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3. EJERCICIOS DE FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA |

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1. Generalidades sobre Formulación y Nomenclatura

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Las propiedades periódicas de los elementos químicos, son características propias de dichos elementos que varían de acuerdo a su posición en la tabla periódica, ósea dependiendo de su número atómico.

Las propiedades periódicas son: electronegatividad, electropositividad, radio atómico, afinidad electrónica, potencial de ionización, la densidad atómica, el volumen atómico, temperatura de fusión y temperatura de ebullición.

Aunque las cuatro ultimas propiedades mencionadas muchas veces son consideradas aperiódicas

Las propiedades mayormente estudiadas son.
Electronegatividad
La es la tendencia que un átomo tiene para atraer hacia el los electrones cuando forma un enlace químico.

La electronegatividad tiene la particularidad de no poder ser dimensionada directamente por lo que necesita de otro tipo de cálculos basados en otras propiedades atómicas o moleculares para ser determinada.

La escala de Pauling es una muestra fiel del ejemplo anteriormente mencionado, en ella se define que la electronegatividad crece en la familia de abajo hacia arriba, debido a la disminución del radio atómico y del aumento de intercesiones del núcleo con la electrosfera.

En mención al concepto antes vertido y para determinarlo de forma práctica podemos apreciar que el fluór es el elemento más electronegativo de la tabla periódica.
Electropositividad
La forma de medir la electropositividad es exactamente igual que la utilizada para las mediciones inherentes a su homónimo, mediante un enlace químico.

Entretanto la tendencia dentro de la tabla de elementos es contraria, ya que mide la tendencia de un átomo en perder electrones: Un claro ejemplo son los metales los cuales son los mas electropositivos de la tabla.

La electropositivitad crece en el sentido opuesto a la electronegatividad. De arriba hacia abajo esto nos demuestra que es el Francio anteriormente denominado eka-cesio y actinio K, simbolizado por Fr y de numero atómico 87 el mas electropositivo de la tabla

Es importante considerar, que los gases nobles son demasiado inertes, por lo que el estudio de los valores de electronegatividad y electropositividad no es objeto de estudio debido a la complejidad que involucra la obtención de los datos.

Radio atómico.

Cuando nos referimos a radio atómico, básicamente planteamos la posibilidad de medir la distancia entre el núcleo de un átomo y la nube de electrones que componen su capa externa.

Las técnicas existentes en la actualidad que permiten generar resultados, son por ejemplo la difracción de neutrones, de electrones o de rayos X, en todo caso es necesario recalcar que no es una propiedad fácil de medir, ya que depende entre otras muchas variables de la especie química en la que se encuentre el átomo.

También es necesario aclarar que existen dos medidas que se pueden tomar dependiendo el caso, podemos obtener radios atómicos covalentes o metálicos, en el caso de los radios covalentes nos referimos a la distancia entre los núcleos de átomos vecinos en moléculas.

El radio metálico corresponde a la mitad de la distancia entre ambos núcleos lo que marcaría la pauta del tamaño del radio comprendido entre el núcleo del citado átomo y su capa de valencia.

El radio atómico en la familia de los elementos aumenta de arriba hacia abajo, acompañada proporcionalmente de la cantidad de átomos de cada elemento, a mayor valor en numero atómico de un elemento, mayores son las fuerzas ejercidas entre el núcleo y la electrosfera, lo que se resume en un menor radio atómico.

Por lo tanto y como nos indica la tabla el elemento de mayor radio atómico es el Cesio.
Afinidad Electrónica
La afiniadad electrónica se basa en la medición de la energía liberada por un átomo en estado fundamental y no en estado gaseoso al recibir un electrón.

Además es la energía mínima necesaria para la liberación de un electrón perteneciente a un anión de un determinado elemento.

Los gases nobles no presentan afinidad electrónica relevante, aunque es importante recalcar que nunca igual a 0, la adición de electrones siempre genera liberación de energía.

La afinidad electrónica no presenta una forma muy definida dentro de la tabla periódica aunque su comportamiento es similar al de la electronegatividad, por lo tanto la veremos crecer de abajo hacia arriba de izquierda a derecha.

El Cloro como ejemplo claro posee la mayor afinidad electrónica de la tabla cerca de 350 KJ/mol
Potencial de Ionización
El potencial de ionización mide lo inverso a la afinidad electrónica, por lo tanto podemos decir que mida la energía necesaria para retirar un electrón de un átomo neutro en estado fundamental.

Considerando que la energía necesaria para retirar el primer electrón siempre es mayor que la necesaria para retirar el segundo electro que a su vez es menor que la tercera y así sucesivamente.

Presenta el mismo comportamiento que la afinidad electrónica y la electronegatividad.

Por lo tanto podemos deducir que el Flúor y el Cloro son los elementos con mayores potenciales de ionización ya que son los elementos de mayor afinidad electrónica de la tabla periódica.

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Las propiedades periódicas de los elementos químicos, son características propias de dichos elementos que varían de acuerdo a su posición en la tabla periódica, ósea dependiendo de su número atómico. Las propiedades periódicas son: electronegatividad, electropositividad, radio atómico, afinidad electrónica, potencial de ionización, la densidad atómica, el volumen atómico, temperatura de fusión y temperatura de ebullición.

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- Número cuántico magnético (m)
- Número cuántico espín (s).
- Número cuántico principal (n)
Especifica el nivel energético del orbital, siendo el primer nivel el de menor energía, y se relaciona con la distancia promedio que hay del electrón al núcleo en un determinado orbital. A medida que n aumenta, la probabilidad de encontrar el electrón cerca del núcleo disminuye y la energía del orbital aumenta.

Puede tomar los valores enteros positivos: n= 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Por ejemplo si tengo un elemento químico que su último nivel es el 3s, su número cuántico principal sería el 3.

Si tengo un elemento químico en que su último nivel es el 1s, entonces su número cuántico principal sería 1.

También es conocido como el número cuántico del momento angular orbital o número cuántico azimutal y se simboliza como ℓ (L minúscula).

Describe la forma geométrica del orbital. Los valores de ldependen del número cuántico principal. Puede tomar los valores desde ℓ = 0 hasta ℓ =n-1. Por ejemplo:

En el caso de los átomos con más de un electrón, determina también el subnivel de energía en el que se encuentra un orbital, dentro de un cierto nivel energético. El valor de l se designa segun las letras:

Los orbitales que tienen el mismo valor de n, reciben el nombre de "nivel" y los orbitales que tienen igual n y ℓ, "subnivel".

Por ejemplo si tenemos un elemento químico en que su último orbital es el 2p: el número cuántico principal sería 2 y el número cuántico secundario ( ℓ) sería 1, ya que si nos fijamos en la tabla p=1.

Otro ejemplo: si tenemos un elemento químico en que su último nivel es el 3d, el n = 3 y el ℓ = 2 , ya que d=2
- Número Cuántico magnético (mℓ)
Indica la orientación del orbital en el espacio. Puede tomar valores entre:

Solo pueden tomar valores enteros que van desde -3 hasta +3, incluyendo el cero.

Así, Si ℓ=0, m= 0

- Si ℓ=2, existen 5 posibilidades -2, -1, 0, 1, 2. el subnivel d tiene 5 orbitales, que se designan por : dxy, dyz, dxz, dx ²- y ², dz 2.
En resumen:
Para el subnivel s : m = 0

Para el subnivel p : m = -1 , 0 , +1

Para el subnivel d : m = -2 , -1 , 0 , +1 , +2

Para el subnivel f : m = -3 , -2 , -1 , 0 , +1 , +2 ,+3

El electrón posee su propio número cuántico que da a conocer el sentido de rotación del electrón en torno a su eje cuando se mueve dentro de un orbital. El electrón solo tiene dos posibles sentidos de giro, por lo que se puede tomar valores +1/2 o -1/2 . Cada orbital puede albergar un máximo de dos electrones con espines diferentes.

Ejemplo resuelto 1: ¿Cuáles son los cuatro números cuánticos que identifican al último electrón ubicado en 3d ⁵?

1° Podemos observar que el número cuántico principal es 3
n = 3
2° Según la tabla podemos observar que:

por lo tanto su número cuántico secundario es 2, es decir:
ℓ=2
3° El subnivel d tiene 5 orbitales, es decir:

Ahora colocamos los electrones que nos dan:

5° Vemos que la flecha hacia arriba tiene un spin magnético igual a + 1/2, por lo tanto:
m s = + 1/ 2
Ejemplo resuelto 2: ¿Qué datos del electrón indican los siguientes números cuánticos?

Respuesta: Indican que el electrón está en el nivel 4, en el subnivel p, en la orientación x y con espín positivo (flecha hacia arriba).

- Los cuatro números cuánticos describen un electrón. El número principal describe el nivel; el número

secundario, el subnivel; el número magnético, la orientación del orbital; y el de espín, el sentido de giro del electrón.

- cuando el número cuántico secundario (también llamado azimutal) tiene valor 0, corresponde al subnivel s; si tiene el valor 1, corresponde al p; si tiene valor 2, corresponde a d; y si tiene valor 4, corresponde a f.

- Siempre que el número cuántico secundario tenga valor 0, el número cuántico magnético también tendrá el mismo valor.

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Los cuatro números cuánticos y su significado

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Número cuántico magnético (m) - Número cuántico espín (s). - Número cuántico principal (n) Especifica el nivel energético del orbital, siendo el primer nivel el de menor energía, y se relaciona con la distancia promedio que hay del electrón al núcleo en un determinado orbital.

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Modelos Atomicos. Qué son, la Historia y su Evolución

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Aprende Facil Todos Los Modelos Atómicos. Que es un Modelo Atomico y la Historia y Evolución de los Modelos Atómicos desde Democrito hasta Schrödinger.

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Las fórmulas empíricas son las fórmulas químicas más sencillas, incluso a veces, es conocida como, fórmula mínima. En ellas los subíndices indican la proporción de los átomos de cada elemento de dicha molécula, estando éstos subíndices simplificados a números enteros, siempre lo más pequeños posibles, por ejemplo, en el caso del CH3, el subíndice nos indica que en la molécula se encuentran presentes tres hidrógenos y un carbono.

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Para representar una sustancia química utilizamos las fórmulas químicas, que nos indican los átomos que la forman así como el número o proporción de estos átomos en dicha sustancia.

La fórmula del agua, H₂O, nos informa de que está formada de hidrógeno y oxígeno, y además que por cada átomo de oxígeno tenemos dos átomos de hidrógeno.

El objetivo de la formulación y nomenclatura química es que a partir del nombre de un compuesto sepamos cual es su fórmula, y a partir de la fórmula sepamos cual es su nombre. Antiguamente esto no era tan fácil, pero gracias a las normas de la I.U.P.A.C. (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) la formulación resulta más sencilla.

Porque así consiguen más estabilidad.

Cuando se estudian las configuraciones electrónicas de los átomos se ve que los electrones del nivel de valencia (la última capa) tienen una importancia especial ya que son los que participan en la formación de los enlaces y en las reacciones químicas. También estudiaste que los gases nobles tienen gran estabilidad, y eso se debe a que tienen las capas electrónicas completas. Pues bien, tener las capas electrónicas completas será la situación a la que tiendan la mayoría de los átomos a la hora de formar enlaces, o lo que es lo mismo a la hora de formar compuestos.

Los átomos pueden conseguir configuración de gas noble de tres formas: ganando, perdiendo o compartiendo electrones con otros átomos.

En los elementos de los grupos representativos (alcalinos, alcalinoterreos, grupo del B, grupo del C, grupo del N, calcógenos y halógenos) el nivel de valencia se completa con ocho electrones. Los átomos con pocos electrones de valencia (alcalinos , alcalinotérreos, etc.) tenderán a perderlos dando lugar a iones positivos (cationes) y formando en general compuestos iónicos. Los átomos con muchos electrones de valencia (halógenos, calcógenos, etc.) tenderán a ganarlos dando lugar a iones negativos (aniones), formando con los metales compuestos iónicos, pero con los no metales compuestos covalentes.

Los átomos con un número intermedio de electrones (el más característico es el grupo del carbono) tenderán a compartir electrones con otros átomos dando lugar a compuestos covalentes.

¿Cuántos átomos se combinarán en un compuesto?

Los compuestos son eléctricamente neutros, excepto los iones cuando los formulemos separadamente. Es decir, la carga que aporten todos los átomos de un compuesto tiene que ser globalmente nula, debemos tener en un compuesto tantas cargas positivas como negativas.

Pero para saber cuál es la carga que aporta cada átomo vamos a emplear un concepto muy útil que se llama número de oxidación.

¿Qué es el número de oxidación?

El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo pone en juego cuando forma un compuesto determinado.

El número de oxidación es positivo si el átomo pierde electrones, o los comparte con un átomo que tenga tendencia a captarlos. Y será negativo cuando el átomo gane electrones, o los comparta con un átomo que tenga tendencia a cederlos.

El número de oxidación se escribe en números romanos (recuérdalo cuando veamos la nomenclatura de Stock): +I, +II, +III, +IV, -I, -II, -III, -IV, etc. Pero en esta página también usaremos caracteres arábigos para referirnos a ellos: +1, +2, +3, +4, -1, -2, -3, -4 etc., lo que nos facilitará los cálculos al tratarlos como números enteros.

En los iones monoatómicos la carga eléctrica coincide con el número de oxidación. Cuando nos refiramos al número de oxidación el signo + o - lo escribiremos a la izquierda del número, como en los números enteros. Por otra parte la carga de los iones, o número de carga, se debe escribir con el signo a la derecha del dígito: Ca ²⁺ ión calcio(2+), CO ₃ ² ⁻ ión carbonato(2-).

¿Será tan complicado saber cuál es el número de oxidación que le corresponde a cada átomo? Pues no, basta con conocer el número de oxidación de los elementos que tienen un único número de oxidación, que son pocos, y es muy fácil deducirlo a partir de las configuraciones electrónicas. Estos números de oxidación aparecen en la tabla siguiente. Los números de oxidación de los demás elementos los deduciremos de las fórmulas o nos los indicarán en el nombre del compuesto, así de fácil.

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Configuración electrónica (Explicación y ejercicios) | Parte 1

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Nomenclatura Inorgánica: Oxidos - La mejor Explicación

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La nomenclatura química para los compuestos inorgánicos, es utilizada para todos aquellos compuestos no carbonados. Los compuestos inorgánicos se clasifican según su función química, siendo las principales funciones: óxidos, bases, ácidos y sales.

Hay infinidad de combinaciones entre los elementos inorgánicos con el fin de formar compuestos, a continuación se mencionan algunas de dichas combinaciones.

Hoy en día existen tres tipos de nomenclatura inorgánica diferente:

Nomenclatura sistemática (o estequiométrica): Está basada en nominar a las sustancias mediante la utilización de prefijos con números griegos. Dichos prefijos nos indican la atomicidad que posea la molécula, o lo que es lo mismo, el número de átomos del mismo elemento que se encuentren en la molécula.

Ejemplo: CO = monóxido de carbono

Nomenclatura de Stock: En este tipo de nomenclatura se nombran los compuestos finalizándolos con la valencia indicada en números romanos, colocados generalmente como subíndices.

Ejemplo: Sulfuro de hierro (III) = Fe2S3

Nomenclatura tradicional: También conocida como nomenclatura clásica, se emplea indicando la valencia del elemento a través de prefijos y sufijos que acompañan al nombre del elemento.Cuando el elemento a tratar sólo posee una valencia, se utiliza el prefijo -ico, pero cuando tiene dos valencia, se utilizan los prefijos -oso ( para la valencia menor) e -ico ( para la mayor). En cambio, cuando el elemento tiene tres o cuatro valencia:

Hipo- ...-oso

...-oso

...-ico

Per-...-ico

Ejemplos: Óxido permangánico = Mn2O7
Compuestos: Óxidos:
Son compuestos binarios donde participa el oxígeno en combinación con cualquier otro elemento, menos con los gases nobles. Existen diferentes tipos de óxidos, dependiendo de si el elemento combinado con el oxígeno es metálico o no, clasificándose así en óxidos básicos y óxidos ácidos. También existen los llamados, peróxidos, pues el oxígeno tiene valencia -2, menos en este grupo, donde el oxígeno participa con valencia -1.
Óxido básico:
Fe2O3 :

trióxido de hierro ( siguiendo la nomenclatura sistemática)

Óxido de hierro (III) ( según la nomenclatura de Stock)

Óxido férrico ( en la nomenclatura tradicional)

Óxido ácido ( también conocidos con el nombre de anhídrido)

SO3 :

Trióxido de azufre ( nomenclatura sistemática)

Óxido de azufre (VI) ( nomenclatura de Stock)

Anhídrido sulfúrico ( nomenclatura tradicional)

Peróxidos:
Ejemplo:

H2O2 :

dióxido de dihidrógeno (nomenclatura sistemática)

Óxido de hidrógeno (nomenclatura de Stock)

Peróxido de hidrógeno (nomenclatura tradicional)

En este caso, también se conoce a este compuesto con su nombre común, agua oxígenada.
Hidruros:
Los hidruros son compuestos binarios donde se combina el hidrógeno con un metal. En estos casos, el hidrógeno siempre participa con la valencia, -1.

Se nomina con la palabra hidruro añadiendo el nombre del metal con los prefijos de -oso o -ico, según el caso.

Ejemplo:

NiH3 → trihidruro de níquel, hidruro de niquel (III), o hidruro niquélico
Hidruros no metálicos e hidrácidos:
Son compuestos binarios de carácter ácido, en el caso de los hidrácidos, y compuestos que se encuentran formados por el hidrógeno y un no metal (halógenos, usando generalmente la valencia -1 y grupo 16, participando con la valencia -2).

Los hidruros no metálicos se nominan añadiendo el sufijo -uro, más la palabra hidrógeno, con la sílaba "de".

Ejemplo:

HF → ácido fluorhídrico o fluoruro de hidrógeno.
Boranos:
Son compuestos donde participa el hidrógeno y el boro, diguiendo la fórmula general BnHn+4. Estos compuestos se nominan con unas reglas especificas de nomenclatura, usando la palabra borano, con un prefijo numérico dependiente de la cantidad de boranos que se encuentren presentes en la molécula.

Ejemplo:

BH3 = borano o también monoborano

B3H7 = triborano.

Al igual que los boranos, existen otras combinaciones similares, con otros elementos como el silicio, dando los compuestos conocidos como Silanos, o Germanos, en el caso de compuestos con el germanio y el hidrógeno.

También hay hidruros con elementos nitrogenoides, como el caso del famoso amoníaco ( NH3), conociéndose generalmente a éstos por nombres propios, como la fosfina, la arsina, etc.

Existen otros muchos tipos de compuestos, como las sales ( ácidas, básicas, mixtas...), hidróxidos, peroxoácidos, etc...

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La nomenclatura química para los compuestos inorgánicos, es utilizada para todos aquellos compuestos no carbonados. Los compuestos inorgánicos se clasifican según su función química, siendo las principales funciones: óxidos, bases, ácidos y sales. Hay infinidad de combinaciones entre los elementos inorgánicos con el fin de formar compuestos, a continuación se mencionan algunas de dichas combinaciones.