Unidad #2

Numero De Oxidación

El número de oxidación es un número entero que representa el número de electrones que un átomo recibe (signo menos) o que pone a disposición de otros (signo más) cuando forma un compuesto determinado.

Eso significa que 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 suele escribirse en la nomenclatura Stock con números romanos: +I, +II, +III, +IV, -I, -II, -III, -IV, etc. Pero también se usan caracteres arábigos para referirnos a ellos: +1, +2, +3, +4, -1, -2, -3, -4 etc., lo que nos facilitará los cálculos ya que los trataremos como números enteros.

Compuestos químicos

Un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química.

Los compuestos químicos son aquellas sustancias que están compuestas por la unión de al menos dos elementos incluidos en la tabla periódica. Los compuestos químicos pueden ser clasificados en los siguientes grupos:

Óxidos básicos: están conformados por oxígeno y un metal.

Óxidos ácidos: estos compuestos, en cambio, están formados por oxígeno y un no

mental.

Hidruros: estos compuestos pueden ser no metálicos o metálicos y sus

componentes son hidrógeno y algún otro elemento

Hidrácidos: son aquellos hidruros no metálicos que al ser disueltos en agua se

tornan ácidos y están compuestos por hidrógeno y otro elemento.

Hidróxidos: compuestos por agua y algún óxido básico cuya reacción se caracteriza

por contar con el grupo oxidrilo

Oxácidos: están compuestos por oxígeno, un no metal e hidrógeno y se obtienen a

partir de la reacción de agua y un óxido ácido

Oxisales: compuestas por la reacción de un hidróxido y un oxácido

Sales binarias: compuestos por un hidróxido y un hidrácido.

Reglas para formular compuestos.

• El hidrógeno (H) presenta número de oxidación +1 con los no metales y –1 con los metales.
• El oxígeno (O) presenta el número de oxidación –2, excepto en los peróxidos donde es –1.
• El compuesto se lee de derecha a izquierda
• Se intercambian las valencias, pero prescindiendo del signo.
• Siempre que sea posible se simplifica:  Cu2S2 --> CuS
• En cualquier fórmula química se escribe en primer lugar los elementos situados a la izquierda de la Tabla periódica (menos electronegativos) y en segundo lugar, los situados a la derecha (más electronegativos)

Sistemas de Nomenclaturas

Nomenclatura sistemática (propuesta por la IUPAC)

Este sistema de nomenclatura, se basa en nombrar a las sustancias usando prefijos numéricos griegos como mono, di, tri, tetra, penta, etc., 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, H2O que significa que hay un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno presentes en cada molécula.

Ej. Fe2O3 ----------- Trióxido de dihierro

Ej. PH3 -------------- Trihidruro de fósforo

Ej. Ba(OH)2 -------- Dihidróxido de bario

Nomenclatura stock

Esta nomenclatura tiene en cuenta los valores de los estados de oxidación positivos (es decir sólo de los elementos metálicos), los cuales se expresan en la función química correspondiente en números romanos encerrados entre paréntesis (a menos que la expresión matemática de la fórmula se haya simplificado, es posible determinar el valor de oxidación por el número subíndice de la derecha).

Ej. Fe2O3 ---------- Óxido de hierro (III)

Ej. PH3 ----------- Hidruro de fósforo (III)

Ej. Ba(OH)2 -------- Hidróxido de bario (II)

Nomenclatura Tradicional (el sistema más antiguo)

- Se vale de los prefijos y sufijos hipooso, oso, ico y per-ico, según la valencia con la que actúen los elementos. Actualmente desaconsejada por la IUPAC.

• Cuando el elemento sólo tiene una valencia , simplemente se coloca el nombre del elemento precedido de la sílaba “de”, ejemplo: Na2O, = Óxido de sodio.
• Cuando tiene dos valencias diferentes se usan los sufijos “oso” e “ico”, ejemplos:
  “oso” cuando el elemento usa la valencia menor: Fe+2O -2 , (hierro con la valencia +2), óxido ferroso.
  “ico” cuando el elemento usa la valencia mayor: Fe2 +3O3 -2 , (hierro con valencia +3), óxido férrico.
• Cuando tiene tres distintas valencias se usan los prefijos y sufijos.
  “hipo … oso” para la valencia inferior.
  “oso” para la valencia intermedia.
  “ico” para la valencia mayor.
• Cuando tiene cuatro distintas valencias se usan los prefijos y sufijos.
  “hipo … oso” (para las valencias 1 y 2)
  “oso” (para la valencias 3 y 4)
  “ico” (para la valencias 5 y 6)
  "per … ico” (para la valencia 7)

Ej. Fe2O3 ----------- Óxido férrico

Ej. PH3 -------------- Hidruro fosforoso

Ej. Ba(OH)2 -------- Hidróxido bárico

Compuestos binarios

Los compuestos binarios solo contienen dos elementos distintos. Sus fórmulas llevan primero el símbolo del elemento electropositivo (o menos electronegativo) y luego el símbolo del elemento electronegativo. Sus nombres en cambio, tienen dos partes: el nombre del elemento más negativo con la terminación “uro”, seguido del nombre del elemento más positivo (enlazados con la proposición “de”).

Óxidos Básicos

Son combinaciones binarias de un metal con el oxígeno en las que el oxígeno utiliza el número o estado de oxidación -2.
Se llaman óxidos básicos porque al reaccionar con agua forman bases o hidróxidos.

La fórmula general que identifica a estos óxidos es la siguiente: M2OV 

Donde “M” es el metal, “2” es el valor absoluto de la valencia o estado de oxidación del oxígeno, “O” es el oxígeno y “v” es el valor absoluto de la valencia del metal.

EJERCICIO

1.- ÓXIDO DE CALCIO:   CaO

2.- ÓXIDO DE LITIO:   Li₂O

3.- ÓXIDO DE NÍQUEL (III):  Ni₃O₂

4.- TRIÓXIDO DE DITALIO:  Tl₂O₃

5.- ÓXIDO DE BISMUTO: Bi₂O₃

La fórmula del óxido de plata es:

Ag2O   

Pt2O 

AgO2

PtO2

La fórmula del óxido de estroncio es:

Sr2O3

Sr2O

SrO2

Ninguna de las anteriores

Óxidos Ácidos (Anhídridos)

Son llamados así porque al combinarse con agua producen oxoácidos, son combinaciones binarias de un no metal y el oxígeno, en las que el oxígeno utiliza el número de oxidación -2. Su fórmula general es la siguiente: NM2OV

“NM” es el no metal, “2” es la valencia o número de oxidación del oxígeno, “O” es el oxígeno y “v” es el número de oxidación del no metal.

EJERCICIO

Identifique de que tipo son los siguientes Óxidos y nómbrelos:

NO2 =   Anhídrido  y se nombra   Dióxido de nitrógeno  

Cl2O7 =  Anhídrido  y se nombra  Heptaóxido de dicloro  

I2O5 =  Anhídrido   y se nombra   Pentaóxido de diyodo

SO =  Anhídrido y se nombra   Monóxido de azufre  

TeO2 =  Anhídrido   y se nombra   Dióxido de telurio 

EJERCICIO

La fórmula del anhídrido hipobromoso es:

Br2O7

Br2O

BO2

BrO2

La fórmula del óxido de fósforo(III) es:

P2O

P2O3

P3O2

PO3

La fórmula del trióxido de selenio es:

Sr2O3

Se2O3

SeO3

Ninguna de las anteriores

Peróxidos

Son combinaciones binarias del oxígeno generalmente con un metal. Son derivados de los óxidos que contienen la estructura –O-O- (peroxo). En estos compuestos el oxígeno actúa siempre con el número de oxidación -1. Por tanto, el elemento que se combina con él tiene que utilizar un número de oxidación positivo. La fórmula general de los peróxidos es: M(O2)vM.

Donde “M” es el metal, “O2” es el grupo peroxo y “vM” es el número de oxidación del metal.

Primero se forma el óxido y luego se lo combina con un átomo de oxígeno. Se forman con los elementos del grupo I y II.

Óxidos salinos 

Resultan de unir o combinar 2 Óxidos simples de un solo elemento. Son Óxidos Binarios o también llamados Mixtos.

EJERCICIO

1.- PERÓXIDO DE MERCURIO (II):    HgO2

2.- PERÓXIDO DE ORO (I):    

3.- DIÓXIDO DE ESTRONCIO:   SrO2

4.- DIÓXIDO DE DILITIO:    Li2O2

5.- PERÓXIDO DE RADIO:   RaO2

DEBER

Forme los óxidos salinos de las valencias 2 y 4 (pb, pt y sn) y de las valencias 2 y 3 (ni y cr) con sus respectivas nomenclaturas

Pb --->  Pb2O3

Pt --->   Pt2O3

Sn --->  Sn2O3

Ni --->   Ni3O4

Cr --->   Cr3O4

EJERCICIO

Identifica la valencia que usan los siguientes elementos y escribe la fórmula correspondiente:

• Óxido de Cloro (I)                Valencia 1 -->  Cl2O
• Óxido de cadmio                   Valencia 2 -->  CdO
• Anhídrido fosforico              Valencia 5 -->  P2O5
• Monóxido de dilitio               Valencia 1 --> Li2O
• Óxido potásico                       Valencia 1 --> K2O
• Óxido de estaño (IV)             Valencia 4 --> SnO2
• Dióxido de dirubidio             Valencia 1 --> Rb2O2
• Óxido de plomo (II)               Valencia 2 --> PbO
• Heptaóxido de dibromo        Valencia 7 --> Br2O7
• Óxido de cromo (VI)              Valencia 6 --> CrO3
• Peróxido de estroncio             Valencia 2 --> SrO2
• Óxido salino de hierro            Valencia 2y3 --> Fe3O4

Hidruros

Los hidruros son combinaciones binarias formadas por átomos de hidrógeno y de otro elemento, y hay tres tipos: hidruros metálicos, ácidos hidrácidos y los hidruros volátiles llamados también compuestos especiales.

Hidruros metálicos

Es la combinación del hidrógeno (-1)  con un metal.
La fórmula general para estos compuestos binarios es: XHn
Donde “X” es el símbolo del metal, “H” es el símbolo del hidrógeno y “n” es el número de oxidación del metal.  

EJERCICIO

1.- HIDRURO DE CADMIO: CdH2

2.- HIDRURO FÉRRICO: FeH3

3.- HIDRURO PLÚMBOSO: PbH2

4.- HIDRURO DE MOLIBDENO: MoH6

5.- HIDRURO DE CROMO (II): CrH2

Nombra los siguientes compuestos de las tres maneras posibles.

CoH2  Hídruro cobaltoso - Hídruro de cobalto (II) - Dihídruro de cobalto

PbH4  Hídruro plúmbico - Hídruro de plomo (IV) - Tetrahídruro de plomo

NaH    Hídruro de sodio - Hídruro de sodio (II) - Monohídruro de sodio

FeH3   Hídruro férrico - Hidruro de hierro (III) - Trihídruro de hierro 

AlH3  Hídruro de aluminio - Hídruro de alumino (III) - Trihídruro de aluminio 

Hidruros no metálicos (Hidrácidos)

Es la combinación del hidrógeno con un no metal (de la primera o segunda familia). El H tiene valencia +1. Su fórmula general es: HnX 

Donde “H” es el símbolo del hidrógeno, “n” es el número de oxidación del no metal y por último “X” el símbolo del azufre, selenio, teluro, flúor, cloro, bromo o yodo.

A continuación veremos los estados de oxidación con los que participan los no metales en este tipo de compuestos:

Compuestos especiales o hidruros volátiles

Los hídruros que surgen de combinar el hidrógeno con un no metal (de la tercera o cuarta familia), se nombran de forma especial.

La fórmula general de estos compuestos binarios es: XHn 

Donde “X” es el símbolo del nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio, boro, carbono o silicio; luego, “H” es el símbolo del hidrógeno y después “n” es el estado de oxidación del no metal correspondiente.

Los hidruros volátiles se pueden nombrar con la nomenclatura Sistemática (IUPAC), aunque son más conocidos por el nombre especial de cada uno de ellos. 

¿Sabías qué…? 

Algunos hidruros tienen importantes aplicaciones dentro del mundo industrial, por ejemplo el hidruro de silicio (SiH4) se emplea como adherente en la fabricación de estructuras de fibra de vidrio y también como repelentes de agua; el di borano o hidruro de boro (B2H6) se emplea como propelente de cohetes y como agente de vulcanización del caucho en la industria de las llantas. 

El hidruro de paladio es empleado para fabricación de electrodos en experimentos de fusión en frío. 

La estibina (hidruro de antimonio SbH3) es empleada en la industria de fabricación de materiales semiconductores, y el hidruro doble de litio y aluminio LiAlH4 es un reductor potente en la química orgánica.

SALES BINARIAS 

Son compuestos binarios formados por la interacción entre un metal y no metal, cuando el no metal es un halógeno, reciben el nombre de haluros. Se pueden considerar el resultado de sustituir el o los hidrógenos de los ácidos hidrácidos por un metal. Su fórmula general es: MnNMNMnM

Donde “M” es el metal (que se escribe primero por ser el positivo) “nNM” es el número de oxidación del no metal (subíndice), “NM” es el no metal (que va al final de la fórmula por ser el electronegativo) y “nM” es el número de oxidación del metal (subíndice).

Químicamente provienen de la reacción entre un ácido y un hidróxido según la siguiente ecuación general: ÁCIDO HIDRÁCIDO + BASE SAL BINARIA + AGUA. 

COMPUESTOS TERNARIOS

Están formados por tres elementos diferentes. En este tipo de compuestos suelen presentarse grupos de elementos que deben escribirse encerrados en paréntesis para representar el número de veces que se repiten, al igual que en los compuestos binarios, se escribe primero el elemento o grupo de elementos menos electronegativo y luego el elemento o grupo más electronegativo.

Hidróxidos

En principio, podemos decir que son compuestos ternarios que se forman de la combinación entre un metal y el grupo hidroxilo (OH-1 ).

Cuando se disuelven en agua forman disoluciones básicas, de allí que también se les conoce como bases, responden a la siguiente fórmula general: M(OH)nM.

Donde “M” es el metal, “(OH)” es el grupo hidroxilo y “nM” es el número de oxidación del metal que pasa a ser subíndice del grupo OH1- .

Químicamente se forman (como ya vimos antes) de la reacción entre un óxido básico (metálico) y el agua, según la siguiente ecuación general: ÓXIDO BÁSICO O METÁLICO + AGUA HIDRÓXIDO O BASE.

Por lo que se pueden formar dedos maneras:

1. Óxido + H2O
2. Metal + (OH) (valencia -1).

EJERCICIO

Completa la siguiente tabla.

Na(OH)	Hidróxido de sodio	Hidróxido de sodio (I)	Monohidróxido de sodio
Ca(OH)2	Hidróxido de calcio	Hidróxido de calcio (II)	Dihidróxido de calcio
Fe(OH)2	Hidróxido ferroso	Hidróxido de hierro (II)	Dihidróxido de hierro
Fe(OH)3	Hidróxido férrico	Hidróxido de hierro (III)	Trihidróxido de hierro
Cd(OH)2	Hidróxido de cadmio	Hidróxido de cadmio (II)	Dihidróxido de cadmio
U(OH)6	Hidróxido de uranio	Hidróxido de Uranio (VI)	Hexahidróxido de uranio

EJERCICIO

Formula los siguientes compuestos.

Hidróxido de zirconio (IV)   Zr(OH)4

Hidróxido de hierro (II)        Fe(OH)2

Trihidróxido de aluminio      Al(OH)3

Hidróxido de indio                 In(OH)3

Hidróxido niquélico                Ni(OH)3

Nombra los siguientes compuestos.

Au(OH)     Hidróxido Auroso

Hg(OH)2   Hidróxido de mercurio

Pt(OH)4     Hidróxido platínico

Cu(OH)        Hidróxido Cuproso

Sc(OH)₃    Hidróxido de escandio 

Oxácidos

Son combinaciones ternarias formadas por el hidrógeno, un no metal y el oxígeno, se obtienen a partir del óxido ácido o anhídrido correspondiente sumándole una molécula de agua (H2O). 

Responden a la fórmula general: HaXbOc.

Donde “H” es el hidrógeno y “a” es su subíndice; “O” es el oxígeno y “c” es su subíndice; finalmente, “X” es el no metal o UN METAL con elevado estado de oxidación.  

Químicamente se forman añadiendo agua al óxido no metálico (óxido ácido) correspondiente, según la siguiente ecuación general: ÓXIDO NO METÁLICO U ÓXIDO ÁCIDO + AGUA OXOÁCIDO.

SO3 (s) + H2O(l) = H2SO4 (ac)

N2O5 (g) + H2O(l) = 2HNO3 (ac)

P4O10 (s) + H2O(l) = 4 H3PO4 (ac)

Casos especiales As, P, Sb, B

Dan tres tipos de oxácidos:

• Anhídrido + H2O → Ácido meta-(anhídrido)
• Anhídrido + 2 H2O → Ácido piro-(anhídrido)
• Anhídrido + 3 H2O → Ácido orto-(anhídrido) .