Compuestos covalentes e iónicos: Clasificación, fórmulas y nomenclatura

Organización

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  Pre-laboratorio: no hay pre-laboratorio

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  Modalidad: indagación, grupos de 2

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  Calificación: cuaderno de laboratorio, informe post-laboratorio

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  Seguridad: No hay requisitos específicos de seguridad

I: Antecedentes La química se ocupa de la materia, y hay una enorme variedad de materia en el universo. El comportamiento de la materia depende del tipo de elementos que están presentes y de la estructura de esos elementos-cómo se conectan para formar una molécula. En este ejercicio, evaluarás algunos modelos representativos para desarrollar las reglas utilizadas para clasificar un compuesto, para predecir la fórmula de un compuesto y para nombrar el compuesto. Este ejercicio es sólo el comienzo del trabajo necesario para dominar las reglas de escritura de fórmulas y nomenclatura. Tu libro de texto tiene tablas con los nombres y las fórmulas de los cationes y aniones más comunes, y discute las reglas de nomenclatura en detalle. Necesitará dedicar algún tiempo a este material, ya que las reglas formales de nomenclatura pueden no presentarse en clase, aunque ciertamente se utilizarán en las discusiones de las estructuras de Lewis y la química de las reacciones.

II: Ejercicios

Parte A: ¿Compuesto covalente o iónico?

Muchos compuestos, especialmente los que se discuten en los cursos de química general, se clasifican como compuestos covalentes o compuestos iónicos. La clasificación de un compuesto depende del tipo de enlace químico entre los elementos del compuesto. En esta parte de la hoja de trabajo, aprenderás a clasificar fácilmente los compuestos en una de las dos categorías.

En un compuesto covalente, los electrones de valencia se comparten entre los dos átomos del enlace. Estos pueden ser compartidos uniformemente (enlace covalente) o desigualmente (enlace covalente polar). En un enlace iónico, los electrones están localizados en uno de los átomos (dándole una carga global negativa), mientras que el otro átomo tiene una carga global positiva. La diferencia de electronegatividad entre los dos átomos del enlace puede ayudar a predecir si el enlace es probablemente iónico, covalente o covalente polar, al igual que el tipo de átomos implicados (metales o no metales). Un enlace con dos átomos idénticos es siempre covalente puro, mientras que un enlace covalente con dos átomos diferentes es probable que sea covalente polar.

Características de los compuestos covalentes e iónicos

Tenga en cuenta la Tabla 1 cuando responda a las siguientes preguntas.

• ¿Son los elementos de los compuestos covalentes metales, no metales o una mezcla de ambos?

• ¿Los elementos de los compuestos iónicos son metales, no metales o una mezcla de ambos?

• Compare los tipos de elementos encontrados (metales o no metales) para las dos clasificaciones. Qué tendencia observas en el tipo de elemento presente y en la clasificación?

Clasificación de compuestos

• Para cada compuesto covalente, clasifique el tipo de enlace como covalente polar o no polar.

• ¿Qué tendencia observa en la clasificación del compuesto y el tipo de enlace formado entre los elementos del compuesto?

• Escriba una regla que le permita clasificar un compuesto como iónico o covalente sobre la base de lo que aprendió al explorar el modelo en la Parte A.

Parte B: Predicción de la fórmula de un compuesto iónico

En una fórmula química, se utilizan subíndices para especificar los números de un tipo de átomo en la fórmula. Por ejemplo, O2 se interpreta como una molécula formada por dos átomos de oxígeno, y CH3OH se interpreta como una molécula con un carbono, cuatro hidrógenos y un oxígeno. Los superíndices se utilizan para especificar la carga de un ion. Al3+ se interpreta como un único átomo de aluminio con una carga de 3+, lo que lo convierte en el catión del aluminio.Algunos iones son atómicos, como Al3+ o F-, pero también hay iones poliatómicos. Un ion poliatómico es una partícula formada por más de un átomo, que colectivamente lleva una carga iónica. OH- (el anión hidróxido) es una partícula de un oxígeno y un hidrógeno, y toda la entidad tiene una carga negativa; NO3- (nitrato) tiene un átomo de nitrógeno y tres de oxígeno con una carga negativa que lleva toda la partícula. Si la fórmula de un compuesto tiene un superíndice, se puede asumir que la sustancia es un ion, mientras que si la fórmula no tiene superíndice, se puede asumir que la carga de la molécula es cero (neutra).

Características de los compuestos iónicos

• Mirando la primera columna, ¿cuál es la carga de cada compuesto iónico?

• Según la fórmula del compuesto iónico, ¿cuántos cationes y cuántos aniones hay en cada compuesto iónico?

• ¿Cuál es la suma de la carga total del catión más la carga total del anión? Ten en cuenta el número de cada ion presente en la fórmula del compuesto, así como el signo de la carga de cada ion.

Equilibrio de cargas en compuestos iónicos

• ¿Por qué AlF3 tiene más iones F- en la fórmula del compuesto iónico que NaF?

• ¿Por qué se necesitan paréntesis en las fórmulas con múltiples iones poliatómicos en el compuesto?

• Considere un catión con carga 4+ y un anión con carga 2-. Cuántos cationes y cuántos aniones serían necesarios para un compuesto iónico formado entre estos dos iones?

• Escribe una regla que te permita predecir el número de cationes y aniones presentes en la fórmula de un compuesto iónico. Haz una lista de lo que necesitas saber para poder escribir la fórmula de un compuesto iónico.

Parte C: Nomenclatura de los compuestos covalentes e iónicos

La nomenclatura es la denominación sistemática de los compuestos para comunicar los números y tipos de elementos o iones presentes en el compuesto. La comprensión de las reglas de nomenclatura es cada vez más importante en la química orgánica, porque hay millones de compuestos orgánicos que sólo contienen C, H y O: para comunicar de qué compuesto se está hablando, hay que entender cómo nombrar el compuesto cuando se le da una fórmula o estructura, y cómo escribir la fórmula o estructura de un compuesto a partir del nombre. Por ejemplo, tanto el éter dimetílico como el etanol tienen dos carbonos, un oxígeno y seis átomos de hidrógeno, pero una de estas moléculas puede utilizarse como spray congelante para eliminar las verrugas, y la otra es un depresor del sistema nervioso que emborracha a la gente.Es mucho más fácil referirse al etanol como etanol que como el compuesto orgánico con dos carbonos, seis hidrógenos y un oxígeno que emborracha a la gente. Comenzaremos la exploración de la nomenclatura con compuestos covalentes simples y con compuestos iónicos. La nomenclatura no es difícil, pero es… tediosa. La nomenclatura no puede evitar la memorización. Hay que conocer las reglas de nomenclatura y las fórmulas y cargas de los diferentes iones, para poder nombrar correctamente los compuestos a partir de las fórmulas o escribir las fórmulas a partir de los nombres.

Nomenclatura de compuestos covalentes

Para los compuestos covalentes de la tabla 3, responda a las siguientes preguntas.

• ¿El primer elemento escrito en la fórmula es el más electronegativo de los elementos de la fórmula, o el menos electronegativo de los elementos? ¿Cambia este orden en el nombre del compuesto? ¿Qué cambia en el nombre del compuesto?

• Describa cómo se comunica el número de elementos en la fórmula en el nombre del compuesto.

• Considere los compuestos de la tabla anterior con carbono y oxígeno o con nitrógeno y oxígeno. ¿Por qué es importante comunicar los números de cada elemento en el nombre? ¿Por qué no funcionaría, por ejemplo, dar el nombre de óxido de carbono a un compuesto formado por carbono y oxígeno?

Nomenclatura de los compuestos iónicos

Para los compuestos iónicos de la tabla 4, responda a las siguientes preguntas.

• ¿Se escribe primero el catión o el anión en la fórmula? ¿Cambia este orden en el nombre?

• ¿Se comunica el número de cationes o aniones en la fórmula en el nombre del compuesto? Por qué crees que no es necesario hacerlo?

• Los nombres de los cationes son los mismos que los nombres de los elementos para los metales del grupo principal en la tabla, pero no para los cationes del cobre y del hierro. ¿Cuál es el significado del número romano en los nombres de los cationes del cobre y del hierro?

Analizar las reglas de nomenclatura

• Escriba una breve descripción de las reglas para nombrar los compuestos covalentes basándose en los compuestos explorados en la tabla 3.

• Si el anión del oxígeno se llama óxido, y el anión del cloro se llama cloruro, prediga el nombre de los aniones del azufre, del bromo y del nitrógeno. ¿Cuál sería la carga de cada uno de estos aniones?

• Escriba una breve descripción de las reglas para nombrar los compuestos covalentes basándose en los compuestos explorados en la tabla 4.

• ¿Por qué no es necesario especificar la carga de los cationes de los metales alcalinos o de los metales alcalinotérreos, pero sí la de los cationes de los metales de transición?

Esta ha sido una breve introducción a la denominación sistemática de los compuestos covalentes e iónicos. Sólo se ha presentado aquí una pequeña fracción de los muchos compuestos posibles, pero si se conocen las reglas de nomenclatura, y se conocen las fórmulas de los iones, se puede nombrar cualquier cosa o interpretar cualquier nombre.

Parte D: Nomenclatura de los Aniones-los -ides, los -ites, los -ates

Nombre de los aniones de azufre, Nitrógeno y Fósforo

• En el caso de los aniones -ide, ¿cómo se relaciona la carga del anión con la configuración electrónica del elemento neutro y la posición del elemento en la tabla periódica? ¿Cómo cambia la configuración electrónica del elemento cuando forma el anión especificado?

• En la serie de aniones de un mismo elemento (los aniones que contienen azufre, por ejemplo), ¿qué cambia en la fórmula del anión al pasar del anión -ide al -ite y al anión -ate?

• ¿Qué tendencia observa en el número de átomos de oxígeno en las formas -ate de los aniones a las formas -ite de los aniones? ¿Qué tendencia observa en la carga de los aniones -ate y -ite?

• Escribe un enunciado que describa cómo podrías predecir la carga del anión de un elemento que tuviera la terminación -ide (coruro o sulfuro, por ejemplo).

• El nombre general para el conjunto de aniones -ato y -ito es oxianión. Explique por qué estos iones se llaman oxianiones.

• Escriba un enunciado que describa cómo determinar la fórmula del anión -ito de un elemento a partir de la fórmula del anión -ato de dicho elemento.

Parte E: Nomenclatura de los Aniones-los per-ates, los -ates, los -ites, los hipo-ites

Considere la Tabla 6 a continuación.

Nombrando aniones de cloro y bromo

• Empezando por el clorato y el bromato, describa el cambio en la fórmula que se observa para el perclorato y el perbromato.

• Partiendo del clorato y el bromato, describa el cambio en la fórmula observado para el hipoclorito y el hipobromito.

• Escriba un enunciado general que describa cómo determinar la fórmula del anión per-ato de un elemento a partir de la fórmula del anión -ato de ese compuesto.

• Escriba un enunciado general que describa cómo determinar la fórmula del anión hipo-ito de un elemento a partir de la fórmula del anión -ito de ese compuesto.

Parte F: Nomenclatura de los Oxiácidos-los Ácidos -ic y los Ácidos -ous

Considere la Tabla 7 a continuación.

Nombre de los oxiácidos

• ¿Cuál es la identidad del catión de cada uno de los ácidos?

• ¿Cuál es la tendencia en el nombre de los ácidos de los oxianiones -ato?

• ¿Cuál es la tendencia en el nombre de los ácidos de los oxianiones -ita?

• Escribe un enunciado general que describa cómo predecir la fórmula y el nombre de un oxiácido cuando se da la fórmula y el nombre del oxianión.

Parte G: Bingo de nomenclatura

Su instructor le proporcionará una tarjeta de bingo que contiene una mezcla de fórmulas y nombres químicos. Ellos dirán la información que falta, y tú tienes que indicar si tienes la fórmula o el nombre que corresponde. El primer estudiante que acierte cinco en una fila, columna o diagonal, dirá la siguiente serie de sustancias químicas.