Nomenclatura inorgánica II (ácidos y sales)

Un ácido inorgánico es una sustancia molecular que, en solución acuosa, libera uno o más iones hidrógeno $H^+$. Su fórmula contiene hidrógeno con E.O. $+1$ unido a un anión o a una estructura oxigenada.

Desde el punto de vista experimental, las soluciones ácidas tienen sabor agrio y son corrosivas. En la nomenclatura inorgánica clásica, los ácidos se dividen en dos grandes grupos:

• Hidrácidos: binarios, formados por hidrógeno y un no metal de los grupos VIA o VIIA.
• Oxácidos u oxoácidos: ternarios, formados por hidrógeno, un no metal o metal de transición con E.O. alto, y oxígeno.

1.1 Hidrácidos

Los hidrácidos son compuestos binarios formados por hidrógeno ($H^{+1}$) y un no metal:

• Del grupo VIIA: $F, Cl, Br, I$, que actúan con E.O. $-1$.
• Del grupo VIA: $S, Se, Te$, que actúan con E.O. $-2$.

En estado gaseoso se nombran como compuestos binarios:

$$\text{nombre del no metal con terminación “-uro”} + \text{de hidrógeno}$$

En solución acuosa se nombran como ácidos:

$$\text{ácido} + \text{raíz del no metal} + \text{“-hídrico”}$$

Ejemplos:

Es importante distinguir:

$$H_2S(g): \text{sulfuro de hidrógeno}$$

$$H_2S(ac): \text{ácido sulfhídrico}$$

El estado físico o la condición acuosa no es un detalle menor: cambia el nombre.

1.2 Oxácidos u oxoácidos

Los oxácidos son compuestos ternarios formados por:

$$H_nEO_m$$

donde $E$ es normalmente un no metal, aunque también puede ser un metal de transición con E.O. alto, como $Cr$ o $Mn$.

Se obtienen por reacción entre un anhídrido y agua:

$$\text{anhídrido} + \text{agua} \rightarrow \text{oxácido}$$

Ejemplos:

$$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$$

$$N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3$$

$$CO_2 + H_2O \rightarrow H_2CO_3$$

El nombre tradicional de un oxácido se construye así:

$$\text{ácido} + \text{prefijo} + \text{raíz del elemento central} + \text{sufijo}$$

Los sufijos dependen del estado de oxidación del elemento central:

• Si el elemento tiene dos E.O. comunes:

  • menor E.O. → sufijo -oso
  • mayor E.O. → sufijo -ico

• Si el elemento tiene cuatro E.O. comunes, como los halógenos $Cl, Br, I$:

  • menor E.O. → prefijo hipo- y sufijo -oso
  • segundo E.O. → sufijo -oso
  • tercer E.O. → sufijo -ico
  • mayor E.O. → prefijo per- y sufijo -ico

En la escalera del cloro se observa la lógica completa:

Para el bromo y el yodo se aplica la misma lógica.

Otros oxácidos importantes:

Cómo deducir la fórmula de un oxácido

Para escribir la fórmula de un oxácido conviene plantear la neutralidad eléctrica:

$$n(+1) + E.O.(E) + m(-2) = 0$$

donde:

• $n$ es el número de hidrógenos.
• $m$ es el número de oxígenos.
• $E.O.(E)$ es el estado de oxidación del elemento central.

Para la mayoría de no metales:

• Si el E.O. del elemento central es par, el ácido suele llevar 2 hidrógenos.
• Si el E.O. es impar, suele llevar 1 hidrógeno.

Ejemplo: azufre con E.O. $+6$

$$2(+1) + 6 + m(-2) = 0$$

$$2 + 6 - 2m = 0$$

$$m = 4$$

Fórmula: $H_2SO_4$, ácido sulfúrico.

Ejemplo: nitrógeno con E.O. $+5$

$$1(+1) + 5 + m(-2) = 0$$

$$m = 3$$

Fórmula: $HNO_3$, ácido nítrico.

Excepción importante: el boro, fósforo, arsénico y antimonio forman sus ácidos más comunes con 3 hidrógenos, porque sus anhídridos se hidratan con tres moléculas de agua.

$$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$$

$$B_2O_3 + 3H_2O \rightarrow 2H_3BO_3$$

Por eso el ácido fosfórico es $H_3PO_4$ y no $HPO_3$.

Una sal es un compuesto iónico formado por un catión y un anión. Por eso, antes de formular y nombrar sales debes dominar los iones.

2.1 Cationes

Los cationes son especies químicas con carga positiva. La mayoría provienen de metales ionizados.

Para metales con E.O. fijo, se usa el nombre del metal sin indicar carga:

• $Na^+$: ion sodio
• $Ca^{2+}$: ion calcio
• $Al^{3+}$: ion aluminio

Para metales con E.O. variable, se usan dos nomenclaturas:

• Tradicional: sufijos -oso para el menor E.O. y -ico para el mayor.
• Stock: número romano entre paréntesis.

También existen cationes poliatómicos, como el ion amonio:

$$NH_4^+$$

El ion amonio es muy importante en sales como el sulfato de amonio, $(NH_4)_2SO_4$.

2.2 Aniones derivados de hidrácidos

Un ácido hidrácido libera sus hidrógenos como $H^+$ y genera un anión monoatómico con carga negativa.

Regla de nomenclatura:

• Ácido con terminación -hídrico → anión con terminación -uro.

Ejemplo:

$$H_2S(ac) \rightarrow 2H^+ + S^{2-}$$

Ácido sulfhídrico → anión sulfuro.

2.3 Aniones derivados de oxácidos

Cuando un oxácido pierde todos sus hidrógenos como $H^+$, genera un anión poliatómico oxigenado.

Regla de nomenclatura:

• Ácido con sufijo -oso → anión con sufijo -ito.
• Ácido con sufijo -ico → anión con sufijo -ato.
• Los prefijos hipo- y per- se conservan.

Ejemplo:

$$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$$

Ácido nítrico → anión nitrato.

$$HNO_2 \rightarrow H^+ + NO_2^-$$

Ácido nitroso → anión nitrito.

Tabla de aniones oxigenados frecuentes:

2.4 Aniones ácidos

Cuando un ácido tiene más de un hidrógeno, puede liberar solo una parte de ellos. En ese caso se obtiene un anión ácido, que todavía contiene hidrógeno.

Ejemplos con $H_2CO_3$:

$$H_2CO_3 \rightarrow HCO_3^- + H^+$$

El anión $HCO_3^-$ se llama:

• carbonato ácido
• hidrogenocarbonato
• bicarbonato

Ejemplo con $H_2SO_4$:

$$H_2SO_4 \rightarrow HSO_4^- + H^+$$

El anión $HSO_4^-$ se llama:

• sulfato ácido
• hidrogenosulfato
• bisulfato

Ejemplo con $H_2SO_3$:

$$H_2SO_3 \rightarrow HSO_3^- + H^+$$

El anión $HSO_3^-$ se llama:

• sulfito ácido
• hidrogenosulfito
• bisulfito

Ejemplo con $H_3PO_4$:

$$H_3PO_4 \rightarrow H_2PO_4^- + H^+$$

$$H_3PO_4 \rightarrow HPO_4^{2-} + 2H^+$$

Los aniones son:

• $H_2PO_4^-$: dihidrogenofosfato
• $HPO_4^{2-}$: hidrogenofosfato

Una sal es un compuesto iónico formado por un catión y un anión. En general:

$$\text{sal} = \text{catión} + \text{anión}$$

Las sales se obtienen, entre otras formas, por neutralización entre un ácido y una base:

$$\text{ácido} + \text{base} \rightarrow \text{sal} + \text{agua}$$

Ejemplo:

$$HCl(ac) + NaOH(ac) \rightarrow NaCl(ac) + H_2O(l)$$

Si el ácido tiene varios hidrógenos, la neutralización puede ser total o parcial:

$$H_2SO_3(ac) + KOH(ac) \rightarrow KHSO_3(ac) + H_2O(l)$$

$$H_2SO_3(ac) + 2KOH(ac) \rightarrow K_2SO_3(ac) + 2H_2O(l)$$

En el primer caso, solo se reemplazó un hidrógeno del ácido; se formó una sal ácida. En el segundo, se reemplazaron todos los hidrógenos; se formó una sal neutra.

3.1 Sales haloideas

Las sales haloideas provienen de un hidrácido. Están formadas por un catión, normalmente metálico, y un anión monoatómico terminado en -uro.

Nomenclatura:

$$\text{aníon-uro} + \text{de} + \text{catión}$$

Si el catión tiene E.O. variable, se aplica la nomenclatura tradicional o de Stock.

3.2 Sales oxisales

Las sales oxisales provienen de un oxácido. Contienen un catión y un anión poliatómico oxigenado.

Nomenclatura:

$$\text{nombre del anión} + \text{de} + \text{nombre del catión}$$

Tabla de ejemplos importantes:

3.3 Procedimiento para formular sales

Este procedimiento evita la mayoría de errores.

1. Escribe el catión y el anión con sus cargas.
2. Coloca como subíndice del catión la carga del anión.
3. Coloca como subíndice del anión la carga del catión.
4. Si el anión es poliatómico y le corresponde subíndice mayor que 1, escríbelo entre paréntesis.
5. Simplifica si es posible.

Ejemplo 1: sulfato férrico

• Catión: $Fe^{3+}$
• Anión: $SO_4^{2-}$

Cruzando cargas:

$$Fe_2(SO_4)_3$$

Ejemplo 2: bromato ferroso

• Catión: $Fe^{2+}$
• Anión: $BrO_3^-$

Cruzando cargas:

$$Fe(BrO_3)_2$$

Ejemplo 3: nitrato de bario

• Catión: $Ba^{2+}$
• Anión: $NO_3^-$

$$Ba(NO_3)_2$$

Ejemplo 4: sulfato de amonio

• Catión: $NH_4^+$
• Anión: $SO_4^{2-}$

$$(NH_4)_2SO_4$$

3.4 Sales ácidas, básicas, dobles e hidratadas

Además de la clasificación en haloideas y oxisales, las sales pueden clasificarse según su composición.

Sales neutras

No contienen hidrógenos ácidos ni hidroxilos básicos.

Ejemplos:

• $NaCl$
• $KNO_3$
• $Fe_2(SO_4)_3$

Sales ácidas

Conservan uno o más hidrógenos provenientes del ácido. Solo pueden formarse a partir de ácidos polipróticos, es decir, ácidos con más de un hidrógeno.

Ejemplos:

Un ácido como el $HCl$ no forma sal ácida porque solo posee un hidrógeno.

Sales básicas

Conservan uno o más hidroxilos provenientes de la base.

Ejemplo:

• $Al(OH)CO_3$: carbonato básico de aluminio.

Sales dobles

Contienen más de un catión reemplazando los hidrógenos del ácido.

Ejemplos:

• $NaKSO_4$: sulfato de sodio y potasio.
• $CuFeS_2$: sulfuro de cobre y hierro.

Sales hidratadas

Contienen moléculas de agua en su estructura cristalina.

Ejemplos:

• $CaCl_2·2H_2O$: cloruro de calcio dihidratado.
• $CuSO_4·5H_2O$: sulfato cúprico pentahidratado.