Nomenclatura química de los compuestos inorgánicos

La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) ha recomendado una serie de reglas aplicables a la nomenclatura química de los compuestos inorgánicos; las mismas se conocen comúnmente como "El libro Rojo".[1] Idealmente, cualquier compuesto debería tener un nombre del cual se pueda extraer una fórmula química sin ambigüedad.

También existe una nomenclatura IUPAC para la Química orgánica. Los compuestos orgánicos son los que contienen carbono, comúnmente enlazados con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, boro, fósforo y algunos halógenos. El resto de los compuestos se clasifican como compuestos inorgánicos, los más comunes son los minerales. Estos se nombran según las reglas establecidas por la IUPAC.

Los compuestos inorgánicos se clasifican según la función química que contengan y por el número de elementos químicos que los forman, con reglas de nomenclatura particulares para cada grupo. Una función química es la tendencia de una sustancia a reaccionar de manera semejante en presencia de otra. Por ejemplo, los compuestos ácidos tienen propiedades químicas características de la función ácido, debido a que todos ellos tienen el ion hidrógeno y que dona H+ ; y las bases tienen propiedades características de este grupo debido al ion OH-1 presente en estas moléculas y que recibe protones. Las principales funciones químicas son: óxidos, bases, ácidos y sales.

Nomenclaturas de compuestos inorgánicos

Se aceptan tres tipos de nomenclaturas para nombrar compuestos químicos inorgánicos:

Nomenclatura sistemática o IUPAC, con prefijos / Atomicidad

También llamada racional o estequiométrica. Se basa en nombrar a las sustancias usando prefijos numéricos griegos que indican la atomicidad de cada uno de los elementos presentes en cada molécula. La atomicidad indica el número de átomos de un mismo elemento en una molécula, como por ejemplo el agua con fórmula H2O, que significa que hay un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno presentes en cada molécula de este compuesto, aunque de manera más práctica, la atomicidad en una fórmula química también se refiere a la proporción de cada elemento en una cantidad determinada de sustancia.[2] En este estudio sobre nomenclatura química es más conveniente considerar a la atomicidad como el número de átomos de un elemento en una sola molécula.

La forma de nombrar los compuestos en este sistema es: prefijo-nombre genérico + prefijo-nombre específico

(Véase en la sección otras reglas nombre genérico y específico).

Los prefijos son palabras que se anteponen al prefijo nombre del compuesto y representan el número de átomos que hay en la molécula del elemento. Existen diferentes prefijos los cuales provienen del griego y a continuación se presenta el número de átomos al que hace referencia el prefijo.[2]

(Generalmente solo se utiliza hasta el prefijo hepta-)

Prefijos griegos Número de átomos
mono- 1
di- 2
tri- 3
tetra- 4
penta- 5
hexa- 6
hepta- 7
octa- 8
non-, nona-, eneá- 9
deca- 10
El prefijo mono- normalmente se elude salvo que haya posibilidad de confusión.
Por ejemplo, CrBr3: tribromuro de cromo; CO: monóxido de carbono
En casos en los que en vez de átomos se trate de grupos de átomos como compuestos tales como sales dobles y triples, oxisales y similares, se pueden emplear los prefijos bis-, tris-, tetraquis, pentaquis, hexaquis, etc.
Por ejemplo la fluorapatita Ca5F (PO4)3 : fluoruro tris(fosfato) de calcio, ya que si se usara el término trifosfato se estaría hablando del anión trifosfato [P3O10]5-, en cuyo caso sería:
Ca5F (P3O10)3

Nomenclatura sistemática o IUPAC, con números romanos / Numeral de Stock

También llamada antiguamente nomenclatura de Stock. Este sistema de nomenclatura se basa en nombrar a los compuestos escribiendo al final del nombre con números romanos el estado de oxidación del elemento con “nombre específico”. Si solamente tiene un estado de oxidación, éste no se escribe.

La valencia (o más bien el estado de oxidación) es la que indica el número de electrones que un átomo pone en juego en un enlace químico, un número positivo cuando tiende a ceder los electrones y un número negativo cuando tiende a ganar electrones. De forma general, bajo este sistema de nomenclatura, los compuestos se nombran de esta manera: nombre genérico + "de" + nombre del elemento específico + el estado de oxidación.

Normalmente, a menos que se haya simplificado la fórmula, la valencia puede verse en el subíndice del otro elemento (en compuestos binarios y ternarios). Los números de valencia normalmente se colocan como superíndices del átomo (elemento) en una fórmula molecular.

alternancia de valencias
Ejemplo: Fe2S3, Fe2+3S3-2, sulfuro de hierro (III)
Ejemplo: SO3, S2+6O6-2, óxido de azufre (VI)

Nomenclatura tradicional, clásica o antigua / Estequiométrica

En este sistema de nomenclatura se indica la valencia del elemento de nombre específico con una serie de prefijos y sufijos. De manera general las reglas son:

  • Cuando el elemento solo tiene una valencia, simplemente se coloca el nombre del elemento precedido de la sílaba “de” o bien se termina el nombre del elemento con el sufijo –ico.
K2O, óxido de potasio u óxido potásico
  • Cuando tiene dos valencias diferentes se usan los sufijos -oso e -ico.
O-2, hierro con la valencia 2, (estado de oxidación +2), óxido ferroso
-ico cuando el elemento usa la valencia mayor: Fe2O3, Fe2+3O3-2, hierro con valencia 3, (estado de oxidación +3), óxido férrico[3]
  • Cuando tiene tres distintas valencias se usan los prefijos y sufijos.
hipo--oso (para la menor valencia): P2O, P2+1O-2, fósforo con la valencia 1, (estado de oxidación +1), óxido hipofosforoso
-oso (para la valencia intermedia): P2O3, P2+3O3-2, fósforo con valencia 3, (estado de oxidación +3), óxido fosforoso
-ico (para la mayor valencia): P2O5, P2+5O5-2, fósforo con valencia 5, (estado de oxidación +5), óxido fosfórico
  • Cuando tiene cuatro valencias diferentes se usan los prefijos y sufijos
hipo--oso (para la valencia más pequeña)
-oso (para la valencia pequeña)
-ico (para la valencia grande)
per--ico (para la valencia más grande)

Hoy esta nomenclatura está en desuso. Sin embargo aún se usa mucho en el comercio y la industria.

Otras reglas y conceptos generales

Los compuestos (binarios y ternarios) en su nomenclatura están compuestos por dos nombres: el genérico y el específico. El nombre genérico o general es el que indica a qué grupo de compuestos pertenece la molécula o su función química, por ejemplo si es un óxido metálico/básico, un óxido no metálico/ácido, un peróxido, un hidruro, un hidrácido, un oxácido, una sal haloidea, etc. Y el nombre específico es el que diferencia a las moléculas dentro de un mismo grupo de compuestos. Por lo general en los tres sistemas de nomenclatura se escribe primero el nombre genérico seguido del específico. Por ejemplo: óxido ferroso y óxido férrico, estos dos compuestos pertenecen al grupo de los óxidos y por eso su nombre genérico es óxido y a la vez los nombres específicos ferroso y férrico hacen referencia a dos compuestos diferentes FeO y Fe2 O3, respectivamente.

En general, en una fórmula molecular de un compuesto se coloca a la izquierda el elemento con estado de oxidación positivo (elemento más electropositivo) y a la derecha el que tenga el estado de oxidación negativo (elemento más electronegativo). Y por el contrario, en nomenclatura se coloca primero el nombre genérico, que es el que designa al elemento de la derecha (el más electronegativo), y el nombre específico en segundo lugar, que es el que designa al elemento de la izquierda (el más electropositivo).

Por ejemplo en el óxido de sodio, Na2O, Na+12O-2, el nombre genérico óxido hace referencia al segundo elemento de la fórmula que es el “oxígeno”, el más electronegativo, y el nombre específico “sodio” hace referencia al primer elemento de la fórmula que es el sodio y el menos electronegativo o más electropositivo.

¿Cómo se trabajan los estados de oxidación para poder nombrar correctamente un compuesto inorgánico? Se puede trabajar con más de un estado de oxidación, hasta el estado de oxidación +7 en los elementos representativos (Nota: recordar que aquí estamos mostrando el estado de oxidación como superíndice de cada elemento en la fórmula del compuesto). Con las mismas fórmulas moleculares se puede determinar con qué estado de oxidación actúan los átomos de la sustancia aunque en su fórmula no se observen. Esto se logra con el hecho que en la fórmula de una sustancia la suma de los estados de oxidación de todos los átomos de la sustancia debe ser igual a cero, lo que significa que la molécula será neutra, sin carga.

En el caso de los iones, es decir cuando en la fórmula se indique una carga positiva o negativa para el conjunto, la suma de los estados de oxidación de todos los átomos de la sustancia debe ser igual a la carga del ion.

Véase como ejemplo la imagen del "ácido nítrico" al final de la sección oxácidos, del lado derecho de la imagen se encuentran el ion nitrato y el ion hidrógeno con cargas -1 y +1, respectivamente).

Como ejemplo para trabajar con valencias: FeO, este compuesto es un óxido y el oxígeno en los óxidos actúa con un estado de oxidación -2, así que para que la molécula sea neutra el hierro debe sumar el número de estados de oxidación suficientes para que la suma de los estados de oxidación sea cero. Los estado de oxidación con los que puede trabajar el hierro son +2 y +3, así que, en esta molécula el hierro va a utilizar el estado de oxidación +2. Como solo hay un átomo de hierro y la valencia es +2, el átomo de hierro en esa molécula tiene estado de oxidación +2 y de igual manera como solo hay un átomo de oxígeno y trabaja con el estado de oxidación -2, la suma de todos los estados de oxidación del oxígeno es -2. Y ahora la suma de todos los estados de oxidación de los átomos es igual a cero, pues la molécula es neutra, no tiene carga (+2) + (-2) = 0. La fórmula con estados de oxidación para este compuesto sería Fe2O-2.

En otro ejemplo, en el compuesto Fe2O3 se busca también un cero en la suma de los estado de oxidación de todos los átomos, para que la molécula sea neutra, así que como hay 3 átomos de oxígeno y este trabaja con el estado de oxidación -2, la suma de los estados de oxidación para los oxígenos en la molécula “son el número de átomos del elemento multiplicado por el estado de oxidación con el que este trabaja”, que en total sería -6. De esta manera los átomos de hierro deben de sumar estados de oxidación para que la suma total dé cero, pues la molécula es neutra. Como hay 2 átomos de hierro, este va a trabajar con el estado de oxidación +3 para hacer un total de +6, que sumados con los -6 de los oxígenos sería igual a cero, que significa una carga cero para la molécula. Los números de átomos y estado de oxidación en la molécula son:

Número de átomos de hierro = (2)
Estados de oxidación para cada uno de los átomos de hierro = (+3)
Número de átomos de oxígeno = (3)
Estados de oxidación para cada uno de los átomos de oxígeno = (-2)

La operatoria completa se vería así: [2(+3)] + [3(-2)] = 0. La fórmula con estados de oxidación sería Fe23O3-2. Como ya se había explicado anteriormente el estado de oxidación indica los electrones que intervienen en un enlace, y en este último compuesto, Fe23O3-2, cada uno de los dos átomos de hierro está cediendo 3 electrones a los átomos de oxígeno y a la vez cada uno de los tres átomos de oxígeno está ganando 2 electrones; dos de los tres átomos de oxígeno reciben 2 electrones de los dos átomos de hierro, y el tercer de oxígeno recibe 2 electrones, 1 electrón sobrante de cada uno de los dos átomos de hierro.

Estructura de Lewis de la molécula binaria, óxido férrico o trióxido de dihierro u óxido de hierro (III).

Tabla de números de valencia

En la siguiente tabla se presentan los elementos que generalmente se usan para formar compuestos. Los estados de oxidación están en valor absoluto, es decir, son valencias.
Elemento Símbolo Estado de oxidación Elemento Símbolo Estado de oxidación
Aluminio Al 3 Antimonio Sb 3 y 5
Arsénico As 3 y 5 Ástato At 1, 3, 5 y 7
Azufre S 2, 4 y 6 Bario Ba 2
Berilio Be 2 Bismuto Bi 3 y 5
Boro B 3 Bromo Br 1 y 5
Cadmio Cd 2 Calcio Ca 2
Carbono C 2 y 4 Cesio Cs 1
Cinc Zn 2 Circonio Zr 4
Cloro Cl 1, 3, 5 y 7 Cobalto Co 2 y 3
Cobre Cu 2 y 1 Cromo Cr 2, 3, 4, 5 y 6
Escandio Sc 3 Estaño Sn 2 y 4
Estroncio Sr 2 Flúor F 1
Fósforo P 1,3 y 5 Galio Ga 3
Germanio Ge 2,4 y -4 Hafnio Hf 4
Hidrógeno H 1 y -1 Hierro Fe 2 y 3
Iridio Ir 2, 3, 4 y 6 Itrio Y 3
Lantano La 3 Litio Li 1
Magnesio Mg 2 Manganeso Mn 2, 3, 4, 6, 7
Mercurio Hg 1 y 2 Molibdeno Mo 2, 3, 4, 5 y 6
Niobio Nb 3 Níquel Ni 2 y 3
Nitrógeno N 2, 3, 4 y 5 Oro Au 1 y 3
Osmio Os 2, 3, 4 y 6 Oxígeno O -2
Plata Ag 1 Platino Pt 2 y 4
Plomo Pb 2 y 4 Potasio K 1
Renio Re 1, 2, 4, 6 y 7 Rodio Rh 2, 3 y 4
Rubidio Rb 1 Rutenio Ru 2, 3, 4, 6 y 8
Selenio Se 2, 4 y 6 Silicio Si 4
Sodio Na 1 Talio Tl 1 y 3
Tántalo Ta 5 Tecnecio Tc 7
Telurio Te 2, 4 y 6 Titanio Ti 3 y 4
Vanadio V 2, 3, 4 y 5 Yodo I 1,3, 5 y 7
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