NOTAS SOBRE LENGUAJE QUÍMICO. UNA VISIÓN DE LA NOMENCLATURA QUÍMICA INORGÁNICA.

Profesor:  OSCAR MALTÉS PÉREZ,  M. Cs.

"El químico debe usar una nomenclatura y un lenguaje carente de ambigüedades y químicamente aceptable". 

La enorme cantidad de compuestos que maneja la química hace imprescindible la existencia de un conjunto de reglas que permitan nombrar de igual manera en todo el mundo científico un mismo compuesto. De no ser así, el intercambio de información sobre química entre unos y otros países sería de escasa utilidad.

La formulación de un compuesto, al igual que su nomenclatura (esto es, la transcripción de su fórmula en términos del lenguaje ordinario), se rige por unas determinadas normas que han sido retocadas en los últimos años con el único propósito de conseguir un lenguaje químico lo más sencillo y a la vez general posible. Un organismo internacional, la I.U.P.A.C. (International Union of Pure and Applied Chemistry), encargado de tales menesteres, ha dictado unas reglas para la formulación y nomenclatura de las sustancias químicas.

Antes de proceder al estudio de tales reglas para cada tipo de compuesto es preciso conocer perfectamente los símbolos de los diferentes elementos químicos, base de esta forma de expresión. Una memorización previa de todos ellos resulta, pues, imprescindible. 

La fórmula química de un compuesto dado, además de indicar los elementos que lo constituyen, proporciona la relación numérica en que intervienen sus respectivos átomos (o iones). Tales números están relacionados con el de enlaces posibles de unos átomos (o iones) con otros y dan idea de la capacidad de combinación de los elementos en cuestión.

NÚMERO DE OXIDACIÓN.

De forma general y a efectos de formulación, a cada elemento dentro de un compuesto se le asigna un número positivo o negativo denominado índice, número o grado de oxidación. Dicho índice, que puede considerarse como el número de electrones perdidos o ganados en el ion correspondiente (en el supuesto de que todos los compuestos fueran iónicos) tiene, no obstante, un carácter fundamentalmente operativo. Ver  Tabla  1.

Cuando se analiza con detenimiento se advierte la existencia de ciertas relaciones entre el índice de oxidación de un elemento y su posición en el sistema periódico de modo que es posible deducir las siguientes reglas básicas:

a)	Los elementos metálicos tienen índices de oxidación positivos.

b)	Los elementos no metálicos pueden tener índices de oxidación tanto positivos como negativos.

c)	El índice de oxidación positivo de un elemento alcanza como máximo el valor del grupo (columna) al que pertenece dentro del sistema periódico. En el caso de que tome otros valores, éstos serán más pequeños, soliendo ser pares o impares según el grupo en cuestión sea par o impar.

d)	El índice de oxidación negativo de un elemento viene dado por la diferencia entre ocho y el número del grupo al que pertenece dentro del sistema periódico.

Es preciso aclarar que estos números se asignan a los diferentes elementos cuando se hallan formando un compuesto. El índice de oxidación de un elemento sin combinar es cero.

Al igual que sucedía con los símbolos, los números de oxidación deben memorizarse, puesto que junto con aquéllos constituyen los elementos básicos de toda la formulación química. Es conveniente hacerlo por grupos de elementos con igual índice de oxidación, ya que cuando elementos diferentes actúan con idénticos índices de oxidación, dan lugar a fórmulas totalmente análogas.

COMPUESTOS BINARIOS.
 
ASPECTOS GENERALES

Se denominan compuestos binarios aquellos que resultan de la combinación de dos elementos; por tal razón en sus fórmulas intervendrán tan sólo dos símbolos. Para fijar tanto el orden en el que éstos han de escribirse como en el que habrán de leerse, la I.U.P.A.C. ha tomado como base la siguiente secuencia de los diferentes elementos:

Metales, B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, I, Br, Cl,  O, F.

FORMULACIÓN

Para formular un compuesto binario se escribe en primer lugar el símbolo del elemento que se encuentra más a la izquierda en la anterior secuencia y a continuación el del otro. 

El número de oxidación del primer elemento, prescindiendo de su signo, se coloca como subíndice del símbolo del segundo elemento y viceversa, utilizando cifras de la numeración ordinaria. 

Si uno de ellos o ambos coinciden con la unidad se omiten. Si uno es múltiplo del otro se dividen ambos por el menor y los resultados correspondientes se fijan como subíndices definitivos.

NOMENCLATURA

El nombre de cualquier compuesto binario se establece citando en primer lugar y en forma abreviada el elemento situado en la fórmula más a la derecha seguido de la terminación -uro (excepto los óxidos); a continuación se nombra el elemento de la izquierda precedido de la preposición de. En el caso de que dicho elemento pueda actuar con distintos índices de oxidación se escribirá a continuación en números romanos y entre paréntesis, aquél con el cual interviene en la formación del compuesto (salvo el signo).

Otra forma de nomenclatura para los compuestos binarios, aceptada asimismo por la I.U.P.A.C., consiste en expresar el número de átomos de cada molécula, o lo que es lo mismo, sus subíndices, mediante los prefijos mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, etc. para los números 1, 2, 3, 4, 5, etc.

A propósito de los óxidos cabe señalar una cuestión que es de aplicación general para todo tipo de compuesto químico. Al igual que sucede con los átomos, la condición de molécula o de agrupación iónica equivalente lleva aparejada la neutralidad eléctrica. Por esta razón el número que resulta de la suma algebraica de los índices de oxidación de cada uno de los átomos que intervienen en la fórmula ha de ser igual a cero. Para conseguirlo los átomos de cada elemento han de intervenir en número suficiente como para que se compensen mutuamente los índices de oxidación.

1.	COMPUESTOS BINARIOS DEL OXÍGENO

Las combinaciones binarias del oxígeno con cualquier otro elemento del sistema periódico reciben el nombre de óxidos.

La nomenclatura y la formulación de estos compuestos se rige por las normas dictadas por la IUPAC y discutidas anteriormente.

2.	COMPUESTOS BINARIOS DEL HIDRÓGENO

Tanto la nomenclatura como la formulación de tales compuestos se rige por las normas generales. Estos compuestos son aquellos formados por la combinación de cualquier elemento químico con hidrógeno. De acuerdo al tipo de enlace que predomina se les separa en hídridos salinos o hidruros; hídridos volátiles e hidrácidos. 

2.1	HIDRUROS SALINOS o HIDRUROS

Son los compuestos formados por hidrógeno con número de oxidación (1) y un metal activo. Este último puede ser un metal del grupo IA (1) (alcalinos), del grupo IIA (2) (alcalinos térreos), excepto Be y Mg y algunos del grupo IIIA (13) incluyendo los lantánidos. El tipo de enlace que caracteriza a estos compuestos es de naturaleza iónica.

2.2	HÍDRIDOS VOLÁTILES

Estos compuestos se encuentran formados por hidrógeno con número de oxidación (+1) y los elementos con características no metálicas pertenecientes a los grupos IIIA (13), IVA (14), VA (15) y al oxígeno O del grupo VIA (16). Su enlace es de naturaleza covalente.

2.3	HIDRÁCIDOS

Es preciso hacer constar que las combinaciones binarias del hidrógeno con los elementos F, Cl, Br, I, S, Se, Te, que le siguen en la ordenación de la I.U.P.A.C., reciben el nombre especial de hidrácidos, pues tales compuestos, en solución acuosa, se comportan como ácidos. Por esta razón, cuando se hallan disueltos en agua se nombran anteponiendo la palabra ácido al nombre abreviado del elemento (que junto con el hidrógeno forma la combinación), al que se le añade la terminación hídrico. Los referidos elementos actúan en tal caso con su número de oxidación más bajo: 1 para los cuatro primeros y 2 para los tres últimos.

3.	SALES BINARIAS

Se las denomina en ocasiones genéricamente sales en uro, por ser ésta la terminación sistemática de su nombre. Son combinaciones iónicas de los no metales F, Cl, Br, I, S, Se, Te, con elementos metálicos. Tales elementos actúan con sus números de oxidación más bajo, esto es 1 para los cuatro primeros y 2 para los tres restantes. Tanto su formulación como su nomenclatura se ajusta estrictamente a las reglas generales dadas inicialmente.

COMPUESTOS SEUDOBINARIOS.
 
En química existen algunos compuestos que sin ser binarios se pueden asimilar a ellos por ser la combinación de un grupo poliatómico iónico, siempre fijo, y un ion variable de signo contrario. Los hidróxidos son los compuestos seudobinarios de mayor importancia.

1.	HIDRÓXIDOS

Un hidróxido está formado por la combinación del grupo hidroxilo o hidróxido OH con un ion positivo,  por lo general metálico. El grupo OH es un caso típico de ion poliatómico negativo y para los efectos de la nomenclatura se trata como si fuera un solo elemento con grado de oxidación (1), de ahí que los hidróxidos sean considerados como compuestos seudobinarios. Los hidróxidos se comportan químicamente como bases, es más, constituyen las bases típicas.

FORMULACIÓN

La formulación de tales compuestos se lleva a efecto escribiendo en primer lugar el elemento metálico y a continuación el radical hidroxilo o hidróxido entre paréntesis, si el subíndice que le corresponde es superior a la unidad. 

NOMENCLATURA

En cuanto a la nomenclatura, los hidróxidos se nombran anteponiendo la palabra hidróxido al nombre del metal que irá precedido de la preposición de. En el caso de que el metal pueda actuar con más de un grado de oxidación, se hará constar éste entre paréntesis de la forma habitual. La situación es, pues, semejante a la establecida para los compuestos binarios.

COMPUESTOS TERNARIOS.
 
Como su nombre indica, son compuestos formados por la combinación de tres elementos diferentes. En lo que sigue se consideran dos tipos distintos de compuestos ternarios: los oxiácidos y las sales ternarias u oxisales.

1.	OXIÁCIDOS

Son ácidos formados por la combinación de hidrógeno H, oxígeno O y otro elemento X, por lo general no metálico. Su fórmula típica es, pues, HaXbOc. los valores de los subíndices a, b y c dependen del número de oxidación del elemento no metálico.

En estos compuestos, el oxígeno actúa con índice de oxidación 2,  el hidrógeno con índice de oxidación 1, por lo que conocida la fórmula y teniendo en cuenta que el índice de oxidación resultante para una molécula ha de ser nulo, resulta sencillo determinar el número de oxidación correspondiente al elemento central X, que será siempre positivo.

FORMULACIÓN

El hecho de que los óxidos no metálicos al combinarse con el agua den oxiácidos, puede ser utilizado inicialmente para elaborar las fórmulas de éstos. Considerando el elemento genérico X (que representa a cualquiera de los no metales), que junto con el H y el O constituyen los oxiácidos, y suponiendo que actúa con todos los índices de oxidación positivos posibles, es posible formular los diferentes tipos de oxiácidos. 

NOMENCLATURA

Para nombrar los oxiácidos, la I.U.P.A.C. admite las reglas tradicionales, las cuales dan lugar a nombres que pueden resultar, en algún caso, familiares. Dichas reglas consisten básicamente en lo siguiente:

 Al nombre abreviado del elemento central X se le antepone la palabra ácido y se le hace terminar en -oso o en -ico, según que dicho elemento actúe con el índice de oxidación menor o mayor respectivamente. 

Esta regla, que es válida únicamente para el caso de que el elemento posea dos diferentes grados de oxidación positivos, puede extenderse al caso de que tenga cuatro, sin más que combinar los prefijos hipo- y per- con los sufijos -oso e -ico de la siguiente manera:

ácido hipo ............. oso para el grado de oxidación                                              	más bajo
ácido                .............     oso	para el inmediato superior
ácido                .............     ico	para el siguiente
ácido    per       .............     ico	para el grado de oxidación  más alto

Por otra parte, cuando de un mismo óxido resultan varios ácidos por adición de un número diferente de moléculas de agua, para diferenciarlos, se les añade el prefijo meta- u orto-, según su contenido en agua sea el menor (una molécula de agua) o el mayor (tres moléculas de agua), respectivamente y en al caso de los ácidos formados por fósforo, antimonio y arsénico, también sus óxidos no metálicos pueden reaccionar con dos molécula de agua en este caso se añade el prefijo piro-.

2.	OXISALES

Resultan de la sustitución del hidrógeno en los oxiácidos por átomos metálicos. 

Al igual que las sales binarias son compuestos iónicos. 

El ion positivo o catión es un ion monoatómico metálico, pero a diferencia de aquéllas, el ion negativo o anión es un ion poliatómico, esto es, una agrupación de átomos con exceso de carga negativa. 

Si, para los efectos de formulación y nomenclatura dicho grupo se considera como si fuera un elemento, las cosas se simplifican mucho, pues se procede prácticamente como si se tratara de un compuesto binario del catión y del anión.

La fórmula del anión se obtiene haciendo perder a la del ácido sus átomos de hidrógeno y asignándole por consiguiente igual número de cargas negativas. 

En cuanto al nombre,  se  obtiene  cambiando    la  terminación    -oso del ácido por -ito y la -ico por -ato y sustituyendo la palabra ácido por la de ion. Los prefijos, si los hubiere, permanecen inalterados. Si se desea proceder utilizando la nomenclatura sistemática bastará anteponer al nombre del ácido la palabra ion y suprimir de hidrógeno. 

FORMULACIÓN

Para formular las oxisales se escribe primero el símbolo del elemento metálico y a continuación el anión sin hacer explícita su carga. Seguidamente se escriben como subíndices los respectivos números de oxidación intercambiados, como si se tratara de un compuesto binario (se considera como número de oxidación del anión su carga eléctrica).

NOMENCLATURA

El nombre de las oxisales se forma anteponiendo el del anión poliatómico correspondiente al del elemento metálico, precedido de la preposición de y seguido del número de oxidación en el caso de que el metal pueda actuar con más de uno.

TABLA 1.  ÍNDICE, GRADO O NÚMERO DE OXIDACIÓN DE LOS ELEMENTOS MÁS COMUNES.

METALES	
+1	+2	+3	+4	
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Ag
Au
Hg
Tl
Cu

	Be
Mg
Ca
Sr
Ba
Ra
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Pd
Pt
Zn
Cu
Cd
Sn
Pb
Hg

	Al
Ga
In
Tl
Au
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Mo
Y
Ru
Os
Bi	Ti
V
Mn
Tc
Re
Os
Pd
Pt
Ge
Sn
Pb	

NO METALES	
+1	+2	+3	+4	+5	+6	+7	
Cl 
Br 
I 
N
H	C
Si
N	B 
N 
P 
As 
Sb 
Cl 	C 
Si 
Ge
N
S 
Se 
Te 	N 
P 
As 
Sb 
Cl 
Br 
I 
V 
	S 
Se 
Te 
Cr 
Mo 
W 
Tc 
Re 
	Cl 
I 
Mn 
Tc 

NO METALES	
1	2	3	4	
F
Cl
Br
I
N

H*

O*	O
N
S
Se
Te	N
P
As
Sb	C
Si
Ge	

(*)  En  este  caso, los elementos H y O usan estos números de oxidación sólo en algunos elementos, los hidruros y peróxidos, respectivamente.

()  Los elementos marcados con este símbolo y con los números de oxidación correspondiente forman oxiácidos.