A simple vista, cuando a uno le hablan de formulación puede pensar que eso es una tontería.

Tantos nombrecitos y formulitas y numeritos que vienen y van.

Pero tampoco hay que darle tantas vueltas.

Simplemente los compuestos químicos necesitan tener nombres y poder ser representados de forma más o menos comprensible para todos.

El propósito que tiene la formulación es que podamos saber la fórmula de un compuesto, a partir de su nombre, y viceversa.

Al principio, esto no era tan fácil, porque cada uno llamaba a las cosas más o menos por el nombre que le parecía, pero gracias a la I.U.P.A.C. (siglas en inglés de Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) ahora tenemos unos sistemas de nomenclatura uniformes.

¿Y todo esto a qué viene?

La cosa es que los átomos no se juntan entre sí por arte de magia.

Se juntan porque juntos están mejor.

Harry Potter tiene 3 monedas y Spiderman tiene 5 monedas, se juntan y tienen 8 monedas para comprar una pizza juntos.

Pues igual pasa con los átomos y sus electrones, solo que ellos no lo hacen para comprar pizza, sino para tener más estabilidad.

Los átomos aspiran a completar su capa de valencia, y para eso pues hacen negocios entre ellos, formando distintos compuestos.

Dos átomos de hidrógeno se juntan con un átomo de oxígeno para formar el agua.

Y para escribir la fórmula y entenderla pues ponemos símbolos y números.

La pregunta es:

¿Quién y cuántos de cada?

Así, sería por ejemplo el agua, que se escribe como H2O.

Dos átomos de hidrógeno se han juntado con un átomo de oxígeno, está claro.

Es así de fácil.

La única cosita complicada es que depende de quién se junte con quién, tenemos distintos tipos de compuestos.

Para eso hay que saber cuántas “monedas” puede estar dispuesto a compartir cada átomo.

Esas “monedas” se llaman números de oxidación o valencias, y representan el número de electrones que intervienen en el enlace químico.

Un mismo átomo puede hacer distintos tipos de negocio:

  • Ganar dos electrones
  • Perder dos electrones
  • Ganar 3 electrones
  • Perder 1 electrón
  • En definitiva: ganar, perder o compartir electrones.

Pues eso es lo que se conoce como número de oxidación: +1, +2, +3, -1, -2 …

Este número será positivo si el átomo pierde electrones y será negativo cuando los gane.

Cada elemento, por su naturaleza, es más propenso a jugar siempre con los mismos números de oxidación.

El hierro por ejemplo tiene números de oxidación +2 y +3, porque cuando hace negocios con otros átomos, suele hacerlo cediendo 2 o 3 electrones.

Aquí puedes ver los más comunes:

¿Tengo que aprenderme los números de oxidación de memoria?

Pues sí.

Pero aquí te he hecho una tabla de números de oxidación ordenada para que te sea de ayuda.

¿Cómo funciona esto de los negocios químicos?

Cuando un elemento se une con otro, expresamos la fórmula colocando el elemento más electronegativo a la derecha e intercambiamos los números de oxidación, de manera que el número de oxidación de un elemento será el subíndice de otro.

En este caso se han unido el oxígeno y el aluminio, y así es como han decidido hacer el negocio:

  • El aluminio cede 3 electrones.
  • El oxígeno toma 2 electrones.

Y así los dos se encuentran más contentos, porque se quedan con 6 electrones en su capa de valencia (el Al ha dado 3 que le sobraban y el O ha tomado 2 que le faltaban).

No debes confundir el significado de los subíndices. Aunque vengan del número de oxidación, que es el número de electrones que ponen en juego al unirse, lo que representan los subíndices es la cantidad de átomos de cada elemento.

A la hora de leer esos subíndices, lo haremos con prefijos numerales griegos (mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, octa... ) para indicar el número de cada tipo de átomo que posee el compuesto.

La molécula del ejemplo anterior, Al2O3, se leería como trióxido de dialuminio, teniendo en total 5 átomos (3 de O y 2 de Al), de los cuáles:

  • El aluminio aporta 2 x 3 = 6 electrones.
  • El oxígeno toma 3 x 2 = 6 electrones.

Y así el negocio es perfecto.

Una cosita más que hay que saber es que cuando los subíndices se pueden simplificar manteniendo números enteros, lo hacemos:

Se simplifican los subíndices y nos queda:

Este en teoría se leería como dióxido de monoazufre, pero el prefijo mono se suele omitir, y queda en este caso como dióxido de azufre.

Los compuestos que se forman, se categorizan según el número y tipo de elementos que se juntan para hacer el negocio.

Compuestos binarios

Son la combinación más sencilla, en la que se juntan dos elementos.

Agua (H2O) y sal común (NaCl) son dos ejemplos de compuestos binarios.

Dentro de esta categoría tenemos varios casos:

Óxidos básicos

Combinación binaria en la que participa el oxígeno y un metal.

Este tipo de negocios funciona así:

  • El oxígeno actúa con número de oxidación -2 (gana dos electrones en el negocio).
  • El metal actúa con número de oxidación positivo (pierde electrones).

Por eso, las fórmulas de los óxidos básicos tendrán una forma tal que M2Ox

Con los metales alcalinos (la primera columna de la tabla periódica) serán bastante simples, ya que todos tienen número de oxidación +1 (ceden un electrón que le sirve al otro para ellos estar mejor).

  • Li2O - óxido de litio
  • Na2O - óxido de sodio
  • K2O - óxido de potasio
  • Rb2O - óxido de rubidio

Observa que, como en este caso los metales aportan 1 electrón pero el oxígeno quiere 2, tiene que haber 2 átomos del metal y 1 átomo de oxígeno, de manera que todo el mundo está contento.

Con los metales alcalinotérreos (la segunda columna de la tabla), será igual de fácil, ya que todos tienen número de oxidación +2.

Lo único a tener en cuenta es que se simplifican los subíndices.

Be2O2 se escribe como BeO - óxido de berilio.

Igual con el resto, que serían: MgO, CaO, SrO...

Los metales de transición (todos los grupos del centro de la tabla) tienen números de oxidación más variados, pero no pasa nada, se ponen y punto.

Ejemplo, un óxido formado por plata y oxígeno.

ElementoNúmeros de oxidación
Ag+1
O-2

Pues la fórmula sería Ag2O y ya está.

O también puede haber varias posibilidades para el mismo elemento:

ElementoNúmeros de oxidación
Fe+2, +3
O-2

Pues en este caso se pueden formar dos compuestos distintos:

  • El Fe2O3 - cuando el Fe actúa aportando 3 electrones.
  • El Fe2O2 simplificado a FeO - cuando el Fe actúa aportando 2 electrones..

Óxidos ácidos

En este caso, se junta el oxígeno con un no metal (esos elementos que están en la parte derecha de la tabla).

Así, por ejemplo puede juntarse el nitrógeno (+5) con el oxígeno (-2):

N5O2 - dióxido de nitrógeno

No participan los del grupo 17, porque esos forman otro tipo que se llaman los haluros de oxígeno.

Haluros de oxígeno

Combinación binaria de halógenos (grupo 17 de la tabla) y oxígeno.

Por ejemplo, el oxígeno (-2) con el cloro (+3) forma dicloruro de trioxígeno:

O3Cl2

La única cosita rara en este caso es, que cuando se mezcla con el flúor, el oxígeno actuará con número de oxidación +2, y el flúor -1.

Y se forma OF2 - difluoruro de oxígeno.

Peróxidos

Compuesto formado por un metal con dióxido, que es una molécula de dos oxígenos. Es decir, dos O (con nº de óxidación -1) se juntan como un O2 (-2). Y este dióxido se une a un metal.

Su estructura general es M2(O2)x, donde x es el número de oxidación con el que participa el metal.

Por ejemplo:

Li2O2

Importante: En los peróxidos solo se simplifican los subíndices cuando el oxígeno queda en el final con un número par debajo. Por eso en este caso no se simplifica, porque el O no quedaría con subíndice par.

Otro ejemplo, un peróxido de Bario (Ba +2), sería:

Ba2(O2)2 y se queda simplificado como BaO2 teniendo el oxígeno un subíndice par.

Así de simple.

Hidruros

Combinación binaria del hidrógeno con los elementos de los 15 primeros grupos de la tabla periódica.

En los hidruros el hidrógeno actúa con número de oxidación -1.

Por ejemplo:

El litio se junta con el hidrógeno formando hidruro de litio - LiH.

Otro ejemplo sería el AlH3 - trihidruro de aluminio, que es una sustancia peligrosa, un polvo blanquecino que se usa en la fabricación de explosivos, productos de pirotecnia e incluso como combustible de cohetes.

Y no tiene más, así de sencillo.

Haluros y anfigeauros de hidrógeno

Combinación binaria de hidrógeno con no metales, en concreto con anfígenos (grupo 16) o halógenos (grupo 17), que actúan con números de oxidación -2 y -1, respectivamente.

  • Grupo 16: Azufre (S), Selenio (Se) y Teluro (Te) actúa con -2
  • Grupo 17: Flúor (F), Cloro (Cl), Bromo (Br) y Iodo (I) actúa con -1

El hidrógeno actúa con número de oxidación +1.

Por ejemplo, el fluoruro de hidrógeno - HF o el sulfuro de hidrógeno - H2S.

El fluoruro de hidrógeno tiene muchísimas aplicaciones, se utiliza en la fabricación de herbicidas, refrigerantes, gasolina y productos farmacéuticos, entre otros.

Sales binarias

Ya sabes que la sal es un puñadito de puntos blancos que le echas a la comida cuando está sosa.

Pero aparte de eso, las sales como tal son una amplia familia de elementos químicos.

Son compuestos iónicos.

No todas las sales son grumitos blancos, como la sal de cocina (cloruro de sodio), de hecho se presentan en múltiples colores, como por ejemplo el amarillo del cromato de sodio.

Vamos a ver dos tipos principales de sales:

Sales binarias neutras

Combinación de un metal con un no metal, cada uno con su respectivo número de oxidación, por ejemplo:

BaF2 - difluoruro de bario.

AlBr3 - tribromuro de aluminio.

Sales binarias volátiles

Combinación de dos no-metales, como por ejemplo:

PBr3 - tribromuro de fósforo.

CS2 - disulfuro de carbono.

Compuestos ternarios

Formados por tres elementos.

Hidróxidos

Combinaciones ternarias donde interviene un OH- que se combina con cationes metálicos.

El grupo (OH-) actúa con número de oxidación -1, y el catión meálico es un ión positivo que está buscando electrones, actuando con su número de oxidación correspondiente.

A continuación vemos distintos ejemplos:

Ca(OH)2 - hidóxido de calcio.

Fe(OH)3 - trihidróxido de hierro.

Al(OH)3 - trihidróxido de aluminio.

Oxoácidos

Compuestos formados por hidrógeno, oxígeno y un elemento en el centro que suele ser un no metal o un elemento de transición.

Su estructura general es HaXbOc donde el hidrógeno actúa con número de oxidación +1, el oxígeno con número de oxidación -2, y el del elemento central lo averiguamos haciendo la cuenta:

$n\:=\:\dfrac{2c\:-\:a}{b}$

Por ejemplo el ácido carbonoso, que es H2CO3.

Donde el carbono actúa con número de oxidación:

$n\:=\:\dfrac{2c\:-\:a}{b}\:=\:\dfrac{6\:-\:2}{1}=+4$

Así de simple.

Nomenclaturas

Hasta ahora no he querido decirte nada de que hay distintas nomenclaturas porque no tenía ganas de molestarte.

Pero es una realidad y hay que aceptarla, en formulación química hay distintas nomenclaturas, es decir, distintas formas de llamar a los compuestos, siguiendo distintas reglas.

Nomenclatura de composición

Se utilizan prefijos numerales griegos (mono, di, tri, tetra, penta, hexa... ) para indicar el número de cada tipo de átomo que posee el compuesto. Ejemplos:

Nomenclatura tradicional

Indica el tipo de compuesto seguido del elemento acompañado de sufijos y/o prefijos que guardan relación con su nº de oxidación. La IUPAC la acepta para oxoácidos y oxisales, al igual que los nombres vulgares de otros compuestos.

Resumen

A continuación se muestran ejemplos con las nomenclaturas más usadas en cada tipo de compuesto.

Óxidos:

Haluros de oxígeno:

Peróxidos:

Hidruros:

Haluros y anfigeauros de hidrógeno:

Hidruros progenitores:

Sales binarias neutras:

Algunas de estas sales se pueden nombrar con la nomenclatura de sustitución, considerando que se hubieran sustituido todos los átomos de hidrógeno en los respectivos hidruros progenitores. (* Tetrayoduroplumbano, y Tribromuroalumano).

Sales binarias volátiles:

De la misma forma, se puede usar la nomenclatura de sustitución, a partir de sus hidruros progenitores. (* Tribromurofosfano, Trisulfuroarsano).

Compuestos pseudobinarios:

Hidróxidos:

Oxoácidos:

Oxisales neutras: