Nomenclatura de compuestos químicos: iónicos, moleculares, ácidos e hidratos

Elegir el sistema de nomenclatura a partir de la fórmula

Observa qué contiene la fórmula antes de intentar nombrarla. Los compuestos iónicos se mantienen unidos por cargas, de modo que sus nombres indican los iones y dejan el conteo al balance de cargas. Los compuestos moleculares no tienen cargas iónicas que balancear, así que sus nombres deben indicar el número de cada átomo con prefijos griegos. Los ácidos tienen nombres propios porque se nombran según su comportamiento en agua.

Lee cada fórmula a través de la lista siguiente, en orden, y detente en la primera coincidencia.

• Fórmula seguida de un punto y agua, como ·5H₂O: un hidrato. Nombra el compuesto y añade después el término de hidrato.
• Fórmula que empieza por H y se escribe como disolución acuosa, (aq): un ácido.
• Un metal, o el ion amonio NH₄⁺, combinado con no metales: un compuesto iónico.
• Solo no metales, sin amonio: un compuesto molecular que se nombra con prefijos.

Nombres iónicos y números de Stock para cargas variables

Nombra primero el anión y después el catión, unidos por «de». Un catión monoatómico conserva el nombre del elemento (sodio, calcio), y un anión monoatómico toma la raíz del nombre del elemento más la terminación -uro (cloruro, nitruro), con la excepción del oxígeno, que da óxido. Los nombres iónicos nunca usan prefijos como di- o tri- para contar los iones; los subíndices se deducen de las cargas, por lo que indicarlos sería redundante.

Muchos metales, sobre todo los de transición, el estaño y el plomo, forman más de un catión. Para estos, el sistema de Stock escribe entre paréntesis el número de oxidación del metal, que en un catión monoatómico es igual a su carga, en números romanos: hierro(II) es Fe²⁺ y hierro(III) es Fe³⁺. Los metales con una sola carga habitual no llevan numeral: los metales del grupo 1 (+1), los del grupo 2 (+2), el aluminio (+3), el cinc (+2) y la plata (+1).

Ejemplo resuelto: nombrar Co₃(PO₄)₂. El fosfato es PO₄³⁻, así que dos fosfatos aportan 2 × (−3) = −6. Los tres iones cobalto deben sumar +6, de modo que cada uno es +6 ÷ 3 = +2. El nombre es fosfato de cobalto(II). Observa que el numeral romano es la carga de un ion, no el subíndice.

Ejemplo resuelto a la inversa: escribir la fórmula del sulfuro de estaño(IV). El estaño(IV) es Sn⁴⁺ y el sulfuro es S²⁻. La razón de números enteros más pequeña que balancea la carga es un Sn⁴⁺ por cada dos S²⁻, ya que +4 + 2(−2) = 0. La fórmula es SnS₂.

Iones poliatómicos y el patrón -ato/-ito

Un ion poliatómico es un grupo de átomos unidos por enlaces covalentes con una carga global. Conserva su nombre y su fórmula como unidad dentro de un compuesto iónico. Cuando una fórmula necesita más de una unidad de un ion poliatómico, enciérralo entre paréntesis antes del subíndice: el nitrato de calcio es Ca(NO₃)₂, no CaNO₃₂.

Muchos oxoaniones forman familias. El ion -ato tiene un oxígeno más que el ion -ito de la misma carga: el sulfato es SO₄²⁻ y el sulfito es SO₃²⁻. En la familia del cloro, per- añade un oxígeno más que -ato e hipo- quita uno más que -ito. Añadir H⁺ a un anión hace su carga una unidad menos negativa y añade «hidrógeno» al nombre. La lista siguiente recoge los iones que la mayoría de los cursos de química general esperan que conozcas.

• Amonio NH₄⁺, hidróxido OH⁻, cianuro CN⁻, peróxido O₂²⁻, acetato CH₃COO⁻.
• Nitrato NO₃⁻, nitrito NO₂⁻; sulfato SO₄²⁻, sulfito SO₃²⁻, hidrogenosulfato HSO₄⁻.
• Carbonato CO₃²⁻, hidrogenocarbonato HCO₃⁻; fosfato PO₄³⁻, hidrogenofosfato HPO₄²⁻, dihidrogenofosfato H₂PO₄⁻.
• Perclorato ClO₄⁻, clorato ClO₃⁻, clorito ClO₂⁻, hipoclorito ClO⁻ (los oxoaniones del bromo y del yodo se nombran del mismo modo).
• Permanganato MnO₄⁻, cromato CrO₄²⁻, dicromato Cr₂O₇²⁻.

Prefijos para compuestos moleculares binarios

En un compuesto de dos no metales, el elemento situado más a la derecha en la tabla periódica se nombra en primer lugar con la terminación -uro, y el elemento situado más a la izquierda se nombra después, tras «de»; si ambos están en el mismo grupo, el de más abajo va en último lugar. Los nombres tradicionales de algunos compuestos del oxígeno con cloro, bromo y yodo rompen este patrón al nombrar el halógeno en último lugar, como en monóxido de dicloro, Cl₂O; las recomendaciones de la IUPAC de 2005 eliminan esta excepción y nombran el mismo compuesto dicloruro de oxígeno, OCl₂.

Los prefijos griegos indican el número de cada átomo: mono- (1), di- (2), tri- (3), tetra- (4), penta- (5), hexa- (6), hepta- (7), octa- (8), nona- (9) y deca- (10). Mono- nunca se usa con el elemento que se nombra después de «de». La mayoría de los libros de texto omiten la a o la o final de un prefijo ante óxido, lo que da monóxido y pentóxido; las recomendaciones de la IUPAC de 2005 conservan la vocal salvo en monóxido, por lo que también verás nombres como pentaóxido de dinitrógeno.

Ejemplo resuelto: nombrar P₄S₁₀. Ambos elementos son no metales, así que se usan prefijos. El fósforo está más a la izquierda, por lo que se nombra en último lugar: tetrafósforo. El azufre recibe deca- y la terminación -uro: decasulfuro. El nombre es decasulfuro de tetrafósforo. En sentido inverso, el trióxido de dinitrógeno es N₂O₃. Algunos compuestos moleculares se conocen casi solo por nombres comunes, como agua, amoníaco y metano.

Nombres de ácidos a partir de sus aniones

El nombre de un ácido se deriva del anión que queda tras retirar los iones hidrógeno. Si el anión termina en -uro, el ácido se nombra ácido + raíz + -hídrico: HBr(aq) es el ácido bromhídrico. Sin agua presente, el HBr es un gas molecular llamado bromuro de hidrógeno; el nombre del ácido describe la disolución acuosa.

En los oxoácidos, cambia -ato por -ico e -ito por -oso, y conserva cualquier prefijo per- o hipo-. Los nombres de los oxoácidos nunca llevan la terminación -hídrico. El nitrato da el ácido nítrico, HNO₃; el nitrito da el ácido nitroso, HNO₂; el sulfato da el ácido sulfúrico, H₂SO₄; el fosfato da el ácido fosfórico, H₃PO₄.

Ejemplo resuelto: nombrar HIO₃ y escribir la fórmula del ácido hipobromoso. Al quitar H⁺ del HIO₃ queda IO₃⁻, yodato, por analogía con el clorato. La terminación -ato pasa a -ico, así que el ácido es el ácido yódico. En el ácido hipobromoso, la terminación -oso y el prefijo hipo- remiten al hipobromito, BrO⁻. Un H⁺ balancea una carga negativa, así que la fórmula es HBrO.

Hidratos: nombres, fórmulas y porcentaje de agua

Un hidrato es un sólido, normalmente un compuesto iónico, con moléculas de agua incorporadas a su cristal en una proporción fija. La fórmula muestra el agua tras un punto centrado, y el nombre añade un prefijo a la palabra hidrato: CoCl₂·6H₂O es el cloruro de cobalto(II) hexahidratado. Calentar un hidrato puede expulsar el agua y dejar el compuesto anhidro.

Ejemplo resuelto: porcentaje de agua en CoCl₂·6H₂O. Usa las masas atómicas estándar de la IUPAC redondeadas a dos decimales: Co 58.93, Cl 35.45, H 1.01 y O 16.00 g/mol. La masa molar del CoCl₂ es 58.93 + 2(35.45) = 129.83 g/mol. El agua es 2(1.01) + 16.00 = 18.02 g/mol, así que seis aguas son 6 × 18.02 = 108.12 g/mol. La masa molar del hidrato es 129.83 + 108.12 = 237.95 g/mol, y el porcentaje en masa de agua es (108.12 ÷ 237.95) × 100% = 45.44%.

La misma proporción predice qué debe quedar al calentar. Si 3.500 g del hidrato pierden toda su agua, el CoCl₂ anhidro que queda es 3.500 g × (129.83 ÷ 237.95) = 1.910 g, y el agua expulsada es 3.500 g − 1.910 g = 1.590 g. Se justifican cuatro cifras significativas porque la masa de la muestra y todas las masas molares tienen al menos cuatro.

Errores de nomenclatura que cambian la fórmula

Un nombre incorrecto es una sustancia incorrecta, así que trata cada nombre como una fórmula que puedes comprobar. Tras nombrar un compuesto iónico, reconstruye la fórmula a partir de tu nombre y confirma que las cargas positivas y negativas suman cero. Tras nombrar un compuesto molecular, confirma que cada prefijo corresponde a un subíndice.

Los errores siguientes son los primeros que conviene buscar.

• Usar prefijos en nombres iónicos, como llamar al MgCl₂ dicloruro de magnesio. El nombre correcto es cloruro de magnesio.
• Leer el numeral romano como un subíndice. El óxido de hierro(III) es Fe₂O₃, no Fe₃O.
• Omitir el numeral en un metal de carga variable, o añadirlo para el sodio o el calcio.
• Confundir sulfuro (S²⁻), sulfito (SO₃²⁻) y sulfato (SO₄²⁻).
• Usar la terminación -hídrico en un oxoácido. El ácido sulfhídrico es H₂S(aq); el H₂SO₄ es el ácido sulfúrico.
• No advertir que el mercurio(I) existe como la unidad Hg₂²⁺, por lo que el cloruro de mercurio(I) es Hg₂Cl₂.