(Ciencias de Joseleg)(Química)(Lenguaje químico)(Formulación y nomenclatura inorgánica) (Ejercicios resueltos)(Introducción)(Historia)(Generalidades de la nomenclatura tradicional)(Generalidades de la nomenclatura Stock)(Generalidades de la nomenclatura sistemática)(Nomenclatura de isótopos)(Formulación química)(Fórmulas químicas teóricas)(Elementos)(Hidruros no metálicos)(Óxidos)(Hidróxidos)(Oxácidos)(Iones)(Sales)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)
La nomenclatura sistemática o IUPAC es el sistema que más se
desearía emplear, en especial porque toda la nomenclatura orgánica se basa en
este sistema. Sería más fácil aprender un solo juego de reglas, para la
nomenclatura orgánica y para la nomenclatura inorgánica, sin embargo, algunos
nombres sistemáticos pueden llegar a ser bastante complejos (además la
nomenclatura orgánica NO es binomial). Sin embargo, la nomenclatura IUPAC tiene
sus propias combinaciones, ya que no hablamos que un púnico juego de reglas,
sino de varios sistemas que habían de forma concomitante y que se relacionan en
el libro rojo de la nomenclatura inorgánica.
La IUPAC reconoce que el nombre de una determinada sustancia
dependerá de los objetivos y avance tecnológico de un campo de investigación.
De acuerdo a lo anterior, tenemos varios niveles de complejidad, a los cuales
asociamos diferentes tipos de nombres, sean estos IUPAC, simi-sistemáticos o
triviales.
Aquellos que requieren el uso de sustancias químicas para
uso cotidiano, pero no necesitan conocer la estructura o propiedades más allá
del uso que se da en un oficio particular, Estos nombres son localizados,
y se denominan como triviales. Muchos de ellos se heredaron de la era previa a
la revolución química de Lavoisier y colaboradores. Un ejemplo muy común en
Colombia es el ácido muriático (HClO4).
Más allá del nombre trivial, tenemos algunos que han sido
iniciados en los caminos de la química, para ellos tenemos los nombres
semi-sistemáticos, los cuales dan alguna información de la sustancia, aunque
dicha información sea limitada y no permita obtener la predicción de la
composición. La mayoría de los nombres comunes de los oxoácidos y sus
respectivas sales caen bajo esta categoría. Esto se debe a que la etiqueta
básica puede esconder muchas otras sustancias semejantes a las que denominamos
en conjunto cono isómeros. Estos nombres son conocidos como semi-sistemáticos,
dado que pueden ser empleados en investigaciones básicas o que no necesitan una
descripción más detallada. Cabe destacar que este es el nivel al que se aspira
si solo se estudia la nomenclatura tradicional.
Cuando el nombre permite recrear una formula molecular
estequimetricamente válida se la denomina como verdaderamente sistemática. Solo
un nombre en este nivel de complejidad se considera válido para la IUPAC.
El tercer nivel de complejidad hace referencia a la
configuración tridimensional de las sustancias en el espacio, como ocurre con
los estereoisómeros en orgánica. El interés en generar descriptores de este
tipo ha ido creciendo rápidamente al interior de las comunidades de químicos inorgánicos,
aunque la mayor diversidad de sustancias con las que hay que tratar hacen de
esto una tarea particularmente complicada.
Para evitar el colapso del sistema, como le ocurrió a la
tradicional, la nomenclatura sistemática debe revisarse constantemente a medida
que la investigación de frontera sigue produciendo nuevas sustancias, que
plantean nuevos retos a los sistemas de nombramiento. La IUPAC a través de la
División de Nomenclatura Química y Representación Estructural formada en el año
de 2001 estudia todos los aspectos de la nomenclatura inorgánica recomendando
las prácticas más racionales para enfrentar los retos específicos de cada
campo, como escribir una fórmula o dar un nombre semántico. Nuevas reglas deben
surgir constantemente para impedir la generación de descriptores ad hoc que no se ajusten al sistema
general, o que solo sean conocidos por unos cuantos.
El bautizo sistemático de una sustancia inorgánica involucra
la construcción de un nombre a partir de entidades que son manipuladas de
acuerdo a procedimientos que proveen información de la composición y la
estructura de sus respectivas moléculas. La base de la nomenclatura son los
nombres de los elementos, y a este respecto es importante destacar que la
nomenclatura IUPAC si emplea raíces latinas para algunos de ellos,
especialmente cuando estos están involucrados en aniones. Los nombres de los
elementos son combinados con prefijos y sufijos para construir un nombre. La
nomenclatura sistemática emplea principalmente prefijos numéricos que se
dividen en dos ramas principales, los prefijos numerales y los prefijos numeralis.
Y a su vez los prefijos numerales se dividen en dos, los orgánicos y los
inorgánicos. Estos últimos dos se diferencian únicamente en los descriptores
para las primeras cuatro magnitudes de repetición atómica, y de allí en
adelante son iguales. Por otro lado, los sufijos tienden a ser rezagos y
reciclados de algunos sufijos de la nomenclatura tradicional.
Existen múltiples formas aceptadas para la construcción de
los nombres: composición, sustitución, adición. Por lo que una misma sustancia
puede tener más de un nombre IUPAC aceptable con diferentes grados de
complejidad. Esto es especialmente verdadero en los ácidos, en los cuales
tenemos nombres que indican la cantidad de átomos y otros que indican el modo
en que estos se enlazan. Independiente de eso, los nombres IUPAC poseen los
siguientes componentes:
Nombre o raíz:
Es el nombre de los elementos involucrados, y en ocasiones
se debe emplear las raíces latinas, especialmente cuando el elemento en
cuestión se encuentra en un anión, y eso incluye si estamos tratando de aniones
metálicos, lo cual es raro, pero es posible.
Prefijos multiplicatorios:
Indican la cantidad de veces que se repite un átomo “prefijo
numeral” o la cantidad de veces que se repite un grupo “prefijo numeralis”.
Indicadores de carga:
Que pueden ser sufijos numéricos a la Stock o sufijos
semánticos a la tradicional.
Indicadores de familia de sustancia:
Esto se conserva desde la tradicional excepto para los
ácidos. Estos pueden ser palabras en nombres binomiales como en los óxidos o
pueden ser sufijos indicando que se trata de un anión como en os ácidos o
sales.
Otros prefijos y sufijos:
Estos indican características especiales de átomos o grupos,
por ejemplo, que uno de los átomos posea un estado de oxidación diferente del
resto.
Localizadores:
Funcionan igual que en química orgánica e indican donde se
encuentra algo raro en un compuesto largo.
Descriptores geométricos:
Que indican si estamos hablando de cadenas lineales,
ramificadas o con configuraciones geométricas más complicadas.
Puntuaciones:
Que indican estados de la sustancia poco comunes o
especiales como en el caso de los radicales.
Como se inició en este relato, la nomenclatura química debe
considerarse como un idioma independiente con sus propias reglas de sintaxis.
Los nombres de los elementos son la base, y estos se ensamblan con otros
símbolos para crear descriptores de sustancias. La sintaxis son reglas
gramaticales para la construcción de expresiones con significado, en este caso,
el significado hace referencia a sustancias, sean reales o teóricas. Después
del nombre de elemento o raíz latinizada hay otro elemento importante en la
nomenclatura y son los prefijos, sufijos o infijos. Estos son palabras o
sílabas colocadas al inicio “prefijo”, en medio “infijo” o al final “sufijo” de
una expresión para dar significado químico. Estas sílabas dan información sobre
la cantidad de átomos, la cantidad de grupos, o la carga. Sin embargo, estos
componentes solo funcionan para sustancias binarias simples como los óxidos, y
a ocasiones en los que la cosa se complica. A continuaciones realizaremos un
resumen de los componentes gramaticales de los nombres de sustancia en la
nomenclatura IUPAC. Cabe destacar que el libro rojo contiene mucha información
que escapa del objetivo del presente escrito, así que solo realizaré una
adaptación conveniente de los símbolos que veremos en las siguientes secciones.
Si desea ampliar la información lo mejor es revisar el libro rojo.
Nombre de elemento
Fundamento de construcción, y serán descritos en el
siguiente capítulo.
Prefijos numerales
I ndican la cantidad que se repite un determinado átomo.
También se pueden emplear en grupos, pero estos generalmente son grupos que
provienen de los hidruros progenitores. Como se mencionó anteriormente, estos
prefijos se dividen en dos, los empleados en orgánica y en inorgánica, aunque
no son todos.
Tabla 2. Tabla de prefijos numerales, los de uso más común son los del 20
hacia abajo.
Cantidad
Química Inorgánica
Química orgánica
1
Mono
Met
2
Di
Et
3
Tri
Prop
4
Tetra
But
5
Penta
6
hexa
7
Hepta
8
Octa
9
Nona
10
Deca
11
Undeca
12
Dodeca
13
Trideca
14
Tetradeca
20
Eicos
21
Heneicos
22
Docos
23
Tricos
24
Tetracos
30
Triaconta
31
Hentriaconta
32
Dotriaconta
40
Tetraconta
50
Pentaconta
60
Hexaconta
70
Heptaconta
80
Octaconta
90
Nonaconta
100
Hecta
Prefijos numeralis
Son empleados especialmente cuando se repiten grupos
aniónicos en las sales ternarias. El prefijo numeralis
debe ser seguido por un corchete que encierra al grupo que se repite.
Tabla 3. Tabla de prefijos numeralis.
Cantidad
Numeralis
2
Bis
3
Tris
4
Tetraquis
5
Pentaquis
6
Hexaquis
7
Heptaquis
8
Octaquis
9
Nonaquis
10
Decaquis
Símbolos de agrupación
Los símbolos de agrupación son tres, paréntesis (), llaves
{} y corchetes []. Para casos de agrupaciones simples, que es virtualmente todo
lo que se ve en términos básicos, lo que se emplea es el paréntesis. En caso de
una anidación simple el corchete encierra al paréntesis [()]. Para grupos más
complejos se emplea la siguiente regla: [( )], {[( )]}, ({[( )]}), etc. En caso
de que necesitemos encerrar fórmulas, el orden es el siguiente [ ], [( )], [{(
)}], [({( )})], [{({( )})}], etc. Los corchetes pueden emplearse de forma
inmediata en fórmulas moleculares para compuestos de coordinación. Los
paréntesis también se pueden emplear como sufijos que indican cargas como en el
caso de los iones: hierro(2+). Existen otros usos que serán expresados en los
capítulos específicos para cada tipo de sustancia.
Prefijos geométricos
Determinan la configuración geométrica de una molécula
larga. Los más comunes son ciclo-, catena-, cis-, trans- ya
que estos también son de uso común en orgánica, pero adicionalmente pueden
presentarse otras configuraciones geométricas como: triangulo, quadro, tetrahedro, octahedro, closo, nido y aracno.
Superíndices
Los superíndices se emplean para determinar la carga y/o la
radicalización de una sustancia. Los exponentes de carga emplean los símbolos
positivos y negativos precedidos por la cantidad de cargas. La primera carga de
ambos polos solo se presenta como exponente + o -. De allí en adelante antecede
un numeral arábigo, así para dos cargas positivas el exponente es 2+, para tres
es 3+. Es importante no invertir el órden +2 o +3 ya que allí ya no serían
cargas reales, sino meros estados de oxidación, valla que los conceptos de
parecen, pero no son lo mismo.
Designadores de carga en los
nombres.
También con los símbolos postivo o negativo en el mismo
orden anterior, pero haciendo parte de un sufijo encerrado entre paréntesis,
indica la carga del ion en un nombre: hierro(3+).
Guiones largos
Se emplean para designar enlaces metal a metal o para
separar los componentes de una sustancia hidratada.
Fracción estequimétrica
Permite indicar la cantidad de moléculas en un compuesto
hidratado por ejemplo BF3·2H2O se denominará trifluoruro de boro – agua (1/2).
También se emplea para coordinaciones homólogas al agua: BiCl3·3PCl5 trocloruro de
birsmuto–pentacloruro de fósforo (1/3).
Puntos grandes
Los puntos grandes se emplean en el superíndice o como parte
del sufijo numérico encerrado en un paréntesis para indicar la cantidad de
electrones desapareados en un grupo radical. Su uso será resaltado en la
sección de iones. Sin embargo, si en el exponente no está acompañado por un
indicador de carga su significado cambia al de ser la parte positiva en la
notación de estado sólido de Kroger–Vink.
Puntos medios
Los puntos medios se emplean para denotar la unión de dos
especies químicas diferentes como ocurre en las sustancias hidratadas como BF3·2H2O.
Las comas
Al igual que en la química orgánica, las comas se emplean
para separar los numerales localizadores que se emplean a su vez para señalar
donde hay algo poco común en una molécula compleja.
Espacios
Se emplean en los nombres para separar la parte genérica de
la parte específica, excepto en varias nomenclaturas de los ácidos, donde se
genera un nombre monomial. Las fórmulas nunca contienen espacios.
Conjunciones vocales
Cuando se ensamblan los nombres con prefijos multiplicadores
y quedan diptongos, incluso aquellos con la misma vocal, se los deja tal cual y
no se fusiona la palabra. Por ejemplo, se consideraría un error tetragua, y por
consiguiente debe emplearse prefijo y nombre completo tetraagua. Sin embargo,
esta regla no parece ser muy estricta ya que el nombre aceptado para el primer
óxido del carbono es monóxido de carbono y no monoóxido de carbono.
Numerales arábigos de
subíndice
Indican la atomicidad, en las fórmulas, en otras palabras,
la cantidad de átomos de un determinado elemento. Los 1 no se escriben.
Numerales arábigos como
superíndice
Indican las cargas y/o electrones radicales presentes. Los 1
no se escriben.
Numerales arábigos
indicadores de molecularidad
Las sustancias hidratadas y homólogas vienen con valores que
indican que tanta molécula de una especie química se encuentra en el complejo,
esos valores son arábigos grandes a la izquierda de la molécula.
Indicadores isotópicos
Siendo subíndices o superíndices a la izquierda del símbolo
del elemento dan información sobre la naturaleza física, como el número de masa
y el numero atómico. A no ser que estemos trabajando con isótopos raros estos
casi nunca se expresan, ya que se asume que se trabaja con el isótopo más común
en el planeta Tierra.
Numerales arábigos como
sufijo
Al interior del paréntesis y antes del signo de carga
indican la cantidad de cargas existentes, en este casi si se escriben los 1 por
ejemplo en sodio(1+).
Si al interior del paréntesis no hay signo positivo o negativo y además se
trata de una molécula del boro el significado cambia a indicar la cantidad de
átomos de hidrógeno presentes en la molécula.
Indicadores de posición.
Hay dos tipos, los normales que se emplean igual que en
química orgánica, y en la notación λ de los hidruros progenitores como un
superíndice a la derecha, que indica la cantidad de enlaces raros de un
determinado elemento central.
Durante el desarrollo de la nomenclatura sistemática han
surgido a su vez varios subsistemas para la construcción de los nombres. Cada
sistema posee su propia lógica inherente. Algunos sistemas son remarcablemente
más fáciles que otros y en consecuencia más aceptables. Hay que estar
pendientes de no combinar los sistemas. La nomenclatura sistemática en
consecuencia puede dividirse en tres sistemas de nomenclatura: composicional,
substitutiva y aditiva.
Nomenclatura de composición
Se basa en los componentes y omite la información
estructural de las sustancias. Y nuevamente podemos tener alternativas, pero la
más común es la generación de nombres estequiométricos. Esta es por mucho la
nomenclatura sistemática más aceptada, y la que intentaremos trabajar siempre
que sea posible: O2 Dioxígeno; O3 Trioxígeno; Fe2O3 Dioxido de trioxígeno; Na3Ni Bismuturo de trisodio.
La forma más compleja de nomenclatura estequiométrica es la
denominada nomenclatura del hidrógeno empleada para nombrar los ácidos oxoácidos
y sus correspondientes aniones. Existen otros tipos de nomenclatura de adición,
pero que más allá de la mera información estequiométrica también proporciona
información sobre la configuración tridimensional de la molécula, el problema
es que para usarla hay que ser muy bueno prediciendo la fórmula estructural de
la sustancia, o tener acceso al índice de la fórmula estructural.
Nomenclatura de sustitución
Se la puede considerar como la hermana de la nomenclatura
orgánica y se emplea para las sustancias homólogas al primer hidrocarburo, el metano o CH4.
Dado que se trata de sustancias homólogas al metano estamos tratando con
los hidruros más simples de los no metales, los cuales reciben el nombre
genérico de hidruros progenitores. Aunque es una nomenclatura semejante, posee
algunas diferencias notables, por lo que se la diferencia de la nomenclatura
orgánica y de la nomenclatura de los hidruros del boro. Dado que se trata de
una nomenclatura empleada ad hoc para los hidruros no metálicos, la veremos precisamente
cuando estudiemos a estas sustancias.
Nomenclatura de adición
La nomenclatura aditiva trata a una especie química como una
combinación de un átomo central asociado a unos ligandos, o en niveles de
complejidad mayor, una molécula central rodeada de ligandos. En consecuencia,
es una nomenclatura diseñada específicamente para los compuestos de
coordinación, los cuales no veremos en esta sección, así que si es lo que busca
es conveniente ir al libro rojo.
Para elegir cual nomenclatura usar simplemente hay que
preguntarse qué es lo que se necesita. Para un nivel introductorio a la química
en la cual no nos preocupamos por los hidruros no metálicos raros, simplemente
es necesario estudiar la nomenclatura de composición estequiométrica, si
se desea estudiar los hidruros hay que darle a la de sustitución, y si se desea
estudiar los compuestos de coordinación la mejor opción es la de adición.
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