Fórmulas químicas

Fórmula molecular. Fórmula empírica. Modelo de palo de bola. Modelo de llenado de espacio. Nombramiento de fórmulas químicas. Nombramiento de compuestos iónicos. Nomenclatura de metales de transición.

En química, normalmente utilizamos fórmulas químicas para ser más específicos y completos. Una fórmula química se utiliza para expresar la composición de moléculas y compuestos iónicos mediante símbolos químicos. La proporción definida de átomos de una molécula también se indica en una fórmula química. Aquí nos ocuparemos principalmente de dos tipos de fórmulas. Son fórmulas moleculares y empíricas.

Para ser claros y concisos, definamos la fórmula molecular. La fórmula molecular muestra el número exacto de átomos de cada elemento como la unidad más pequeña de una sustancia. De este modo, CO₂Es la fórmula molecular del dióxido de carbono. O₂es la fórmula molecular del oxígeno, y H₂Oes agua. ¿Qué significa el subíndice?.

El subíndice indica el número de átomos de un elemento presente. No hay subíndice para Cen CO₂. Esto significa que solo hay un átomo de carbono en una molécula de dióxido de carbono, por lo que el número “uno” se omite de la fórmula. ¡Muy bien! Las fórmulas químicas se utilizan para expresar las proporciones en las que se combinan los átomos. ¿Y qué tal la estructura? ¿Podemos ilustrar la estructura de un átomo?.

Hay otra forma de ilustrar los átomos. Una forma efectiva de representar la estructura molecular es utilizar modelos moleculares. Hay dos tipos estándar de modelos moleculares que se utilizan para la visualización. Uno de ellos es el modelo de bola y palo. El otro es el modelo que llena el espacio.

Mira la figura. En el modelo de bolas y palos, los átomos son bolas de poliestireno o bolas de plástico con agujeros. Una varilla representa enlaces químicos. En el modelo de relleno espacial, los átomos están representados por bolas acortadas que se mantienen juntas, de modo que los enlaces no son visibles. Una fórmula estructural muestra cómo los átomos están unidos entre sí en una molécula. ¿Existe otra forma de expresar la composición de las moléculas?.

Pasemos a las fórmulas empíricas que son la fórmula química más simple. Se escriben reduciendo los subíndices en las fórmulas moleculares a la proporción de números enteros más pequeña de sus átomos. Por lo tanto, las fórmulas moleculares son las verdaderas fórmulas de las moléculasLa fórmula molecular es la base de la fórmula empírica. ¿Cómo reducir el subíndice en la fórmula molecular?.

Como ejemplo, considere el compuesto hidrazina, escrito como N₂H₄. ¿Sabías que la hidracina se utiliza como combustible para cohetes? Al escribir la fórmula empírica, el subíndice de la fórmula molecular debe convertirse en el número entero más pequeño posible. Hay dos átomos de nitrógeno y cuatro átomos de hidrógeno en la hidrazina. Dividiendo el subíndice por dos, obtendremos la fórmula empírica de la hidrazina que es NH₂.

Veamos la fórmula química de un compuesto iónico. La fórmula química del compuesto aniónico es casi la misma que la fórmula empírica. Esto se debe a que un compuesto iónico no contiene unidades moleculares. ¿Por qué no tienen unidades moleculares? Para que los compuestos iónicos sean eléctricamente neutros, la suma de las cargas del catión y el anión en cada unidad de fórmula debe ser cero.

¿Qué hacemos si las cargas del catión y del anión son numéricamente diferentes? En tales casos aplicamos la siguiente regla para hacer la fórmula eléctricamente neutra. El subíndice del catión es numéricamente igual a la carga del anión, y el subíndice del anión es numéricamente igual a la carga del catión.

A continuación se muestran algunos ejemplos de la fórmula química de compuestos iónicos. Cloruro de sodio. El catión sodio Na+y el anión bromo Cl⁻combinar para formar cloruro de sodio. La suma de sus cargas eléctricas es (+1) + (-1) = 0. Por lo tanto no necesitan subíndice. La fórmula es NaCl.

Tomemos el bromuro de magnesio como nuestro próximo ejemplo. El Mg²⁺y el Br⁻se combinan para formar bromuro de magnesio. La suma de sus cargas es (+2) + (-1) = +1. Para que las cargas sumen cero, multiplicamos la carga +1 del anión por 2 y añadimos el subíndice “2” al símbolo del bromo. Por lo tanto, la fórmula del bromuro de magnesio es MgBr₂.

A continuación, veamos el óxido de aluminio. El catión es Al³⁺y el anión oxígeno es O²⁻. La suma de las cargas es 2×(+3) + 3×(-2) = 0. Por lo tanto, la fórmula del óxido de aluminio es Al₂O₃.

Después de que encontramos la fórmula química, ¿cómo las nombramos? Los químicos han desarrollado un sistema para nombrar las fórmulas químicas en función de su composición. Estos se clasifican en tres. compuestos iónicos, compuestos moleculares y ácidos y bases. Utilizando estas clasificaciones, aplicamos algunas reglas para derivar el nombre químico.

En las diapositivas anteriores, los compuestos iónicos están formados por iones como cationes y aniones. Casi todos los cationes son átomos de metal mientras que los aniones son átomos de no metal. Los cationes metálicos toman sus nombres de los elementosPor ejemplo, Na⁺se llama ion sodio, Ca²⁺se llama ion calcio, Al³⁺Ion de aluminio. ¿Qué pasa con los aniones?.

El anión se nombra tomando la primera parte del nombre del elemento y agregando ide. A continuación se muestran algunos ejemplos. O²⁻se llama óxido. Cl⁻Se llama cloruro. N³⁻Se llama nitruro. H⁻Se llama hidruro.

La terminación -uro también se utiliza para algunos grupos de aniones que contienen elementos diferentes. Un ejemplo es el hidróxido representado como OH⁻. Otro ejemplo es el cianuro representado como CN⁻. Por lo tanto, los compuestos LiOHy KCNse denominan hidróxido de litio y cianuro de potasio.

¿Qué pasa con los metales de transición? Los metales de transición se encuentran principalmente en el centro de la tabla periódica de elementos. Pueden formar más de una variación de cationes. Tomemos como ejemplo el elemento hierro. El elemento Hierro representado por FePuede formar dos cationes. Ellos son Fe²⁺y Fe³⁺iones.

El procedimiento de denominación aceptado para los diferentes cationes del mismo elemento es utilizar números romanos. El número romano Ise utiliza para una carga positiva, IIpara dos cargas positivas, y así sucesivamente. Esto se llama Sistema de Stock.

Con esto, Fe²⁺El ion se llama Hierro (II). Fe³⁺El ion se llama Hierro (III). FeCl₂, teniendo el Fe²⁺El ion se llama cloruro de hierro (II). FeCl₃. teniendo el Fe³⁺El ion se llama cloruro de hierro (III).

Pasemos ahora a los compuestos moleculares. Los compuestos moleculares contienen unidades molecularesGeneralmente están compuestos de elementos no metálicos. Nombrar compuestos moleculares es casi lo mismo que nombrar compuestos iónicos. Colocamos primero el nombre del primer elemento de la fórmula. Luego el siguiente elemento se nombra añadiendo -idehasta el final del nombre del elemento. Entonces, ¿cuál es la diferencia entre ambos?.

En estos casos se evita la confusión en la denominación de los compuestos utilizando prefijos griegos. Se utilizan para denotar el número de átomos de cada elemento presente. Considere estos ejemplos:. NH2. NO4.

Estas pautas le ayudarán a nombrar compuestos con prefijos. El prefijo mono se puede omitir para el primer elemento. Por ejemplo, NH2Se llama dihidruro de nitrógeno y no dihidruro de mononitrógeno. Por lo tanto, la ausencia de un prefijo para el primer elemento generalmente significa que solo se encuentra un átomo de ese elemento en la molécula.

Para los óxidos, la terminación aen el prefijo a veces se omite. Por ejemplo, N2O4puede llamarse tetróxido de dinitrógeno en lugar de dinitrogen tetra oxide.

Esta figura resume los pasos para nombrar compuestos iónicos y moleculares. Se muestra cómo se puede separar primero la denominación como compuestos iónicos y moleculares. Los compuestos iónicos tienen nombres diferentes para los cationes y para los aniones. Vuelve a tomar esta lección para que puedas comprender mejor este nombre. Nos vemos en la próxima lección.