¿Cómo nombrar los compuestos binarios (inorgánicos) a partir de su fórmula química y viceversa?

Question

Deseo entender cómo nombrar compuestos binarios (inorgánicos) cuando se da su fórmula. Cuando soy un compuesto dado como $\ce{B2F2}$ o $\ce{N2O4}$ No tengo ni idea de cómo escribir sus nombres químicos. Del mismo modo, también tropiezo cuando intento convertir un nombre químico dado -por ejemplo, difluoruro de diboro- en su fórmula química.

Además, he visto que algunas veces no necesitamos los prefijos numéricos -como en el óxido de litio o el cloruro de magnesio-, pero otras sí -como en el dinitrogentróxido o el monocloruro de yodo-. Por lo tanto, también necesito ayuda para entender cuándo hay que incluir los prefijos numéricos y cuándo no.

Limite la respuesta a los compuestos simples, binarios, iónicos y covalentes, y excluya los hidrocarburos.

Answer 1

Requisitos previos

Estos son los requisitos necesarios para este tema. Si no te sientes cómodo con alguno, por favor, dirígete primero a los enlaces correspondientes antes de continuar.

1. Símbolos químicos son un método abreviado para representar un elemento. En lugar de utilizar el nombre completo de un elemento, simplemente nos referimos a él con una o dos letras. $\ce{N}$ para el nitrógeno y $\ce{Na}$ para el sodio. Más detalles sobre el Página de Wikipedia.
2. Aniones poliatómicos/Radicales: aniones con más de un elemento, como el nitrato ( $\ce{NO3-}$ ) o el sulfato ( $\ce{SO4^2-}$ ). Más detalles sobre el Página de Wikipedia.
3. Estado de oxidación es un número entero o decimal asignado a un elemento en una especie química. Es una herramienta que nos ayuda a hacer nomenclatura fácilmente. Leer una introducción detallada ici .
4. Compuestos iónicos y covalentes: Debes entender qué son los compuestos iónicos y covalentes. También debes conocer los pocos ejemplos elementales de cada uno. Por ejemplo, debes saber que $\ce{N2O4}$ sería un compuesto covalente, mientras que $\ce{NaCl}$ sería iónico. Aquí está una introducción de LibreTexts si necesitas un repaso.

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Introducción

Aquí hay dos casos distintos para los compuestos iónicos y covalentes. [1] . Algunas de las lógicas se superponen, pero otras no, y hay que tener cuidado para evitar utilizar las reglas de uno para otro.

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Nombrar un compuesto iónico a partir de su fórmula

1. Nombra el catión y luego el anión. ("sulfato de sodio", pero no "sulfato de sodio"). (¿Cómo identificar los cationes y aniones en un compuesto iónico? El catión suele ser un metal y el elemento más electropositivo, mientras que el anión es un elemento no metálico y más electronegativo)
2. Mantenga todo en minúsculas ( detalles ) ("sulfato de sodio", pero no "sulfato de sodio" o "sulfato de sodio" o "sulfato de sodio")
3. No aplique prefijos numéricos ni al catión ni al anión. ("sulfato de sodio", pero no "sulfato disódico" o "monosulfato de sodio")
4. Recuerda los sufijos para los aniones. Los aniones de un solo átomo de los grupos 15, 16 y 17 tienen la terminación "-ide". Ejemplos: fluoruro, óxido y fosfuro. Sin embargo, los aniones poliatómicos no suelen terminar en -ide. Consulte el Apéndice para más detalles.
5. Los cationes de los metales de transición (y algunos metales del bloque p) también necesitan que se especifique su estado de oxidación entre paréntesis, ya que presentan estados de oxidación variables. Así, "cloruro de mercurio(II)", pero no "cloruro de mercurio". Observe que el estado de oxidación se indica en números romanos mayúsculos. [2]

Pongamos un ejemplo: $\ce{MgCl2}$ . Podemos identificar que está compuesto por magnesio y cloro. Así, el nombre sería cloruro de magnesio - en todas las minúsculas y con el catión (metal) precediendo al anión (no metal). No es necesario denotar el estado de oxidación ya que el magnesio no es un metal de transición.

Ejemplos:

$\ce{CsF}$ , $\ce{NaNO3}$ , $\ce{Al2(SO4)3}$ , $\ce{FeCl2}$ , $\ce{Pt3(PO4)4}$

Respuestas: (pase el ratón para verlas)

fluoruro de cesio, nitrato de sodio, sulfato de aluminio, cloruro de hierro(II) o cloruro ferroso, fosfato de platino(IV)

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Escribir la fórmula de un compuesto iónico a partir de su nombre

1. Escribe primero el catión y luego el anión ( $\ce{KBr}$ pero no $\ce{BrK}$ )
2. Utilice paréntesis para denotar aniones poliatómicos múltiples ( $\ce{Mg3(PO4)2}$ pero no $\ce{Mg3PO42}$ ). Evitarlos para un solo anión poliatómico ( $\ce{Na2SO4}$ pero no $\ce{Na2(SO4)}$ )
3. Utiliza el truco de transferencia cruzada de estados de oxidación entre los iones para determinar el recuento de cada catión y anión implicado. Este truco funciona porque la fórmula debe denotar una especie eléctricamente neutra. (puedes comprobarlo matemáticamente) Así, para escribir la fórmula del sulfato de aluminio
   
   Tenga en cuenta que:
   • En caso de que ambos estados de oxidación tengan un factor común, debes cancelarlos. Ejemplo: óxido de magnesio:
     .
   • deja caer el número 1. Por lo tanto, el sulfuro de potasio se escribe como $\ce{K2S}$ pero no $\ce{K2S1}$ .

Ejemplos:

fosfato de potasio, cloruro de calcio, cianuro de magnesio

Respuestas: (pase el ratón para verlas)

$\ce{K3PO4, CaCl2, Mg(CN)2}$

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Nombrar un compuesto covalente a partir de su fórmula

1. Nombra el elemento menos electronegativo y luego el más electronegativo ("monóxido de carbono" pero no "monocarburo de oxígeno")
2. Aplique los sufijos a los aniones exactamente de la misma manera que hicimos con los compuestos iónicos. ("hexafluoruro de azufre" pero no "fluoruro de azufre") Además, mantén el nombre en minúsculas como antes.
3. Utilice prefijos numéricos. [3] De ahí que "tetróxido de dinitrógeno" para $\ce{N2O4}$ pero no "óxido de nitrógeno". Aquí están los diez primeros sufijos: $$\begin{array}{|c|c|} \hline \mathrm{prefix} & \mathrm{number}\\ \hline \mathrm{mon(o)} & 1 \\ \mathrm{di} & 2 \\ \mathrm{tri} & 3 \\ \mathrm{tetr(a)} & 4 \\ \mathrm{pent(a)} & 5 \\ \mathrm{hex(a)} & 6 \\ \mathrm{hept(a)} & 7 \\ \mathrm{oct(a)} & 8 \\ \mathrm{non(a)} & 9 \\ \mathrm{dec(a)} & 10 \\ \hline \end{array}$$ Tenga en cuenta que:
   • la letra entre paréntesis se suprime cuando el anión comienza por una vocal ("tetróxido", pero no "tetraóxido")
   • no especificamos el prefijo mono para el primer elemento ("tetracloruro de carbono" pero no "tetracloruro de monocarbono")
   • podemos construir prefijos numéricos similares para recuentos mayores utilizando el sistema griego. Ejemplo: "undeca" para 11. Mira un lista más amplia en Wikipedia .

Pongamos un ejemplo: $\ce{P4O6}$ . En una molécula de $\ce{P4O6}$ podemos ver que tiene cuatro átomos de fósforo y seis átomos de oxígeno. Por lo tanto, su nombre debería ser de la forma "Yoxido de fósforo". La tabla de prefijos numéricos nos indica que debemos utilizar el prefijo "tetra" para el nitrógeno y "hexa" para el oxígeno. Como el nombre "oxígeno" empieza por una vocal, escribiremos "hexóxido" (y no "hexaóxido"). Así, el nombre correcto de esta fórmula química es "hexóxido de tetrafósforo".

Ejemplos:

$\ce{CO2}$ , $\ce{P4O10}$ , $\ce{N2O}$ , $\ce{N2S5}$

Respuestas: (pase el ratón para verlas)

dióxido de carbono, decóxido de tetrafósforo, monóxido de dinitrógeno, pentasulfuro de dinitrógeno

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Escribir la fórmula de un compuesto covalente a partir de su nombre

Esto es mucho más sencillo que el caso anterior, más bien sigue un proceso exactamente inverso.

Vamos a ver dos ejemplos:

• triyoduro de boro: vemos que su fórmula sería: $\ce{B_$ x $I_$ y $}$ . Ahora, $x=1$ ya que el boro carece de prefijo numérico, y $y=3$ debido al prefijo "tri". Por lo tanto, la fórmula es $\ce{BI3}$ .
• pentóxido de dinitrógeno: vemos que su fórmula sería: $\ce{N_$ x $O_$ y $}$ . Ahora, $x=2$ y $y=5$ debido a los prefijos "di" y "pent(a)". Por lo tanto, la fórmula es $\ce{N2O5}$ .

Ejemplos:

bromuro de hidrógeno, heptafluoruro de yodo, hexahidruro de diboro

Respuestas: (pase el ratón para verlas)

$\ce{HBr}$ , $\ce{IF7}$ , $\ce{B2H6}$

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Denominación de los compuestos de hidrógeno

Varios compuestos de hidrógeno tienen nombres no sistemáticos que han persistido a lo largo de los años en la nomenclatura estándar y son ahora bien reconocidos. Nótese que para los metales alcalinos y los hidruros de metales alcalinotérreos, el nombre es simplemente "metal + hidruro", como el hidruro de sodio, sobre la base de las reglas descritas anteriormente.

Sin embargo, los hidruros covalentes tienen diferentes nombres. No hay muchas reglas en torno a ellos, sino más bien "patrones" que la siguiente lista le mostrará:

1. Grupo 13: $\ce{BH3}$ Boro, $\ce{AlH3}$ : alumane, $\ce{GaH3}$ : gallane, etc. Patrón: la mitad del nombre del elemento con el sufijo "-ane".
2. Grupo 14: $\ce{CH4}$ : metano, $\ce{SiH4}$ silano, $\ce{GeH4}$ : germano. Patrón: la mitad del nombre del elemento con el sufijo "-ane". El metano es un remanente de la química orgánica y forma parte de nomenclatura de los hidrocarburos .
3. Grupo 15: $\ce{NH3}$ amoníaco, $\ce{PH3}$ fosfina, $\ce{AsH3}$ arsina, $\ce{SbH3}$ : estibina, $\ce{BiH3}$ : bismutina. Patrón: la mitad del nombre del elemento con el sufijo "-ine". "Sin embargo, los orígenes del amoníaco son un poco más interesantes (lea el Página de Wikipedia ).
4. Grupo 16: $\ce{H2O}$ el agua, $\ce{H2S}$ Sulfuro de hidrógeno, $\ce{H2Se}$ Seleniuro de hidrógeno, $\ce{H2Te}$ : teluro de hidrógeno. Obsérvese que, si bien son aceptables "oxidano", "sulfano", "selano", etc., en el caso del oxidano, este nombre sólo se utiliza cuando se trata de derivados del agua. Leer ¿Los químicos se refieren al agua como "monóxido de dihidrógeno"? y ¿Tiene el agua un nombre químico? .
5. Grupo 17: se denominan simplemente "haluro de hidrógeno". Ejemplo: "bromuro de hidrógeno" $\ce{(HBr)}$ . No se denomina "monobromuro de hidrógeno", como puede creerse a partir de los ejemplos anteriores, y ello porque el hidrógeno sólo puede formar un único haluro con los halógenos (véase la nota 3 más abajo).

Los estudiantes curiosos también se darán cuenta de que -al escribir las fórmulas químicas- para los grupos 13, 14, 15, el átomo de hidrógeno se escribe después de el átomo del grupo $\ce{(NH3)}$ , mientras que en los grupos 16 y 17, se escribe antes de el átomo del grupo $\ce{(H2O)}$ . Ver esta respuesta para entender por qué es así.

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Notas:

1. Es cierto que ningún compuesto es 100% iónico o 100% covalente . Las reglas anteriores para los "compuestos iónicos", por lo tanto, se aplican a los compuestos con dominante carácter iónico. Del mismo modo, las reglas de los "compuestos covalentes" se aplican a los compuestos con dominante carácter covalente.
2. Otra forma de escribir este nombre es utilizar el sufijo "-ic" para un estado de oxidación más alto y el sufijo "-ous" para un estado de oxidación más bajo. Como en "cloruro de mercurio" para "cloruro de mercurio (II)". Pero, según las recomendaciones de la IUPAC de 2005, ya no es aceptable.
3. ¿Por qué son necesarios los prefijos numéricos? Tenga en cuenta que en los compuestos covalentes, un anión determinado puede estar presente en más de una cuenta. Por ejemplo, el $\ce{F}$ en $\ce{BrF_x}$ puede estar presente como $\ce{BrF}$ , $\ce{BrF3}$ o incluso $\ce{BrF5}$ . Por lo tanto, es necesario indicar si se trata de un monofluoruro, un trifluoruro o un pentafluoruro.
4. Varios compuestos covalentes y compuestos iónicos tienen su propia y única, nombres comunes/triviales . Estos nombres no siguen ninguna regla sistemática y se basan en la fuente (lugar/descubridor) o en las propiedades de ese compuesto. El aprendizaje de estos nombres comunes y de sus fórmulas se realiza mediante la experiencia a lo largo del tiempo. Algunos ejemplos son: diborano $\ce{(B2H6)}$ Sal de Epsom $\ce{(MgSO4)}$ aceite de vitriolo (ácido sulfúrico), etc. Más información en el Página de Wikipedia .

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Apéndice: nombres de aniones poliatómicos

Además del sufijo regular -ide para los aniones monoatómicos, existen algunos sufijos más para los aniones poliatómicos.

• más pseudohalides conservar el sufijo "-ide". (excepto los derivados del cianato)
• los otros dos sufijos son "-ate" y "-ite". "-ate" se utiliza cuando el átomo central se encuentra en un estado de oxidación superior, mientras que "-ite" se utiliza para el estado de oxidación inferior.
• el prefijo "per" se utiliza cuando el átomo de halógeno central está en su estado de oxidación más alto, mientras que "hypo" se utiliza cuando está en su estado de oxidación más bajo.

Unos cuantos ejemplos aclararían estas reglas:

1. Sulfato $(\ce{SO4^2-})$ y el sulfito $(\ce{SO3^2-})$ : ambos son aniones de azufre y oxígeno, pero en el sulfato, el azufre tiene un estado de oxidación más alto en comparación con el del sulfito. Un caso similar se aplica al nitrato, al nitrito y al fosfato, al fosfito.
2. Hipoclorito $\ce{(ClO^-)}$ , clorita $\ce{(ClO2^-)}$ , clorato $\ce{(ClO3^-)}$ , perclorato $\ce{(ClO4^-)}$ : tienen cloro en números de oxidación crecientes. Existen series similares para otros halógenos (excepto el flúor).

Por supuesto, hay muchos más aniones poliatómicos en la química, pero estos iones son relevantes para nuestra discusión a un nivel elemental.