Formulación y nomenclatura: los iones simples

Un ion es un átomo, o un grupo de átomos, que posee una carga neta. Los iones se pueden clasificar de la siguiente manera:

Iones-clasificación.png

  • Según la carga del ion podemos distinguir: cationes (iones con carga positiva) y aniones (iones con carga negativa). Los metales, debido a su baja electronegatividad, forman fácilmente cationes, mientras que los no metales, más electronegativos, tienden a formar aniones.
  • Según el número de átomos que constituyen el ion: monoatómicos (formados por un único átomo) y poliatómicos (formados por más de un átomo).
  • Dentro de los iones poliatómicos, podemos distinguir: iones homopoliatómicos (formados por átomos de un mismo elemento) e iones heteropoliatómicos (formados por más de un tipo de átomos).

En esta entrada se tratarán los iones monoatómicos y homopoliatómicos:

Cationes monoatómicos

Los cationes monoatómicos son iones cargados positivamente y formados por un único átomo.

Los cationes monoatómicos se representan mediante el símbolo del elemento (A), y un subíndice en el que se indica el valor y el signo de la carga (n+): An+. Por ejemplo: H+, Na+, Ca2+, Fe3+, Pb4+

El nombre de un catión monoatómico es el del elemento con el número de carga pertinente (sin espacios entre medias).

El número de carga, anteriomente llamado número de Ewens-Bassett, se expresa en números arábigos, seguido del signo y siempre entre paréntesis. Por ejemplo:

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Símbolo y nombre de algunos cationes monoatómicos

Aunque esta es la forma que habitualmente utiliza la IUPAC, también se puede sustituir el número de carga por el número de oxidación (al estilo de la nomenclatura de Stock), el cual debe escribirse en números romanos y sin signo (en el caso de los cationes). Con ella tendríamos nombres como cobre(I), hierro(II), cromo(III), plomo(IV), etc.

A pesar de estar desaconsejada por la IUPAC, la nomenclatura tradicional está relativamente extendida en los textos, por lo que puede ser conveniente conocerla. En ella, cuando se quiere especificar el número de oxidación del elemento, se añade un sufijo a la raíz del nombre: la terminación –oso indica que el elemento actúa con el menor número de oxidación, mientras que la terminación –ico se usa para el número de oxidación mayor. Por ejemplo, los dos cationes del hierro se denominarían ferroso (Fe2+) y férrico (Fe3+), pues sus números de oxidación son II y III, respectivamente.

Además, la IUPAC acepta los siguientes nombres para los cationes del hidrógeno y sus isótopos:

nomenclatura-cationes-hidrógeno-isotopos
Nombres de los cationes del hidrógeno y sus isótopos

Cationes homopoliatómicos

Los cationes homopoliatómicos son iones cargados positivamente, formados por la unión de varios átomos de un mismo elemento.

Los cationes homopoliatómicos se representan mediante el símbolo del elemento (A), un subíndice que indica el número de átomos que lo constituyen y un superíndice donde aparece el valor y el signo de la carga.

Los cationes homopoliatómicos se nombran como los cationes monoatómicos, anteponiendo un prefijo multiplicador que identifica el número de átomos que aparecen. 

nomenclatura-cationes-homopoliatómicos
Fórmula y nombre de algunos cationes homopoliatómicos

Para evitar ambigüedades en la nomenclatura de los iones homopoliatómicos, la IUPAC no recomienda el uso de los números de oxidación, pues estos se refieren a los átomos individuales de los elementos y, a diferencia de lo que ocurre en los iones monoatómicos, no coinciden numéricamente con la carga. Por ejemplo, en el catión dimercurio(2+), el número de oxidación es I, por lo que el nombre dimercurio(I) podría resultar confuso.

Aniones monoatómicos

Los aniones monoatómicos son iones cargados negativamente que están formados por un único átomo. De manera análoga a los cationes monoatómicos:

Los aniones monoatómicos se representan mediante el símbolo del elemento (A) y un superíndice en el que se indica el valor y el signo de la carga (n–): An–. Por ejemplo: H, Cl, S2–, N3–, C4–

Sin embargo, hay un pequeño matiz distintivo en su nomenclatura:

El nombre de un anión monoatómico se obtiene al añadir el sufijo -uro a la raíz del elemento, además del número de carga pertinente (sin espacios entre medias).

Veamos como se aplica con algunos ejemplos:

nomenclatura-aniones-moniatómicos.png
Nombre de algunos aniones monoatómicos

Cuando no exista ambigüedad puede omitirse el número de carga en el nombre del anión, algo que ocurre frecuentemente, como en los ejemplos anteriores: hidruro, cloruro, sulfuro…

El oxígeno es una excepción y su anión, O2–, no se denomina oxigenuro, sino óxido.

Aniones homopoliatómicos

Los aniones homopoliatómicos son iones cargados negativamente, formados por la unión de varios átomos de un mismo elemento. De manera similar a los cationes homopoliatómicos:

Los aniones homopoliatómicos se representan mediante el símbolo del elemento (A), un subíndice que indica el número de átomos que lo constituyen y un superíndice en el que se recoge el valor y el signo de la carga.

Los aniones homopoliatómicos se nombran como los aniones monoatómicos, anteponiendo un prefijo multiplicador para señalar el número de átomos que aparecen. 

En los siguientes ejemplos se indican, además, algunos nombres tradicionales aceptados por la IUPAC:

nomenclatura-aniones-homopoliatómico
Fórmulas y nombres de algunos aniones homopoliatómicos

En los aniones homopoliatómicos tampoco se recomienda el uso de los números de oxidación, por las mismas razones que se expusieron para los cationes homopoliatómicos. En el anión dióxido(2–) el oxígeno actúa con número de oxidación –I, y esto podría conducir a equívocos. Es más, en algunos aniones, como en el dióxido(1–) o el trinitruro(1–), se deberían asignar números de oxidación formalmente fraccionarios, lo cual debe evitarse siempre.

Formulación y nomenclatura: los peróxidos y otros óxidos

En la mayoría de los compuestos binarios en los que participa el oxígeno (óxidos) nos encontramos con que su número de oxidación habitual es –II. Sin embargo, esta no es la única opción, pues el oxígeno puede dar lugar a varios aniones distintos con los que forma compuestos característicos:

aniones-oxígeno

La IUPAC no hace ningún tipo de distinción entre ellos, en cuanto a formulación y nomenclatura, por lo que están sometidos a las mismas reglas que los óxidos pues, de manera general, todos ellos pueden englobarse dentro de esta denominación.

Los peróxidos

En estos óxidos aparece el anión peróxido, diatómico, y con carga 2–, por lo que se considera que cada oxígeno actúa con número de oxidación –I. En consecuencia:

La fórmula general de los peróxidos es A2(O2)n, donde A suele ser un elemento metálico, y n representa su número de oxidación.

Una consecuencia de lo anterior es que no podemos simplificar la fórmula de los peróxidos todo lo que queramos, pues en ellos siempre debe existir un número par de átomos de oxígeno:

  • Cuando n es uno, la fórmula del peróxido es A2O2, como en Na2O2.
  • Cuando n es dos, la fórmula del peróxido sería A2(O2)2, que al simplificarse queda como AO2, como en MgO2.
  • Cuando n es tres, la fórmula del peróxido sería A2(O2)3, que no puede simplificarse y, a lo sumo, podría representarse como A2O6, tal y como ocurre en el Fe2(O2)3 (o Fe2O6).

Siguiendo la misma estrategia que en los óxidos (y, en general, en cualquier compuesto binario), el nombre de los peróxidos se obtiene leyendo la fórmula de derecha a izquierda:

  • Se pueden nombrar utilizando prefijos multiplicadores para indicar el número de átomos de cada elemento en la fórmula (antigua nomenclatura sistemática). En este caso, se puede poner entre paréntesis el nombre del anión para resaltar su presencia como tal en la molécula. Por ejemplo, el Hg2O2 se nombraría como dióxido de dimercurio o (dióxido) de dimercurio.
  • Si optamos por utilizar el nombre sistemático del anión, dióxido(2–), se deberá utilizar (por coherencia) el número de carga también para el catión que lo acompaña. Según esto, el Hg2O2 se nombraría como dióxido(2–) de dimercurio(2+).
  • También podemos utilizar el nombre tradicional aceptado del anión, peróxido, en cuyo caso añadiremos el número de oxidación del otro elemento entre paréntesis, en números romanos y sin espacios. De esta manera, el Hg2O2 se nombraría como peróxido de mercurio(I).

Veamos otros ejemplos:

nomenclatura-peróxidos.png
Fórmula y nombre de algunos peróxidos

El peróxido de hidrógeno se conoce habitualmente como agua oxigenada, que también puede considerarse un hidruro derivado, en cuyo caso obtendríamos el nombre dioxidano.

Los superóxidos y los ozónidos

Los superóxidos o hiperóxidos se caracterizan por la presencia del anión dióxido(1–), diatómico, mientras que en los ozónidos aparece el anión trióxido(1–), triatómico.

La fórmula general para los superóxidos es A(O2)n, y para los ozónidos es A(O3)n, siendo n el número de oxidación del elemento A.

En ambos casos se pueden aplicar las mismas estrategias de formulación y nomenclatura mencionadas anteriormente, por lo que nos limitaremos a exponer algunos ejemplos:

Nomenclatura-superóxidos-ozónidos
Fórmulas y nombres de algunos superóxidos y ozónidos

Formulación y nomenclatura: los óxidos

Llamamos óxido a cualquier combinación binaria en la que participa el oxígeno. Casi todos los elementos forman combinaciones estables con el oxígeno y muchos de ellos en varios estados de oxidación.

Óxidos de elementos metálicos

Se conocen como óxidos básicos. En todos ellos el metal actúa con un número de oxidación positivo (I, II, III…) y el oxígeno con su número de oxidación negativo (–II). Debido a la mayor electronegatividad del oxígeno, con respecto a cualquier metal, en la fórmula aparece siempre el metal en primer lugar y, a continuación, el oxígeno.

La fórmula general de los óxidos metálicos es M2On, donde M y n representan el símbolo y el número de oxidación del metal, respectivamente. 

  • La fórmula general de los óxidos de metales alcalinos es M2O, ya que para todos ellos el número de oxidación es I. Así, obtenemos Li2O, Na2O, K2O, Rb2O…
  • La fórmula general de los óxidos de metales alcalinotérreos es MO, ya que los números de oxidación del metal y el oxígeno coinciden (en valor) y se simplifican en la fórmula: BeO, MgO, CaO, SrO…
  • Los óxidos de los metales de transición tienen fórmulas que dependen de los estados de oxidación del metal que participa, que incluso pueden variar para un mismo metal. Por ejemplo, la plata solo puede formar el óxido Ag2O (ya que su único número de oxidación es I), mientras que el hierro puede generar los óxidos FeO y Fe2O3 (según sea su número de oxidación II o III). Cuando el número de oxidación del metal es par, se simplifica con el del oxígeno.

Los óxidos se pueden nombrar, de manera general, siguiendo la estrategia de leer la fórmula de derecha a izquierda:

Nomenclatura: óxido de + nombre del elemento metálico.

Sin embargo, como son muchos los metales que pueden actuar con más de un número de oxidación distinto, este debe especificarse en el nombre cuando sea necesario. Al igual que en los hidruros, esto puede hacerse de tres maneras:

  • Anteponiendo prefijos multiplicadores (mono–, di–, tri–, etc.) a la palabra óxido y/o al nombre del metal, para indicar el número de ellos que hay en la fórmula (antigua nomenclatura sistemática). El prefijo mono– es superfluo y no se incluye salvo que permita distinguir un compuesto de otro con los mismos elementos.
  • Indicando el número de oxidación del metal, justo después de nombrarlo, en números romanos, entre paréntesis y sin dejar espacios (antigua nomenclatura de Stock).
  • Indicando el número de carga del catión metálico, en números arábigos y con el signo, entre paréntesis, inmediatamente después de nombrarlo.

Veamos algunos casos ilustrativos:

Nomenclatura-óxidos-metálicos
Fórmulas y nombres recomendados para algunos óxidos metálicos.

Óxidos de elementos no metálicos

Se conocen como óxidos ácidos. En ellos, el oxígeno actúa con número de oxidación –II, por lo que al no metal le corresponde un número de oxidación positivo:

  • Los halógenos (a excepción del flúor) tienen números de oxidación I, III, V y VII, por lo que pueden dar cuatro óxidos distintos.
  • Los calcógenos (anfígenos) tienen números de oxidación II, IV y VI, por lo que pueden combinarse de tres maneras distintas con el oxígeno.
  • Los pnicógenos (nitrogenoideos) actúan con los números de oxidación I, III y V cuando se combinan con el oxígeno (el nitrógeno, incluso, con II y IV).
  • El carbono forma dos óxidos, cuando actúa con los números de oxidación II y IV.
  • El silicio solo forma un óxido, con su número de oxidación IV.
  • El boro forma un único óxido, cuando actúa con número de oxidación III.

El flúor es una excepción, pues es el único elemento más electronegativo que el oxígeno, y solo puede actuar con número de oxidación negativo (–I), por lo que en combinación con él, el oxígeno será el que actúa con número de oxidación positivo (II). Es por ello que, tradicionalmente, el óxido de flúor ha sido el único en el que el orden de los elementos en la fórmula se invertía, representándose como OF2. Y digo tradicionalmente porque con las últimas recomendaciones de la IUPAC (de 2005) la situación ha cambiado. Anteriormente, el oxígeno mantenía un estatus especial, que le permitía ir siempre en último lugar en la fórmula de cualquier óxido (salvo en el caso del flúor, como se ha explicado). Actualmente, la IUPAC retira esta consideración al oxígeno, lo que implica que su posición en la fórmula debe seguir los mismos criterios que el resto de elementos, en función de su posición en la tabla periódica:

orden-electronegatividad
Secuencia de ordenación de los elementos en la fórmula.

Según este planteamiento:

La fórmula general de los óxidos no metálicos es A2On, donde A y n representan el símbolo y el número de oxidación del no metal, respectivamente, siempre y cuando no se trate de un halógeno (X), en cuyo caso el orden se invierte (OnX2).

Nomenclatura-óxidos-no-metálicos
Fórmulas de los óxidos no metálicos (según las recomendaciones de la IUPAC)

Este cambio ha resultado polémico y está encontrando importantes reticencias por parte de los químicos y los docentes, no solo por la (comprensible) costumbre de emplear los anteriores criterios, sino también por ciertos aspectos controvertidos de la nueva propuesta:

  • Se podía entender la excepción del flúor por su mayor electronegatividad, pero esto no ocurre en el resto de los halógenos. Al utilizar la formulación OnX2 se presupone que al oxígeno le corresponde el número de oxidación positivo y al halógeno un número de oxidación negativo, lo cual es cuestionable desde el punto de vista electrónico. Además, ¿en qué tabla se encuentran números de oxidación negativos para los halógenos?
  • Anteriormente todas las combinaciones binarias del oxígeno se leían como óxidos de, mientras que ahora, al colocar los halógenos en posición final, deberán leerse como halogenuros de oxígeno (yoduro de oxígeno, cloruros de oxígeno, bromuros de oxígeno…). Es decir, se tratan como compuestos binarios sin especial consideración, no como óxidos.

Por tanto, las implicaciones de esta cuestión afectan a los criterios según los cuales deben nombrarse estos compuestos:

Las combinaciones binarias del oxígeno con elementos no metálicos se nombran como óxidos del elemento considerado, salvo en el caso de los halógenos, que al situarse al final de la fórmula, deberían nombrarse como halogenuros de oxígeno. 

Además, como viene siendo habitual, se utilizan prefijos multiplicadores para indicar el número de átomos de cada elemento en la fórmula, o bien, se indican los números de oxidación entre paréntesis, al igual que en los óxidos metálicos, siempre que sea necesario (en este caso, el uso de números de carga está desaconsejado). Por ejemplo:

Nomenclatura-óxidos-no-metálicos-nueva
Fórmulas y nombres de algunos óxidos no metálicos. Los compuestos y nombres marcados con asterisco siguen siendo usados, aunque ya no son recomendados por la IUPAC.

Por si no fuera suficiente, para los óxidos de los elementos se ha utilizado durante mucho tiempo la nomenclatura tradicional, con la que también se nombran los oxoácidos derivados de ellos. A pesar de estar desaconsejada por la IUPAC, su uso extendido, especialmente en los oxoácidos, hace que sea conveniente, al menos, conocerla.

En la nomenclatura tradicional los óxidos no metálicos se nombran como anhídridos del elemento en cuestión, a cuyo nombre se le pueden añadir los prefijos hipo–/per– y los sufijos –oso/–ico, para indicar el estado de oxidación con el que participan. 

  • Cuando el elemento no metálico tiene un único número de oxidación, a la raíz del nombre se le añade la terminación –ico.
  • Para aquellos no metales con dos números de oxidación, se añade la terminación –oso a la raíz del nombre cuando actúa con el número de oxidación menor, y la terminación –ico cuando se trata del mayor.
  • Si el no metal tiene tres números de oxidación, se añade el prefijo hipo– y el sufijo –oso para el menor, únicamente el sufijo –oso para el intermedio, y el sufijo –ico para el mayor.
  • En el caso de actuar con cuatro números de oxidación distintos, se utiliza el sufijo –oso para los dos primeros y el sufijo –ico para los otros, añadiendo el sufijo hipo– al menor de todos y el sufijo per– al más alto.

Puede resultar confuso, por lo que quedará más claro mediante unos ejemplos:

Nomenclatura-anhídridos

Esta nomenclatura también ha sido usada durante largo tiempo en las combinaciones de oxígenos con metales, siguiendo las mismas pautas, pero empleando la palabra óxido en lugar de la de anhídrido, si bien su uso es cada vez más reducido.

Formulación y nomenclatura: las combinaciones binarias del hidrógeno

Se sabe que casi todos los elementos químicos son capaces de generar compuestos binarios con el hidrógeno, por lo que el número de estos compuestos, denominados hidruros, es tan elevado, y sus propiedades tan diferentes, que resulta casi imprescindible realizar algún tipo de clasificación que facilite su estudio, como la siguiente, basada en la distinta naturaleza del enlace que se establece entre el hidrógeno y el otro elemento:

  • Combinaciones binarias de hidrógeno y un metal: si el metal pertenece a los grupos 1 y 2 de la tabla periódica (elementos del bloque s) el enlace es predominantemente iónico, clasificándose como hidruros salinos (son sólidos cristalinos no conductores de la electricidad y no volátiles); pero con los elementos de los bloques d y f se forman hidruros metálicos, conductores de la electricidad y de composición variable (no estequiométrica).
  • Combinaciones binarias de hidrógeno y un no metal: la mayor parte de los compuestos binarios del hidrógeno con los elementos del bloque p son compuestos moleculares volátiles, razón por la cual se clasifican como hidruros moleculares. Entre ellos, nos encontramos con una serie de hidruros gaseosos, formados con los elementos no metálicos de los grupos 16 y 17, que forman con facilidad disoluciones acuosas ácidas, por lo que se les denomina hidrácidos.

Hidruros salinos e hidruros metálicos

A pesar de las diferentes propiedades de unos y otros, en cuanto a formulación y nomenclatura pueden tratarse de manera conjunta. Sea cual sea el elemento metálico, este siempre tiene una electronegatividad menor a la del hidrógeno, motivo por el cual el metal actúa con un número de oxidación positivo (I, II, III…) y el hidrógeno con su número de oxidación negativo (–I). Según esto:

Al formular los hidruros de elementos metálicos, se escribe en primer lugar el símbolo del metal y, en segundo lugar, el símbolo del hidrógeno, con un subíndice que indica el número de oxidación del metal: MH, MH2, MH3

Estos hidruros se nombran siguiendo la estrategia general de leer la fórmula de derecha a izquierda:

Nomenclatura: hidruro de + nombre del metal

De esta manera podemos nombrar sin problemas los hidruros salinos, en los que el metal posee un número de oxidación único (I o II).

Nomenclatura-hidruros-salinos
Fórmula y nombre de algunos hidruros salinos

Sin embargo, los metales pertenecientes a los bloques d y f suelen actuar con más de un número de oxidación distinto, por lo que tiene que incluirse en el nombre información suficiente para poder distinguir los posibles hidruros:

  • Se pueden emplear prefijos multiplicadores (di–, tri–, tetra–…) para indicar el número de átomos de hidrógeno que aparecen en la fórmula (antigua nomenclatura sistemática).
  • Se puede indicar el número de oxidación con el que actúa el metal, inmediatamente después de citar su nombre, sin dejar espacios y en números romanos (antigua nomenclatura de Stock).
  • Se puede sustituir el número de oxidación por el número de carga, que se corresponde con la carga del catión metálico que participa en el compuesto, expresada mediante un número arábigo y el signo correspondiente (como en la anterior, entre paréntesis y pegada al nombre del metal).

Es importante recordar que esta información adicional solo debe incluirse cuando el metal posee más de un número de oxidación. Veamos algunos ejemplos:

Nomenclatura-hidruros-metálicos
Fórmula y nombre de algunos hidruros metálicos. Aquellos señalados con un asterisco no existen en la naturaleza como tales, aunque se proponen como ejemplo útil en la aplicación de las normas de formulación y nomenclatura.

Aunque aparecen como ejemplos en los libros de texto y en muchos ejercicios de formulación/nomenclatura no se conocen hidruros de los elementos de transición de los grupos 7, 8 y 9 (zona de inexistencia de hidruros, en la que se encuentran el Mn, el Fe y el Co) ni de algunos metales comunes, como Ni, Ag, Hg o Cd.

Hidruros moleculares

Existen hidruros de todos los elementos del bloque p, metálicos o no metálicos, a excepción del bismuto y el polonio. Al formular y nombrar estos compuestos debemos tener en cuenta que en la secuencia según la cual se deben ordenar los elementos, el hidrógeno se encuentra entre los elementos del grupo 15 (la columna del nitrógeno) y los del grupo 16 (la columna del oxígeno). Por ello, la posición del hidrógeno varía de unos a otros:

orden-electronegatividad

  • Con los elementos de los grupos 13, 14 y 15, el hidrógeno se sitúa el último en la fórmula, y se entiende que en ellos actúa con el número de oxidación negativo (–I). Se formulan de manera análoga a los hidruros metálicos: AHn (donde n representa el número de oxidación del elemento A, que en los grupos considerados suele ser III o IV).
  • Con los elementos de los grupos 16 y 17 (calcógenos y halógenos, respectivamente), el hidrógeno ocupa la primera posición en la fórmula, por lo que le corresponderá el número de oxidación positivo (I). Su fórmula general es HnA (donde n representa el número de oxidación del elemento A, que en estos grupos es –I o –II).

En cuanto a su nomenclatura:

Los hidruros de los grupos 13, 14 y 15 se nombran como hidruros del elemento correspondiente, anteponiendo, en su caso, un prefijo multiplicador para indicar el número de hidrógenos en la fórmula .

Los hidruros de los grupos 16 y 17 se nombran como halogenuros o calcogenuros de hidrógeno (para lo cual se añade la terminación -uro al nombre del elemento), sin necesidad de anteponer ningún prefijo multiplicador.

Unos ejemplos servirán para aclararlo:

Nomenclatura-hidruros-moleculares.png
Fórmula y nombre de algunos hidruros moleculares

¿Por qué en unos se añade prefijo multiplicador y en otros no? La clave está en las consideraciones que subyacen tras el orden de los elementos en la fórmula. En los hidruros de los grupos 13, 14 y 15 se asigna al hidrógeno el número de oxidación negativo, por ir situado el último en la fórmula. En consecuencia, el otro elemento debe actuar con un número de oxidación positivo y, dado que este puede ser distinto en cada elemento, debe especificarse de cuál se trata en cada caso. Sin embargo, en los hidruros de los grupos 16 y 17, el hidrógeno va en primer lugar y actúa con número de oxidación positivo, por lo que en este caso el otro elemento es el que actúa con un número de oxidación negativo, y resulta que este es único para cada elemento (–I para los elementos del grupo 17, los halógenos, y –II para los del 16, los calcógenos), por lo que no es necesario especificarlo de ninguna manera en el nombre.

Hidruros progenitores e hidruros derivados

Conviene mencionar que los nombres anteriores corresponden a lo que se denomina nomenclatura de composición, pues solo tiene en cuenta los elementos constituyentes y no la estructura del compuesto. En los hidruros moleculares también se puede emplear la nomenclatura de sustitución, inspirada en la nomenclatura orgánica, que permite ofrecer información sobre la estructura de compuestos derivados de hidruros, en los cuales los hidrógenos se han sustituido por otros elementos o grupos de elementos. Estos hidruros de los que derivan otros compuestos se denominan hidruros progenitores, y tienen asignados los siguientes nombres:

Nomenclatura-hidruros-progenitores
Nombres dados por la IUPAC a los hidruros progenitores

Con estos nombres la IUPAC pretende sustituir los nombres tradicionales que se han venido usando para algunos de estos hidruros (fosfina, arsina o estibina), salvo el de amoniaco, que sigue siendo un nombre aceptado (y ampliamente utilizado) para el NH3. Aunque podemos utilizarlos para referirnos a los respectivos hidruros, su uso está especialmente indicado para nombrar los compuestos derivados de ellos, como:

  • Los hidruros con un número de enlaces distinto al habitual, en los que se indica mediante un superíndice unido a la letra griega λ el número de hidrógenos que aparecen en el compuesto, y separado del nombre mediante un guion. Por ejemplo: λ5–fosfano, para el PH5, o λ6–sulfano, para el SH6.
  • Los hidruros en los que algunos hidrógenos han sido sustituidos por otros átomos (o grupos de átomos). Por ejemplo: triclorofosfano, PCl3, donde todos los hidrógenos del PH3, han sido sustituidos por átomos de cloro.
  • Los hidruros en los que el elemento que no es hidrógeno forma enlaces consigo mismo dando lugar a cadenas (no muy largas, pues son relativamente inestables). En ellos el número de átomos encadenados se indican mediante un prefijo multiplicador situado delante del nombre del hidruro progenitor. Por ejemplo: diazano (N2H4), triazano (N3H5), difosfina (P2H4) o disilano (Si2H6).
disilano
Disilano

¿Y qué ocurre con el H2O? Pues que su nombre común, científico, recomendado y usado siempre es ¡agua! No hay que darle más vueltas. Es más, si nos ponemos rigurosos ni siquiera debería seguir las normas de formulación propuestas para los hidruros, pues al tratarse de una combinación con oxígeno, debería, en todo caso, nombrarse como un óxido (óxido de hidrógeno). Pero no tiene sentido complicar las cosas, y solo habría que utilizar el nombre oxidano cuando se considere un hidruro progenitor del que derivan otros compuestos, como, por ejemplo, el dioxidano (más conocido como peróxido de hidrógeno o, con su nombre común, agua oxigenada):

dioxidano o peróxido de hidrógeno.png
Dioxidano

Hidrácidos

Cuando el hidrógeno se combina con alguno de los elementos no metálicos pertenecientes a los grupos 16 y 17 (calcógenos y halógenos) se obtienen hidruros volátiles que, al disolverse en agua, dan disoluciones de marcado carácter ácido, por lo que se conocen comúnmente como hidrácidos. La IUPAC acepta la nomenclatura tradicional para estos hidruros, especialmente cuando se encuentran en disolución:

Los hidrácidos se nombran con la palabra ácido seguida de un adjetivo formado por la unión de la raíz del nombre del elemento no metálico y el sufijo –hídrico.

Nomenclatura-hidruros-hidrácidos.png

Unas consideraciones finales

Aunque la IUPAC denomina hidruros a todas las combinaciones binarias del hidrógeno, esto no debe asociarse a la existencia real del anión hidruro (H) en el compuesto. En realidad, este anión solo puede considerarse que aparece en los hidruros salinos y, si acaso, en algunos hidruros metálicos (es decir, con los metales menos electronegativos). En estos hidruros el número de oxidación del hidrógeno es, efectivamente, –I.

Por otra parte, merece la pena analizar brevemente la naturaleza del enlace de algunos hidruros moleculares. En ellos, la posición del hidrógeno en la fórmula sigue un orden determinado que, aunque inspirado en el orden de electronegatividad creciente de los elementos, no coincide exactamente con este. Así, nos encontramos con situaciones como la que ocurre en el amoniaco, NH3, en el que el hidrógeno, al situarse en último lugar, parece tener una electronegatividad mayor que la del nitrógeno. Esto no es así, ya que en realidad es el nitrógeno el más electronegativo y, en consecuencia, el que tiene una mayor tendencia a atraer hacia sí los electrones, por lo que su número de oxidación sería negativo y el del hidrógeno positivo, al contrario de lo que indica su fórmula.

Formulación y nomenclatura: las sustancias simples

Cuando hablamos de sustancias simples nos estamos refiriendo a los elementos químicos, formados exclusivamente por átomos con idéntico número atómico. Pero debemos tener en cuenta que el hecho de que los elementos estén formados por el mismo tipo de átomos no implica que estos, en estado natural, se encuentren aislados individualmente, sino que muchos de ellos aparecen asociados de dos en dos, de tres en tres, etc. Debido a esto:

Las sustancias simples se representan mediante el símbolo del elemento y un subíndice que indica el número de átomos de dicho elemento que las forman.

Por ejemplo:

  • Los gases nobles aparecen siempre en forma monoatómica, es decir, se encuentran en la naturaleza como átomos individuales, y se representan mediante el símbolo del elemento: He, Ne, Ar, Kr, Xe o Rn.
  • Los halógenos y los demás elementos gaseosos se presentan siempre como moléculas diatómicas, formadas por la unión de dos átomos idénticos, por lo que se representan mediante el símbolo del elemento en cuestión con un 2 como subíndice: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2 o I2.
dioxígeno
La molécula de oxígeno es diatómica
  • El oxígeno también se encuentra en el ozono como molécula triatómica: O3.
  • El fósforo y el arsénico suelen presentar una estructura tetraatómica: P4 o As4.
  • El azufre y el selenio pueden formar moléculas con un mayor número de átomos por molécula: S6, S8 o Se8.
  • El carbono es capaz de generar estructuras con más de 20 átomos, de las cuales la más estable es la molécula C60, conocida como fullereno.
estructura-fullerenos
Fullereno
  • Los metales forman grandes redes, en las cuales todos los átomos participan en el enlace metálico, por lo que suelen representarse únicamente mediante el símbolo del elemento o, a lo sumo, cuando la estructura cristalina está bien definida, añadiendo el subíndice n (por ejemplo, Fen).

En muchas ocasiones, nos referimos a estas moléculas mediante el nombre del elemento (al decir hidrógeno u oxígeno, damos por hecho que nos referimos a la molécula diatómica de hidrógeno u oxígeno), aunque la IUPAC recomienda emplear los nombres sistemáticos para distinguir claramente cuándo nos referimos al elemento en sí, y cuándo a la forma molecular con la que aparece en la naturaleza.

En las sustancias simples se añade un prefijo multiplicador (di–, tri–, tetra–…) al nombre del elemento, para indicar el número de átomos que forman la molécula. 

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Nombre de los prefijos multiplicadores en la nomenclatura química

Según esto, el H2 sería dihidrógeno, el O3 se nombraría como trioxígeno, el P4 como tetrafósforo, el S6 es hexaazufre y el C60 se denominaría hexacontacarbono. En algunas ocasiones se puede añadir al nombre información adicional, como en el caso del S8 que, al presentar una estructura cíclica, se le puede añadir el prefijo ciclo–, y su nombre sería ciclo–octaazufre:

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Molécula de ciclo-octaazufre

Finalmente, es interesante valorar que, cuando se unen átomos idénticos entre sí, no existe polarización de los enlaces, ya que no hay diferencia de electronegatividades, por lo que:

El número de oxidación de un elemento cuando está combinado consigo mismo es cero.

Los nuevos elementos de la tabla periódica

De los 118 elementos químicos actualmente conocidos, todos aquellos que tienen un número atómico superior a 95 son sintéticos (elementos transuránidos), y se han ido incorporando a la tabla periódica a lo largo de las últimas décadas según se iban descubriendo. La IUPAC establece un procedimiento para asignar sistemáticamente un nombre provisional (y un símbolo) a cada nuevo elemento en función de su número atómico:

El nombre se obtiene por unión de las raíces numéricas asociadas a cada una de las cifras que constituyen su número atómico, en el mismo orden en que aparecen en él, añadiendo la terminación –io (en inglés, –ium).

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Raíces numéricas para la nomenclatura provisional de nuevos elementos.

El símbolo químico se construye a partir de las raíces numéricas que forman el nombre (con la primera letra en mayúscula)

Así, los elementos químicos con números atómicos comprendidos entre 111 y 120 se nombrarían como: unununio (Uuu), ununbio (Uub), ununtrio (Uut), ununquadio (Uuq), ununpentio (Uup), ununhexio (Uuh), ununseptio (Uuh), ununoctio (Uuo), ununenio (Uue) y unbinilio (Ubn).

La IUPAC se encarga de asignar un nombre definitivo a cada nuevo elemento químico, a propuesta de los responsables de su síntesis, una vez que una comisión evaluadora ha ratificado el descubrimiento.  Estos nuevos nombres han de hacer referencia a un concepto mitológico, una región geográfica o un científico. Los últimos elementos químicos nombrados han sido aquellos con números atómicos 113, 115, 117 y 118 que, desde el 1 de diciembre de 2019, han pasado a llamarse nihonio, moscovio, téneso y oganesón, respectivamente.

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