Formulación Inorgánica
La formulación inorgánica es un aspecto esencial de la química que nos permite representar de manera simbólica los compuestos que encontramos en la naturaleza y en nuestro entorno. A través de las fórmulas químicas, podemos entender cómo se combinan los átomos para formar diferentes sustancias y cómo estas interacciones determinan las propiedades de los materiales. Aprender a formular compuestos inorgánicos es un paso fundamental en el dominio de la química, pues esta habilidad nos permite no solo describir compuestos, sino también predecir reacciones y entender mejor los procesos químicos que ocurren a nuestro alrededor.
Óxidos
Los óxidos se forman cuando un elemento se combina con el oxígeno. Pueden ser metálicos o no metálicos.
Óxidos metálicos
Cuando un metal se une con oxígeno, forman óxidos de carácter iónico, también llamados óxidos básicos. El número de oxidación del metal se intercambia con el del oxígeno, que siempre es -2. Tomemos el ejemplo del óxido de sodio. El sodio tiene un número de oxidación de +1 y el oxígeno -2. Al intercambiar estos valores, obtenemos Na₂O. Este compuesto se llama óxido de sodio.
Otro ejemplo es el óxido de hierro(II), donde el hierro tiene un número de oxidación de +2 y el oxígeno sigue teniendo -2. La fórmula sería FeO, llamado óxido de hierro(II). Si el hierro tiene un número de oxidación +3, el compuesto sería Fe₂O₃, y lo llamamos óxido de hierro(III).
Óxidos no metálicos
En los óxidos no metálicos, el proceso es el mismo, pero el enlace es covalente. Por ejemplo, el dióxido de carbono. El carbono actúa con un número de oxidación +4, y el oxígeno con -2. La fórmula es CO₂, y se llama dióxido de carbono.
Si miramos el trióxido de azufre, el azufre actúa con un número de oxidación +6, y el oxígeno con -2. La fórmula es SO₃, y el nombre es trióxido de azufre.
Hidruros
Los hidruros son compuestos formados por la combinación del hidrógeno con otro elemento. Si el hidrógeno se une a un metal, su número de oxidación será -1. Si se une a un no metal, su número de oxidación será +1.
Hidruros metálicos
Cuando el hidrógeno se une a un metal, tenemos hidruros metálicos. Por ejemplo, el hidruro de sodio, donde el sodio tiene un número de oxidación +1 y el hidrógeno -1. La fórmula es NaH. Otro ejemplo es el hidruro de calcio. El calcio tiene un número de oxidación +2 y el hidrógeno -1. Entonces la fórmula es CaH₂.
Hidruros no metálicos
Cuando el hidrógeno se combina con un no metal, forma hidruros covalentes. Un ejemplo típico es el amoníaco, donde el nitrógeno tiene un número de oxidación -3 y el hidrógeno +1. La fórmula es NH₃, y el nombre común es amoníaco. Otro ejemplo es el metano, CH₄, donde el carbono actúa con un número de oxidación -4.
Sales Binarias
Las sales binarias son compuestos formados por la combinación de un metal y un no metal. Estas sales son generalmente iónicas.
Por ejemplo, el cloruro de sodio. El sodio tiene un número de oxidación +1 y el cloro -1. Al intercambiar estos valores, la fórmula es NaCl, y el nombre es cloruro de sodio.
Otro ejemplo es el bromuro de magnesio, donde el magnesio tiene un número de oxidación +2 y el bromo -1. La fórmula es MgBr₂, y el nombre es bromuro de magnesio.
También podemos considerar el sulfuro de hierro(II). El hierro tiene un número de oxidación +2 y el azufre -2. La fórmula es FeS, y lo llamamos sulfuro de hierro(II). Si el hierro tuviera un número de oxidación +3, el compuesto sería Fe₂S₃, llamado sulfuro de hierro(III).
Hidróxidos
Los hidróxidos son compuestos que contienen el ion OH⁻ (hidróxido) combinado con un metal.
Un ejemplo es el hidróxido de sodio. El sodio tiene un número de oxidación +1, y el ion hidróxido (OH⁻) tiene -1. La fórmula es NaOH, y lo llamamos hidróxido de sodio.
Otro ejemplo sería el hidróxido de hierro(III), donde el hierro tiene un número de oxidación +3. La fórmula sería Fe(OH)₃, y el nombre es hidróxido de hierro(III).
Ácidos
Los ácidos pueden dividirse en dos tipos: hidrácidos y oxoácidos.
Hidrácidos
Los hidrácidos se forman cuando el hidrógeno se combina con un no metal del grupo 16 o 17. Un ejemplo es el ácido clorhídrico, HCl, donde el hidrógeno tiene un número de oxidación +1 y el cloro -1. En solución acuosa, lo llamamos ácido clorhídrico.
Otro ejemplo es el ácido sulfhídrico, H₂S, donde el hidrógeno tiene +1 y el azufre -2.
Oxoácidos
Los oxoácidos son compuestos que contienen hidrógeno, oxígeno y un no metal. Por ejemplo, el ácido sulfúrico, H₂SO₄, donde el hidrógeno tiene +1, el azufre +6 y el oxígeno -2.
Otro ejemplo es el ácido nítrico, HNO₃, donde el hidrógeno tiene +1, el nitrógeno +5 y el oxígeno -2.
Si tomamos el ácido fosfórico, su fórmula es H₃PO₄. El hidrógeno tiene +1, el fósforo +5 y el oxígeno -2.
Sales Ternarias (Oxisales)
Las sales ternarias, o oxisales, se forman a partir de la reacción de un ácido oxoácido con una base. Un ejemplo clásico es el fosfato de sodio. El ácido fosfórico H₃PO₄ reacciona con hidróxido de sodio (NaOH), y obtenemos Na₃PO₄. Este compuesto se llama fosfato de sodio.
Otro ejemplo sería el sulfato de calcio. El ácido sulfúrico H₂SO₄ reacciona con hidróxido de calcio Ca(OH)₂, y obtenemos CaSO₄, llamado sulfato de calcio.
Ejercicio de Óxidos
Formula el óxido de cobre(II) y el óxido de cobre(I), y explica por qué la diferencia en el número de oxidación afecta la fórmula.
Nombra el compuesto SO₃ y el compuesto SO₂. Explica cómo influye el número de oxidación del azufre en el nombre de ambos compuestos.
Formula el óxido de plomo(IV) y el óxido de plomo(II). Justifica el uso de números romanos en la nomenclatura de estos compuestos.
Nombra el compuesto N₂O₅. Luego, compara y nombra el compuesto N₂O, explicando la diferencia en el uso de los prefijos.
Ejercicio de Hidruros
Formula el hidruro de calcio y el hidruro de litio, y compara las fórmulas resultantes. Explica cómo el grupo al que pertenecen estos metales influye en la fórmula final.
Nombra el compuesto PH₃ y el compuesto AsH₃, y explica por qué se usa la nomenclatura tradicional en estos casos.
Formula el hidruro de aluminio y el hidruro de estaño(IV). ¿Por qué en el segundo compuesto necesitas usar números romanos?
Nombra el compuesto BH₃ y CH₄. Explica las diferencias en la nomenclatura según los grupos de la tabla periódica a los que pertenecen el boro y el carbono.
Ejercicio de Sales Binarias
Formula el hidruro de calcio y el hidruro de litio, y compara las fórmulas resultantes. Explica cómo el grupo al que pertenecen estos metales influye en la fórmula final.
Nombra el compuesto PH₃ y el compuesto AsH₃, y explica por qué se usa la nomenclatura tradicional en estos casos.
Formula el hidruro de aluminio y el hidruro de estaño(IV). ¿Por qué en el segundo compuesto necesitas usar números romanos?
Nombra el compuesto BH₃ y CH₄. Explica las diferencias en la nomenclatura según los grupos de la tabla periódica a los que pertenecen el boro y el carbono.
Ejercicios mezclados
Formula el óxido de manganeso(VII) y el hidruro de estaño(II). Explica cómo se manejan los diferentes números de oxidación en estos compuestos.
Nombra el compuesto H₂SO₃ y Fe₂S₃. Explica cómo se nombran los ácidos oxoácidos y las sales de azufre, y cómo influye el número de oxidación del azufre en ambos casos.
Formula el peróxido de hidrógeno y el hidróxido de calcio. Explica cómo se diferencia la formulación de peróxidos y de hidróxidos, y cómo se maneja el número de oxidación del oxígeno en cada caso.
Nombra el compuesto Cu(NO₃)₂ y Zn(OH)₂. Explica cómo se nombran las oxisales y los hidróxidos, y por qué es importante especificar el estado de oxidación del metal.