Elementos y Compuestos Químicos

Ingeniería (E) Química 2009

COMPUESTOS QUÍMICOS

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Elementos y Compuestos Químicos

Los elementos son los componentes elementales de la materia.  El Hidrógeno, el Carbono, el Fósforo, son parte de más de 100 conocidos, de los cuales, unos 90 son naturales.

El símbolo químico es la representación de los elementos químicos.  Estos símbolos fueron asignados internacionalmente por convenios.  Corresponden a las letras mayúsculas de sus nombres latinos.  Ejemplos, potasio (K) de kalium, fósforo (P) de phosphörus, azufre (S) de sulfur, etc.  En el caso de nombres que comienzan con la misma letra, se agrega una segunda en minúsculas, por ejemplo, argentum para plata (Ag), aurum para oro (Au), etc.

Un compuesto es una sustancia formada por 2 o más átomos distintos.  Se puede mencionar el agua, dióxido de carbono, ADN, etc.  Por ser una parte integral de la materia, también se define una unidad de un compuesto como molécula.

La fórmula es la representación de un compuesto.  Indica los elementos que lo constituyen el número de átomos de cada uno de ellos.  Por ejemplo, el CaCO3.  Esta fórmula indica que el compuesto está formado por los átomos de calcio (Ca), carbono C y oxígeno (O).  Los subíndices indican el número de átomos de cada elemento constituyente de este compuesto.

Construcción de Fórmulas.  Estados de Oxidación.  Valencia.

Las investigaciones de laboratorio permitían comprobar que es posible encontrar la fórmula de un compuesto a partir de los resultados experimentales.  En nuestro caso nos limitaremos a “construir” la fórmula utilizando los llamados estados de oxidación de los elementos o cargas de sus iones.

Todos los elementos tienen una cierta capacidad para combinarse entre ellos.  Una forma de expresar esta capacidad es asignando a los elementos ciertos números arbitrarios que permiten distinguir entre varios compuestos formados por los mismos elementos (valencia).  Estos números arbitrarios permiten asignar a cada elemento, cuando se combina, un valor algebraico.  Algunos elementos solo tienen valores algebraicos positivos, como los metales y otros, valores algebraicos negativos, como los no metales (éstos también pueden tener valores positivos) o estado o número de oxidación, e.o..

Las siguientes reglas indican el uso de los estados (o números) de oxidación (e.o.) de los elementos:

• el estado de oxidación de los elementos no combinados es cero.  Por ejemplo, el cobre metálico (Cu0).
• el e.o. del oxígeno es 2-.  Por ejemplo, en el H2O.
• el e.o. del hidrógeno es 1+, excepto cuando está combinado con algún metal, en cuyo caso es 1-.   Por ejemplo, en el H2O es 1+ y en el NaH es 1-.
• el e.o. de un ion es igual a la carga del ion.  Por ejemplo, el e.o. del ion Zn2+ es 2+ y el e.o. del ion nitrato, NO3-, es 1-.
• la suma de los e.o. de un compuesto neutro es cero.  Por ejemplo, en el H2O:  2H (2+1) + O (2-) = 0.
• la suma de los e.o. de un ion poliatómico es igual a la carga el ion.  Por ejemplo, en el ion hipoclorito, ClO-:  Cl (1+) + O (2-) = 1-.

Los compuestos inorgánicos se agrupan en dos grandes categorías de acuerdo con el número de elementos que los forman: compuestos binarios y terciarios.  Se considerará aparte el tercer grupo de los compuestos de coordinación.

Para escribir la fórmula de un compuesto se indica primero la parte electropositiva (o menos electronegativa) y luego la parte electronegativa.  Y para nombrarlos, se sigue el orden inverso.

La figura ilustra esta regla, la cual en muchos casos es solo formal, puesto que no es posible separar realmente un compuesto en dos partes con cargas eléctricas, excepto en el caso de los compuestos formados por iones.  En general, decimos que un elemento es electropositivo cuando forma iones positivos y es electronegativo cuando forma iones negativos.  Los metales son electropositivos y los no metales son electronegativos.

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Elementos de Nomenclatura de Química Inorgánica

Al comenzar el estudio de los conceptos básicos de la Química es necesario disponer de algunos conocimientos que nos permitan nombrar los principales compuestos.  Desde el punto de vista de la nomenclatura, los compuestos se dividen en dos clasificaciones generales:

• los compuestos orgánicos (compuestos del carbono)
• los compuestos inorgánicos

Las que analizaremos a continuación se refieren a los compuestos inorgánicos.  Antiguamente las sustancias recibían nombres basados en la observación de sus características mas llamativas.  Muchos nombres antiguos siguen aún siendo empleados en algunos medios.  Estos nombres antiguos se conocen como nombres comunes o clásicos.  El sistema moderno para nombrar las sustancias químicas está basado en la composición elemental de éstas.

La nomenclatura moderna o sistemática se basa en un sistema internacional (IUPAC:  Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) de reglas establecidas.

Compuestos Binarios

Los compuestos binarios son aquellos formados por dos elementos diferentes.  Los compuestos binarios se pueden separar en:

• compuestos oxigenados.
• compuestos hidrogenados.
• sales y compuestos tipo sales.

Para determinar la fórmula de un compuesto binario utilizando los estados de oxidación, se basa en el siguiente procedimiento:

Este procedimiento está basado en la igualdad de los valores positivos y negativos (en el sentido algebraico) consiste en colocar como subíndice de cada elemento el valor absoluto del e.o.  Si los e.o. son de igual valor absoluto, ambos subíndices no se colocan.  Además el subíndice 1 no se expresa.

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