(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)
Tradicionalmente los iones se trabajan después de los ácidos
y las sales, o en conjunción con las sales, sin embargo, resulta mucho más
cómodo trabajar la formulación y la nomenclatura de los iones inorgánicos antes
de trabajar las sales. Esto es porque las sales son ensamblados de iones
positivos y negativos, tanto en términos estructurales como en términos de
lenguaje químico. Un ión es un átomo o molécula que ha adquirido o ha perdido
cierta cantidad de electrones y que al mismo tiempo no se encuentra enlazado
con el átomo que es fuente o depositario de esos electrones, por lo que
adquiere una carga permanente. Esta carga permanente es simbolizada por un
superíndice (No algebraico) en el que las cargas son pre cedidas por un numeral
arábigo que indica su magnitud, este sistema es denominado Ewens-Bassett. Los
iones se asocian principalmente a soluciones, mezclas homogéneas entre un
material y el agua, en la que ocurre una reacción química de ionización o
disociación. Sin embargo, la ionización también puede ocurrir en el estado
gaseoso a altas temperaturas (Yau & Kawamoto, 1989). A pesar de lo anterior,
para la química escolar, los iones más relevantes son los que se forman a
partir de la reacción con el agua líquida.
Si un material al mezclarse con el agua es atacado por esta
y rompe su estructura molecular, será denominado electrolito y a sus productos
los llamaremos iones. Un electrolito fuerte es aquel material que rompe todas
sus moléculas al mezclarse con el agua, un electrolito débil es aquel material
que al mezclarse con el agua solo rompe algunas de sus moléculas. Al
rompimiento de la molécula lo denominamos formalmente disociación. El chiste
del asunto es que, al disociarse, las partes no se reparten equitativamente los
electrones, una de las partes se queda con más electrones y se denomina anión,
la que se queda con menos electrones se denomina catión.
Dado que los electrones son literalmente las cargas diremos
que el anión posee cargas negativas al robar electrones, y el catión es
positivo porque le han robado sus electrones y ahora manifiesta la carga
generada por sus protones en el núcleo. Hay que resaltar que la carga de un ion
no es el mismo concepto que el estado de oxidación del elemento. Si bien, ambos
adquieren el mismo valor en los iones monoatómicos, la diferencia se hace más
patente en los iones poliatómicos.
Las fórmulas de los iones dependen de si hablamos de iones
simples o de grupos.
Los iones simples se conforman de un solo núcleo con carga
permanente, estos se representan con un superíndice en el cual el numeral
arábigo indica la magnitud de la carga y posteriormente se emplea el símbolo de
la carga, ya sea positiva o negativa. Es importante no confundir los estados de
oxidación Fe+3 con las cargas de los iones Fe3+. Un
estado de oxidación es una carga virtual que no se manifiesta en la
molécula como un todo debido a que la molécula se mantiene neutra de forma
neta, el ion por el contrario manifiesta la carga de forma permanente. Es
importante destacar las cargas de adquieren los iones serán iguales a alguno de
sus estados de oxidación y por ende ambos conceptos tienden a confundirse.
Los grupos son varios átomos que actúan como una unidad y
manifiestan una carga neta global como por ejemplo el grupo hidroxilo OH-.
los grupos tienden a ser resonantes, lo cual implica que generan múltiples
estructuras de enlace igualmente válidas, en la práctica esto nos implica que
la carga negativa no se manifiesta en un oxígeno particular sino en el ion como
un todo.
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Las estructuras de los iones SO42- y CO32-, la
carga iónica se representa como que rodea a todo el grupo, este tipo de enlace resonante es muy estable, por lo que este tipo de
grupos tiene la tendencia a pasar intacto en muchas reacciones químicas.
Con el fin de poder predecir la fórmula del ion, es
importante reconocer el concepto de ionización. La ionización es cuando un
ácido o un hidróxido pierden alguno de sus grupos importantes creando iones. De
esta forma el ácido carbónico al perder sus dos hidrógenos se transforma en el
ion carbonato:
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Lo anterior nos da una pista importante, la cantidad de
hidrógenos del ácido respectivo indica la cantidad de cargas del ion.
La nomenclatura tradicional distingue entre los iones de
carga positiva y los cationes de carga negativa que a su vez generalmente son
grupos.
Los cationes generalmente son iones simples –si no
consideramos la hidratación –conformados por un metal que ha perdido sus
electrones. Generalmente la cantidad de electrones que pierden es igual a uno
de sus estados de oxidación (positivos) registrados en la tabla periódica. Su
nombre genérico catión seguido del nombre del elemento con los prefijos y sufijos
de la nomenclatura tradicional.
Li+ ion litio.
Be2+
ion berilio.
Fe2+ ion ferroso.
Fe3+ ion férrico.
El catión del hidrógeno +1 es una particularidad, ya que,
aunque lo representamos desnudo en realidad hace parte de un grupo positivo
conocido como el grupo hidronio.
Los aniones
inorgánicos generalmente se producen a partir de los ácidos hidrácidos u
oxoácidos cuando estos pierden uno o más de sus protones.
Aniones monoatómicos
Son aniones que emergen de la disociación de un ácido
hídrico o una sal binaria, si era un
ácido hidrácido se emplea el nombre del elemento terminado en –uro, teniendo en cuenta que el azufre
cambia a su forma tradicional.
H- ion hidruro.
C4- ion carburo.
N3- ion nitruro.
S2- ion sulfuro.
F- ion fluoruro.
Cl- ion cloruro.
Br- ion bromuro.
La excepción más importante es el anión del oxígeno que
recibe el nombre de:
O2- óxido.
Aniones poliatómicos
Son aniones que emergen de la disociación de ácidos o sales oxácidos,
formados por un elemento central y oxígenos resonantes. Cuando el grupo cambia
es un ácido a un ion, la estructura cambia de enlaces covalentes polares a
enlaces resonantes que aumentan la estabilidad del grupo, pero también cambian
su comportamiento estructural, de allí que en nomenclatura tradicional se
indica esta transformación estructural cambiando las terminaciones –oso por –ito e –ico por –ato.
SO22-
ion hiposulfito.
SO32- ion
sulfito.
SO32- ion
sulfato.
ClO-
ion hipoclorito.
ClO2-
ion clorito.
ClO3- ion
clorato.
ClO4-
ion perclorato.
Aniones parcialmente disociados
Adicionalmente para los ácidos pares con dos protones, el
ion de disociación parcial emplea el prefijo bi.
HSO2-
ion bihiposulfito.
HSO3-
ion bisulfito.
HSO4-
ion bisulfato.
HCO3-
ion bicarbonato.
HS- ion bisulfuro.
Los iones anteriores tienen una segunda forma de nombrarse
bajo la nomenclatura tradicional, y es colocando el nombre ácido al final de la
expresión como si se tratara de un nombre trinomial.
HSO2-
ion hiposulfito ácido
HS- ion sulfuro ácido.
Un aspecto gracioso de la nomenclatura química es que:
1- Deberíamos usar un solo sistema de nombres para todas las
sustancias basado en reglas congruentes, este sistema es el de la IUPAC.
2- Pero aparentemente nadie emplea el sistema de la IUPAC al
nombrar los iones.
3- Lo más inconcordante es que los cationes se nombran bajo
un sistema diferente al de los aniones de forma MUY común, incluso al interior
de la literatura científica.
En el caso de los aniones que acabamos de ver en la entrada
anterior, la nomenclatura más común es el sistema tradicional. Pero para el
caso de los cationes monoatómicos lo más común es nombrarlos por el sistema
Stock. Forma general ion elemento (romano):
Li+ ion litio(I).
Be2+ ion berilio(II).
Fe2+ ion hierro(II).
Fe3+ ion hierro(III).
Al igual que la nomenclatura tradicional, en la sistemática
se manejan reglas diferentes dependiendo de si tratamos con iones monoatómicos
o con grupos.
Los cationes monoelementarios en la nomenclatura sistemática
se indican con la cantidad de átomos que compone el grupo, pero que debe ser de
un mismo elemento, luego viene el nombre del elemento, y en tal caso se emplean
los nombres modernos, y finalmente se escribe la carga neta del ion entre
paréntesis en arábigo “elemento(arábigo+)”.
Li+ litio(1+).
Be2+ berilio(2+).
Fe2+ hierro(2+).
Fe3+ hierro(3+).
S42+ tetraazufre(2+).
Los cationes heteroelementarios son básicamente los que se
forman a partir de los hidruros progenitores, las especies más conocidas son el
grupo amonio y el grupo hidronio, sin embargo, como vimos anteriormente, este
tipo de sustancias es diversa. Los iones correspondientes derivan en
consecuencia del nombre del hidruro progenitor cambiando la vocal final –a
por –io “elementoanio”.
NH4+ azanio.
H3O+ oxidanio.
PH4+ fosfanio.
BH4+ boranio.
En los aniones monoelementarios se emplea casi lo mismo que
en los cationes, solo que aquí debemos emplear los nombres arcaicos en todos
los metales de transición cuando sea posible, lo cual indica que debemos
nombrar a todos los elementos del grupo del oro por sus formas arcaicas y se
adiciona la terminación uro. La única excepción es el oxígeno que no se
denominará oxuro sino óxido “numralelementouro(arábigo–)”.
H- hidruro(1–).
C4- carburo(4–).
N3- nitruro(3–).
S2- sulfuro(2–).
F- fluoruro(1–).
Cl- cloruro(1–).
Br- bromuro(1–).
O2- óxido(2–).
O22- dióxido(2–).
Los aniones heteroelementarios derivados del respectivo
ácido se nombran como se los nombró en la sección de ácidos, indicando la carga
del ión entre paréntesis:
SO22- dioxidosulfato(2–).
SO32- trioxidosulfato(2–).
SO42- tetraoxidosulfato(2–).
ClO3-
trioxidoclorato(1–).
HSO2-
hidrogeno(dioxidosulfato)(1–).
HSO3-
hidrogeno(trioxidosulfato)(1–).
HSO4-
hidrogeno(tetraoxidosulfato)(1–).
HCO3-
hidrogeno(trioxidocarbonato)(1–).
En caso de que estemos tratando con
aniones derivados de los hidruros progenitores “elementoanuro”.
NH2-
azanuro.
HO- oxidanuro/hidróxido.
PH2-
fosfanuro.
BH2- boranuro.
