (diyodo, yodo gas o yodo molecular). El oxígeno se puede presentar también en forma de molécula triatómica O3 (trioxígeno u ozono).
Los gases nobles son siempre monoatómicos.
Otros elementos pueden formar agrupaciones constituidas por más de dos átomos. Las más conocidas son las de azufre, que se representan por Sx (poliazufre), y el P4 fósforo blanco o tetrafósforo.
Por último, muchos elementos forman mallas de gran número de átomos. Es el caso de los metales y otras sustancias simples como el grafito y el diamante (dos formas del carbono). En este caso, se representan implemente por el símbolo del elemento.

2. IONES

Los iones son átomos cargados eléctricamente. Los metales suelen perder electrones formando iones con carga positiva denominados cationes. Los no metales, en cambio, suelen captar electrones formando iones negativos conocidos como aniones.

CATIONES
Cationes monoatómicos
Son átomos que han perdido uno o más electrones. Se nombran anteponiendo la palabra catión (o simplemente ión) al nombre del elemento. Si puede presentar más de un estado de oxidación, se indica mediante el sistema Stock (indicando el número de oxidación con números romanos entre paréntesis) o el tradicional (utilizando las terminaciones -oso e -ico). El catión hidrógeno H+ recibe también las denominaciones
antiguas protón o hidrogenión.
Cationes poliatómicos
Los más conocidos son un grupo de sustancias que se pueden considerar provenientes de la adición de un protón a una molécula neutra. Se nombran añadiendo la terminación -onio (H3O+ ión hidronio, derivado del agua; NH4+ ión amonio, derivado del amoniaco; PH4+ ión fosfonio, derivado de la fosfina).

ANIONES
Aniones monoatómicos
Son átomos que han ganado uno o más electrones. Se nombran añadiendo la terminación -uro al nombre del elemento (Cl- anión cloruro, S2- anión sulfuro).
Aniones poliatómicos
La mayoría se pueden considerar provenientes de oxoácidos que han cedido uno o más protones por lo que para aprender a formularlos y nombrarlos conviene haber estudiado previamente los oxoácidos. En la nomenclatura tradicional se nombran a partir del oxoácido de procedencia cambiando la terminación -oso por -ito y la terminación -ico por –ato y sustituyendo el término “ácido” por “anión”. En la nomenclatura sistemática se nombran igual que el oxoácido, pero anteponiendo el término “ion”. Algunos iones se pueden considerar provenientes de oxoácidos que no han perdido todos los protones. En este caso, la nomenclatura consiste en anteponer al nombre habitual del ión, un prefijo que indique el número de átomos de hidrógeno que tiene. También es posible utilizar la nomenclatura Stock sustituyendo la palabra ácido por ión.
Hay aniones poliatómicos que no se pueden considerar provenientes de oxoácidos que han cedido protones, destacando el anión hidróxido OH-.

3. ÓXIDOS
Son combinaciones binarias del oxígeno, con número de oxidación -2, y otro elemento.
Su fórmula general es: X2On

a) Nomenclatura tradicional

Óxido hipo………oso
Óxido ………oso
Óxido ………ico
Óxido per………ico

b) Nomenclatura de Stock
Óxido de …......... (valencia de X entre paréntesis, en números romanos). Cuando
el elemento actúa con su única valencia se prescinde de poner la valencia.

c) Nomenclatura sistemática
Se anteponen prefijos numéricos (mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-,hepta-, …) a los nombres de los elementos.

(1) A la derecha debe ponerse el elemento más electronegativo. Salvo cuando se combina con el flúor, el oxígeno es siempre el elemento más electronegativo. El OF2 no es un óxido, sino el fluoruro de O.
(2) Si n es par, se deben simplificar los subíndices.
(3) En la nomenclatura tradicional a los óxidos de los no metales se les denominaba anhídridos, sin embargo ahora tiende a adoptarse para todos, los de los metales y los de los no metales, el nombre de óxido.
(4) Los números de la derecha indican el número de valencias diferentes con las que pueda actuar X y los prefijos y sufijos que se utilizarán en cada caso de menor (arriba) a mayor (abajo) valencia.
(5) Simplificado.
(6) Se prescinde del segundo prefijo mono- (se dice monóxido de calcio y no monóxido de monocalcio).

4. PERÓXIDOS
Son combinaciones binarias del oxígeno con ciertos metales. Son derivados de los óxidos que contienen el agrupamiento -O–O- (peroxo). Como los dos oxígenos comparten una pareja de electrones, el número de oxidación del oxígeno es -1, pero se presenta siempre en forma de dímero: (O2)2-. Su fórmula general es: Me2(O2)n donde n es la valencia del metal Me.

a) Nomenclatura tradicional
Igual que la de de los óxidos sustituyendo la palabra óxido por peróxido.

b) Nomenclatura de Stock
Igual que la de de los óxidos sustituyendo la palabra óxido por peróxido.

c) Nomenclatura sistemática
Igual que la de de los óxidos: se emplean los prefijos numéricos

(1) Si n es par, el subíndice 2 de Me y el subíndice n deben simplificarse; sin embargo nunca hay que simplificar el subíndice 2 del oxígeno.
(2) El paréntesis se ha puesto en la fórmula general para separar los dos subíndices. Si n es 1 el paréntesis es innecesario y si es 2, estará simplificado con el subíndice 2 del Me y tampoco será necesario.
(3) En la nomenclatura tradicional es el único nombre aceptado para el H2 O2.