Función Química y Nomenclatura

¿Alguna vez te has preguntado cómo los químicos nombran tantos compuestos diferentes? La nomenclatura química es mucho más que nombres arbitrarios - ¡es un sistema diseñado para revelarnos la composición molecular!

Una función química es el conjunto de propiedades comunes que caracterizan a un grupo de sustancias, distinguiéndolas de otras. Los compuestos de una misma función contienen grupos funcionales similares que determinan su comportamiento en las reacciones.

En química inorgánica existen cuatro funciones principales:

• Función óxido
• Función ácido
• Función base
• Función sal

Los óxidos son combinaciones de elementos con oxígeno y se dividen en:

• Óxidos ácidos: Generalmente formados por no-metales con oxígeno. Forman ácidos al reaccionar con agua (Ejemplos: CO₂, SO₂, P₂O₅)
• Óxidos básicos: Formados por metales con oxígeno. Forman bases al reaccionar con agua (Ejemplos: CaO, Na₂O, ZnO)

💡 Para nombrar óxidos ácidos usamos prefijos como mono, di, tri, tetra, etc., que indican la cantidad de átomos de oxígeno, mientras que para óxidos con diferentes valencias usamos los sufijos -oso (menor valencia) e -ico (mayor valencia).

Nomenclatura de Óxidos

Cuando un elemento forma diferentes óxidos, necesitamos un sistema claro para distinguirlos. ¡Veamos cómo funciona!

Para los óxidos ácidos, si un elemento forma dos óxidos diferentes, utilizamos:

• Sufijo -oso: para la menor valencia (As₂O₃: óxido arsenioso)
• Sufijo -ico: para la mayor valencia (As₂O₅: óxido arsénico)

Si forma más de dos óxidos, añadimos prefijos como hipo- y per-:

Cl₂O: Óxido hipocloroso
Cl₂O₃: Óxido cloroso
Cl₂O₅: Óxido clórico
Cl₂O₇: Óxido perclórico

El nitrógeno forma varios óxidos importantes como N₂O (óxido nitroso), NO (óxido nítrico) y NO₂ (dióxido de nitrógeno).

Para los óxidos básicos (metálicos), el sistema es más simple:

• Si el metal tiene una sola valencia: "óxido de + nombre del metal" (Na₂O: óxido de sodio)
• Si tiene dos valencias posibles: sufijos -oso e -ico:

  FeO: Óxido ferroso (valencia 2)
  Fe₂O₃: Óxido férrico (valencia 3)
  Cu₂O: Óxido cuproso (valencia 1)
  CuO: Óxido cúprico (valencia 2)
  

💡 También es común usar el sufijo -ico para todos los óxidos de metal con una sola valencia (óxido sódico, potásico, cálcico, etc.)

Ácidos: Composición y Nomenclatura

Los ácidos son sustancias que tienen sabor agrio y enrojecen la tintura azul de tornasol. Este comportamiento químico distintivo los hace fundamentales en muchas reacciones.

Existen dos categorías principales de ácidos:

1. Hidrácidos: Combinaciones de hidrógeno con un no-metal

   • Se nombran como "ácido + nombre latino del no-metal + hídrico"
   • Ejemplos:
     • HF: Ácido fluorhídrico
     • HCl: Ácido clorhídrico
     • H₂S: Ácido sulfhídrico

2. Oxácidos: Combinaciones de hidrógeno, oxígeno y no-metal

   • Resultan de la reacción de óxidos ácidos con agua
   • Ejemplos:
     • SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (ácido sulfuroso)
     • SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (ácido sulfúrico)
     • P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄ (ácido fosfórico)

No todas las combinaciones de hidrógeno con no-metales se consideran ácidos. El agua (H₂O), el amoníaco (NH₃), la fosfina (PH₃) y otros compuestos similares no se clasifican como hidrácidos aunque contengan hidrógeno y no-metal.

💡 La nomenclatura de los oxácidos sigue la misma regla de los sufijos -oso e -ico según la valencia del no-metal. El óxido y el ácido derivado suelen tener el mismo nombre específico, como en el caso del ácido cloroso y el óxido cloroso.

Nomenclatura de Ácidos

La forma correcta de nombrar los ácidos te permite identificar fácilmente su composición. ¡Domina estas reglas y estarás un paso adelante!

Para los hidrácidos, la fórmula general es:

• Ácido + raíz latina del no-metal + hídrico
  • HF: Ácido fluorhídrico
  • HCl: Ácido clorhídrico
  • H₂S: Ácido sulfhídrico

Para los oxácidos, usamos sufijos que indican el estado de oxidación del elemento central:

• Ácido + raíz latina del no-metal + oso/ico
  • -oso: menor valencia
  • -ico: mayor valencia

Cuando un elemento forma más de dos ácidos, añadimos prefijos para diferenciarlos:

HClO: Ácido hipocloroso
HClO₂: Ácido cloroso
HClO₃: Ácido clórico
HClO₄: Ácido perclórico

También algunos metales forman oxácidos, como el cromo que forma el ácido crómico (H₂CrO₄) y el ácido dicrómico (H₂Cr₂O₇).

Para nombrar ácidos más complejos, usamos prefijos adicionales como orto-, meta-, y piro-:

• H₃PO₄: Ácido ortofosfórico
• HPO₃: Ácido metafosfórico
• H₄P₂O₇: Ácido pirofosfórico

💡 Puedes crear un ácido oxidando un no-metal como el azufre y disolviendo el gas producido (SO₂) en agua. El resultado será un ácido que enrojece el tornasol, confirmando sus propiedades ácidas (H₂SO₃).

Ácidos Importantes y su Nomenclatura

La química inorgánica utiliza una variedad de ácidos con nombres específicos que debes conocer. ¡Estos compuestos son fundamentales para muchas reacciones químicas!

Algunos ácidos tienen prefijos especiales que indican su estructura o composición:

• Orto-: Forma completamente hidratada (H₃BO₃: ácido ortobórico)
• Meta-: Forma deshidratada (HPO₃: ácido metafosfórico)
• Piro-: Unión de dos moléculas con pérdida de agua (H₄P₂O₇: ácido pirofosfórico)

Entre los oxácidos más importantes encontramos:

• Ácidos del azufre: H₂SO₄ (sulfúrico), H₂SO₃ (sulfuroso)
• Ácidos del nitrógeno: HNO₃ (nítrico), HNO₂ (nitroso)
• Ácidos del fósforo: H₃PO₄ (fosfórico), H₃PO₃ (fosforoso), H₃PO₂ (hipofosforoso)
• Ácidos del cloro: HClO₄ (perclórico), HClO₃ (clórico), HClO₂ (cloroso), HClO (hipocloroso)

Los ácidos del cromo también son importantes:

• H₂CrO₄: Ácido crómico
• H₂Cr₂O₇: Ácido dicrómico

Puedes comprobar experimentalmente la formación de ácidos quemando azufre para producir SO₂, luego disolverlo en agua y verificar su acidez con indicadores como el tornasol o la fenolftaleína.

💡 La reacción química para formar ácido sulfuroso es: S + O₂ → SO₂, seguida de SO₂ + H₂O → H₂SO₃. Este ácido cambiará el tornasol azul a rojo y no coloreará la fenolftaleína, confirmando su naturaleza ácida.

Bases o Hidróxidos

¿Sabías que las sustancias que usas para limpiar tu casa probablemente son bases? ¡Estas sustancias tienen propiedades opuestas a los ácidos!

Las bases o hidróxidos son compuestos con sabor alcalino (similar a cenizas o lejía) y tienen la capacidad de devolver el color azul al tornasol previamente enrojecido por ácidos.

Químicamente, las bases son combinaciones de un metal con el grupo funcional OH (hidroxilo). Podemos obtenerlas mediante la reacción entre un óxido básico y agua:

Na₂O + H₂O → 2NaOH (Hidróxido de sodio)
CaO + H₂O → Ca(OH)₂ (Hidróxido de calcio)
Al₂O₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃ (Hidróxido de aluminio)

Para nombrar los hidróxidos seguimos estas reglas:

• Para elementos con una sola base: "Hidróxido de + nombre del metal"
• Para elementos que forman más de un hidróxido, usamos los sufijos -oso (menor valencia) e -ico (mayor valencia):

  Fe(OH)₂: Hidróxido ferroso
  Fe(OH)₃: Hidróxido férrico
  CuOH: Hidróxido cuproso
  Cu(OH)₂: Hidróxido cúprico
  

Puedes verificar experimentalmente la formación de bases quemando magnesio para producir óxido de magnesio, que al disolverse en agua forma hidróxido de magnesio. Esta solución volverá rosa la fenolftaleína y cambiará el papel tornasol rojo a azul.

💡 Mientras los ácidos dan reacciones con indicadores que los vuelven rojos, las bases dan reacciones opuestas: colorean de rosa la fenolftaleína y vuelven azul el tornasol. Esta diferencia te ayudará a identificarlos fácilmente en el laboratorio.

Sales: Formación y Nomenclatura

Las sales son uno de los productos más comunes en reacciones químicas y están presentes en tu vida diaria, desde la sal de mesa hasta los fertilizantes.

Las sales resultan de la reacción entre ácidos y bases. Son combinaciones de un metal con un no-metal (y generalmente oxígeno), donde el hidrógeno del ácido ha sido sustituido por un metal. Ejemplos:

KOH + HCl → H₂O + KCl (Cloruro de potasio)
2NaOH + H₂SO₃ → H₂O + Na₂SO₃ (Sulfito de sodio)
3Ca(OH)₂ + 2H₃PO₄ → H₂O + Ca₃(PO₄)₂ (Fosfato de calcio)

La nomenclatura de las sales sigue estas reglas:

1. Para sales de hidrácidos $terminados en -hídrico$:

   • Cambiamos a terminación -uro
   • HCl → cloruro

2. Para sales de oxácidos:

   • Ácido terminado en -oso → sal terminada en -ito
   • Ácido terminado en -ico → sal terminada en -ato

Ejemplos:

• KClO: Hipoclorito de potasio (del ácido hipocloroso)
• NaClO₃: Clorato de sodio (del ácido clórico)
• Cu(NO₃)₂: Nitrato cúprico (del ácido nítrico)
• FeSO₄: Sulfato ferroso (del ácido sulfúrico)

Cuando un metal puede formar sales con diferentes valencias, se usan los sufijos -oso e -ico para distinguirlas:

• CuNO₃: Nitrato cuproso
• Cu(NO₃)₂: Nitrato cúprico

💡 Puedes verificar fácilmente la presencia de ciertos iones en sales mediante reacciones características. Por ejemplo, todos los cloruros forman un precipitado blanco al reaccionar con nitrato de plata. ¡Esta es la base de muchos análisis químicos!

Sales Ácidas e Iones

En la química no todo es blanco o negro. ¡Algunas sales mantienen parte de su acidez original!

Sales ácidas son aquellas donde no todos los hidrógenos del ácido original han sido sustituidos por metales. Se nombran añadiendo la palabra "ácido" o usando prefijos específicos:

• NaHCO₃: Carbonato ácido de sodio (o bicarbonato de sodio)
• KHSO₄: Sulfato ácido de potasio
• Na₂HPO₄: Fosfato monoácido de sodio (o fosfato disódico)
• NaH₂PO₄: Fosfato diácido de sodio (o fosfato monosódico)

Cuando los compuestos iónicos como ácidos, bases y sales se disuelven en agua, se descomponen formando iones (átomos o grupos de átomos con carga eléctrica). Este proceso se llama disociación:

HCl (en agua) → H⁺ + Cl⁻
H₂SO₄ (en agua) → 2H⁺ + SO₄²⁻
NaOH (en agua) → Na⁺ + OH⁻

Los iones positivos se llaman cationes y los iones negativos, aniones. Algunos ejemplos importantes:

Cationes:

• H⁺: Ion hidrógeno
• Na⁺: Ion sodio
• Fe²⁺: Ion ferroso
• Fe³⁺: Ion férrico

Aniones:

• Cl⁻: Ion cloruro
• OH⁻: Ion hidroxilo
• NO₃⁻: Ion nitrato
• SO₄²⁻: Ion sulfato

💡 Las reacciones características de los iones permiten identificar compuestos en solución. Por ejemplo, si añades nitrato de plata a cualquier solución que contenga iones cloruro, verás formarse instantáneamente un precipitado blanco de cloruro de plata (AgCl).

Iones, Radicales y Nomenclatura Moderna

El mundo químico está lleno de partículas cargadas y grupos que se comportan como unidades. ¡Conocerlos te facilitará entender las reacciones químicas!

Los iones mantienen generalmente el nombre que tenían en las sales antes de disociarse. La carga se indica con números y signos (SO₄²⁻) o con signos repetidos (SO₄⁻⁻).

Los radicales son grupos NO cargados de átomos que aparecen en muchos compuestos pero normalmente no existen libres. Suelen terminar en -ilo:

• HO: Radical hidroxilo
• CO: Radical carbonilo
• NO: Radical nitrosilo
• SO: Radical tionilo
• ClO₂: Radical clorilo

Estos radicales forman compuestos como:

• COCl₂: Cloruro de carbonilo
• VO(SO₄)₂: Sulfato de vanadilo

La nomenclatura moderna (adoptada por IUPAC en 1957) intenta que el nombre refleje directamente las proporciones de átomos en la molécula, usando prefijos como mono-, di-, tri-, tetra-, etc.:

• N₂O: Monóxido de dinitrógeno
• NO: Monóxido de nitrógeno
• N₂O₅: Pentóxido de dinitrógeno
• NaHCO₃: Hidrogenocarbonato de sodio

El Sistema Stock usa números romanos entre paréntesis para indicar la valencia del elemento:

• FeCl₂: Cloruro de hierro(II)
• FeCl₃: Cloruro de hierro(III)
• CuSO₄: Sulfato de cobre(II)

💡 La nomenclatura moderna es más sistemática, pero muchos nombres tradicionales siguen utilizándose por su amplio reconocimiento. En la práctica, es útil conocer ambos sistemas, ya que encontrarás ambos en textos científicos y literatura química.