4º ESO. Formulación química inorgánica. 2ª parte

Ácidos oxoácidos

Los ácidos oxoácidos son compuestos químicos cuya estructura está formada por hidrógeno, oxígeno y un elemento no metálico, que proceden de la reacción del óxido no metálico correspondiente con agua y que en disolución acuosa ceden el hidrógeno en forma de ion H+ (protón).

En estos compuestos el no metal ocupa la posición central y tiene número de oxidación positivo −El no metal puede ser sustituido en algún caso por un metal de transición con estado de oxidación elevado−. El oxígeno tiene siempre estado de oxidación 2− y el hidrógeno 1+.

Formulación.
La fórmula general de los ácidos oxoácidos es la siguiente:

HaXOb

siendo X el no metal que da el nombre al ácido y a y b números relacionados con los estados de oxidación −ATENCIÓN, no son los estados de oxidación−. H2SO4 − HMnO4

Para llegar a esta fórmula, conocido el nombre, se puede partir del óxido correspondiente añadiéndole una molécula de agua, si la nomenclatura utilizada es la tradicional o bien, si se trata de las nomenclaturas sistemáticas, se escribe toda la información del nombre debiendo determinar el número de átomos de hidrógeno.

Nomenclatura.

El nombre de los ácidos oxoácidos depende de la nomenclatura elegida:

a) Según la nomenclatura sistemática funcional, el nombre será el siguiente:
Ácido oxo (estado de oxidación de X en números romanos) Ácido trioxonítrico (V)

b) Según la nomenclatura sistemática estequiométrica, el nombre será el siguiente:
oxo (estado de oxidación de X en números romanos) de hidrógeno Trioxonitrato (V) de hidrógeno

Para escribir la fórmula de un ácido según las diferentes nomenclaturas se debe obtener previamente el estado de oxidación del elemento central.
Determinación del número de hidrógenos cuando se formula.

Para determinar el número de hidrógenos se debe tener en cuenta el número de átomos de cada elemento, los estados de oxidación del oxígeno y del hidrógeno y que la fórmula debe ser neutra, aplicando la expresión:

nº átomos O * (−2) + nº átomos de H * (+1) + nº átomos X * (EOx) = 0
calculando el número de átomos de hidrógeno.
Ejemplo: ¿Cuál es el número de H presentes en el ácido trioxonítrico (V)?:
Según la fórmula hay 3 átomos de oxígeno y uno de nitrógeno que actúa con estado de oxidación 5+. Por tanto:
3*(−2) + x*(+1) + 1*(+5) = 0  x = 1
Determinación del estado de oxidación del elemento central cuando se construye el nombre.
En estos compuestos químicos los estados de oxidación no se pueden obtener directamente a partir de la fórmula. Para determinarlos se aplica la expresión anterior:
nº atomos O * (−2) + nº átomos de H * (+1) + nº átomos X * (EOx) = 0
calculando el valor de EOx.
Ejemplo: ¿Cuál es el estado de oxidación del S en el ácido H2SO4?:
4*(−2) + 2*(+1) + 1*EOx = 0  EOx = +6
Ejemplos.
Formulación:
Elemento central Estado de oxidación Fórmula S 6+ H2SO4 Cl 7+ 5+ HClO4 HClO3 N 5+ 3+ HNO3 HNO2 C 4+ H2CO3 Mn 7+ HMnO4
Nomenclatura:

Nomenclaturas sistemáticas Nomenclatura tradicional Ácido Funcional* Estequiométrica HNO2 Acido dioxonítrico (II) Dioxonitrato (II) de hidrógeno Acido nitroso HBrO3 Acido trioxobrómico (V) Trioxobromato (V) de hidrógeno Acido brómico H2CO3 Acido trioxocarbónico (IV) Trioxocarbonato (IV) de hidrógeno Acido carbónico H2CrO4 Acido tetraoxocrómico (VI) Tetraoxocromato (VI) de hidrógeno Ácido crómico HIO Acido monoxoiódico (I) Monoxoiodato (I) de hidrógeno Acido hipoiodoso
La IUPAC acepta como válidos los nombre tradicionales de los oxoacidos debido a ser muy utilizados.
Particularidades de la nomenclatura tradicional.
La nomenclatura tradicional, no recomendada, utiliza otros prefijos, además de los conocidos, para dar nombre a “ácidos especiales”. Así, por ejemplo, el fósforo o el yodo dan lugar a ácidos diferentes, con el mismo estado de oxidación, cuando sus óxidos se combinan con distintas cantidades de agua:
a) P2O5 + H2O H2P2O6 HPO3 b) P2O5 + 2H2O H4P2O7 c) P2O5 + 3H2O H6P2O8 H3PO4
Los tres son ácidos fosfóricos, según esta nomenclatura, por lo que hay que introducir nuevos prefijos para diferenciarlos:
a) ácido metafosfórico  menor cantidad de agua b) ácido pirofosfórico c) ácido ortofosfórico  mayor cantidad de agua
Esto ocurre con otros elementos como el silicio, el boro, el bromo y el yodo. En el caso de yodo y del bromo el ácido orto, con mayor cantidad de agua, se formula con 5 moléculas de agua y este prefijo se suele suprimir, por lo que el ácido ortofosfórico se nombra normalmente como ácido fosfórico simplemente, el ácido ortobórico como ácido bórico, etc.
El prefijo di- en la nomenclatura de ácidos.
Algunos ácidos contienen dos átomos del elemento central en su molécula: son los diácidos.
Cuando se formulan o nombran utilizando las nomenclaturas sistemáticas se sigue el mismo procedimiento que en los ácidos normales, de ahí la ventaja de estos sistemas de formulación, incluyendo la partícula di- antes del nombre el elemento central: Acido heptaoxodicromico (VI) - H2Cr2O7 Heptaoxodisulfato (VI) de hidrógeno - H2S2O7
El problema surge cuando se utiliza la nomenclatura tradicional. Para nombrarlos se antepone el prefijo di- al nombre: ácido disulfúrico
mientras que para escribir la fórmula se parte del ácido normal, se suman dos moléculas de éste y al resultado se le “quita” una molécula de agua: Acido dicrómico: H2CrO4 + H2CrO4 H4Cr2O8 − H2O = H2Cr2O7
Sales derivadas de los ácidos oxoácidos
Definición.
Las sales derivadas de los ácidos oxoácidos -sales oxisales- son compuestos químicos cuya estructura está formada por un metal, oxígeno y un elemento no metálico, que proceden que proceden de la sustitución de los átomos de hidrógeno del ácido por uno o más átomos de un elemento metálico.
Cuando la sustitución es total, es decir, no queda ningún hidrógeno, la sal es neutra, mientras que si la sustitución es parcial y sí queda algún hidrógeno la sal es ácida -se verán más adelante-.
También se puede decir que la sales oxisales son especies formadas por la unión de un catión cualquiera y un anión, distinto del hidruro, hidróxido y óxido.
Formulación.
La fórmula general de las oxisales puede ajustarse a la siguiente:

Mea(XOb)c

siendo X el no metal que da el nombre al ácido de procedencia, Me el metal que sustituye al hidrógeno del ácido de procedencia y a, b y c son números relacionados con los estados de oxidación −ATENCIÓN, no son los estados de oxidación−. Según sean los subíndices, la fórmula podrá simplificarse: Na2SO4 − Ca(MnO4)2 − Fe2(CO3)3

Para llegar a esta fórmula, conocido el nombre, se pueden aplicar el siguiente procedimiento:

Determinar la nomenclatura utilizada. Determinar que parte del nombre corresponde al anión y, por tanto, al ácido de procedencia de la sal. Determinar que parte del nombre corresponde al catión y, por tanto, al metal que sustituye al hidrógeno. Escribir el ácido de procedencia y eliminar los hidrógenos. Por cada hidrógeno eliminado se genera una carga negativa. Escribir el metal con su estado de oxidación -que será positivo- Escribir el símbolo del metal seguido del número de cargas negativas del anión como subíndice. A continuación escribir entre paréntesis el anión seguido del número de oxidación del metal como subíndice. Simplificar la fórmula si se puede.

Nomenclatura.

El nombre de las sales oxoácidas depende de la nomenclatura elegida. La nomenclatura sistemática estequiométrica recomendada por la IUPAC presenta dos variantes:

a) Según la primera variante, el nombre será el siguiente:

oxo (estado de oxidación de X en números romanos) de (estado de oxidación de Me) trioxonitrato (V) de hierro (II)

b) Según la segunda opción, el nombre será el siguiente:

oxo (estado de oxidación de X en números romanos) de Bis trioxonitrato (V) de hierro
Los prefijos de grupo aniónico son: bis, tris, tetrakis, pentakis, hexakis…, para dos, tres, cuatro, cinco, seis… grupos en la fórmula, y viene determinados por el valor del número c.

Para llegar al nombre, conocida la fórmula, se puede aplicar el siguiente procedimiento:

Determinar que parte de la fórmula corresponde al anión -se encontrará en la parte derecha de la fórmula al ser la parte negativa- Determinar que parte de la fórmula corresponde al catión -se encontrará en la parte izquierda de la fórmula al ser la parte positiva-. En función del subíndice que acompañe al catión determinar el número de cargas negativas del catión, el número de hidrógenos perdidos por el ácido de procedencia y el estado de oxidación del elemento X. En función del subíndice que acompañe al anión determinar el número de oxidación que corresponde al catión. En los dos pasos anteriores se debe considerar que la fórmula puede estar simplificada, para saberlo, comparar el estado de oxidación obtenido para el catión, que será un metal, con sus estados de oxidación reales. Nombrar el compuesto utilizando el esquema propuesto.

También se pueden nombrar por la nomenclatura tradicional, sin bien no es aconsejable. En este caso los cinco primeros pasos a seguir son los mismos y a partir del sexto sigue de la siguiente forma:

Nombrar en primer lugar el anión a partir del nombre del ácido de referencia cambiado las terminaciones de ácido por las de sal: −ico por −ato / −oso por −ito. Nombrar en segundo lugar el catión, que será un metal, acabado en la terminación correspondiente a su estado de oxidación.
Al nombrar se mantienen los sufijos orto y meta, así como los di, tri, etc, del ácido de procedencia. Algunas raíces cambian: azufre pasa de sulfur− a sulf−, el fósforo pasa de fosfor− a fosf−.
Se puede utilizar una cuarta nomenclatura, permitida por la IUPAC, mezcla de la nomenclatura tradicional y la de Stock, en la que el nombre se compone del nombre del anión según la nomenclatura tradicional seguido del nombre del metal y su valencia entre paréntesis: Nitrato de hierro (II)

Ejemplos.


Sales ácidas

Definición.

Las sales ácidas son sales derivadas de los ácidos hidrácidos o de los oxoácidos en las cuales no se han sustituido todos los hidrógenos por un elemento metálico.

Formulación.

La fórmula general de las sales ácidas puede ajustarse a la siguiente:

Mea(HdXOb)c

sal ácida derivada de ácido oxoácido Me(HX)b sal ácida derivada de ácido hidrácido
siendo X el no metal que da el nombre al ácido de procedencia, Me el metal que sustituye al hidrógeno del ácido de procedencia y a, b c y d son números relacionados con los estados de oxidación −ATENCIÓN, no son los estados de oxidación−. En el caso de las sales derivadas de ácidos hidrácidos X es un elemento no metálico del grupo VIA. Según sean los subíndices, la fórmula podrá simplificarse:

NaHSO4 − Ca(HMnO4)2 − Fe(HCO3)3 NaHS − Ca(HSe)2 − Fe(HTe)3

Para llegar a esta fórmula, conocido el nombre, se pueden aplicar el siguiente procedimiento:
Determinar la nomenclatura utilizada relacionándola con la nomenclatura de las sales neutras. Determinar que parte del nombre corresponde al anión y, por tanto, al ácido de procedencia de la sal y cuantos hidrógenos contiene. Determinar que parte del nombre corresponde al catión y, por tanto, al metal que sustituye al hidrógeno. Escribir el ácido de procedencia y eliminar los hidrógenos que correspondan. Por cada hidrógeno eliminado se genera una carga negativa. Escribir el metal con su estado de oxidación -que será positivo- Escribir el símbolo del metal seguido del número de cargas negativas del anión como subíndice. A continuación escribir entre paréntesis el anión seguido del número de oxidación del metal como subíndice. Simplificar la fórmula si se puede.

Nomenclatura.

El nombre de las sales ácidas depende de la nomenclatura elegida. Para las sales ácidas oxoácidas, la nomenclatura sistemática estequiométrica recomendada por la IUPAC presenta dos variantes:

a) Según la primera variante, el nombre será el siguiente:
hidrógeno oxo (estado de oxidación de X en números romanos) de (estado de oxidación de Me) Hidrógeno tretraxosulfato (VI) de hierro (III)
b) Según la segunda opción, el nombre será el siguiente:
hidrógeno oxo (estado de oxidación de X en números romanos) de Tris hidrógenotetraoxosulfato (VI) de hierro

Los prefijos de grupo aniónico son: bis, tris, tetrakis, pentakis, hexakis…, para dos, tres, cuatro, cinco, seis… grupos en la fórmula, y viene determinados por el valor del número c.
Para llegar al nombre, conocida la fórmula, se puede aplicar el siguiente procedimiento:
Determinar que parte de la fórmula corresponde al anión -se encontrará en la parte derecha de la fórmula al ser la parte negativa- que contendrá átomos de hidrógeno. Determinar que parte de la fórmula corresponde al catión -se encontrará en la parte izquierda de la fórmula al ser la parte positiva-. En función del subíndice que acompañe al catión determinar el número de cargas negativas del catión, el número de hidrógenos perdidos por el ácido de procedencia y el estado de oxidación del elemento X. En función del subíndice que acompañe al anión determinar el número de oxidación que corresponde al catión. En los dos pasos anteriores se debe considerar que la fórmula puede estar simplificada, para saberlo, comparar el estado de oxidación obtenido para el catión, que será un metal, con sus estados de oxidación reales. Nombrar el compuesto utilizando el esquema propuesto.

También se pueden nombrar por la nomenclatura tradicional, sin bien no es aconsejable. En este caso se nombrar como la sal neutra añadiéndole el prefijo bi-: Bisulfato férrico
Se puede utilizar una cuarta nomenclatura, permitida por la IUPAC, mezcla de la nomenclatura tradicional y la de Stock, en la que el nombre se compone del número de hidrógenos seguido del nombre del anión según la nomenclatura tradicional y finalmente del nombre del metal y su valencia entre paréntesis: Hidrógeno sulfato de hierro (III)
En cuanto a las sales ácidas hidrácidas, la nomenclatura recomendada indica que se debe
anteponer la palabra hidrógeno al nombre de la sal neutra: Hidrógeno sulfuro de hierro (III)