LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

ELEMENTO

Un elemento es una sustancia pura formada de una sola clase de átomos. No puede ser descompuesto o dividido por sustancias más simples por medios químicos ordinarios.

Cada elemento tiene un nombre propio y es representado por un símbolo. El símbolo para algunos casos se configura con la primera letra del nombre del elemento, escrita con mayúscula:

Boro: B

Ejemplo: Hidrógeno: H

Uranio: U

O por las dos primeras letras del nombre:

Silicio: Si

Ejemplo: Bario: Ba

Cloro: Cl

O por la primera y tercera letras de su nombre:

Ejemplo: Rubidio: Rb

Cesio: Cs

Algunos consideran letras del nombre latino:

Nombre en castellano Nombre en latín Símbolo

Antimonio Stibium Sb

Cobre Cuprum Cu

Oro Aurum Au

Hierro Ferrum Fe

Plomo Plumbum Pb

Mercurio Hydrargyrum Hg

Potasio Kalium K

Plata Argentum Ag

Sodio Natrium Na

Estaño Stannum Sn

COMPUESTO

Un compuesto es una sustancia pura que está formada por dos o más elementos en proporciones fijas. Puede descomponerse en sus elementos constituyentes solamente por métodos químicos formando iones de cargas específicas.

Como ejemplo de compuesto se puede mencionar:

• El propano (C3H8), formado por tres átomos de carbono y ocho de hidrógeno.

• El ácido sulfúrico (H2SO4), formado por dos átomos de hidrógeno, uno de azufre y cuatro de oxígeno.

IONES

Los iones son partículas con carga que se forman cuando un átomo o grupo de átomos neutros ganan o pierden uno o más electrones. Si el átomo gana electrones se convierte en un ion negativo llamado anión, mientras que si pierde electrones se convierte en ion positivo llamado catión. Los iones pueden ser monoatómicos o poliatómicos.

IONES MONOATÓMICOS

Son iones formados por un solo átomo, como ejemplo se tiene a los cationes Na+ , Ca+2 , Al+3 .

Algunos ejemplos de aniones pueden ser: Cl –1 , O –2 , P –3 .

IONES POLIATÓMICOS

Son grupos de átomos unidos por enlaces covalentes. La carga afecta al grupo completo de átomos: NO3– , SO4 – 2 , NH4+ . Cuando los iones se repiten dos o más veces, pueden colocarse entre paréntesis; ejemplo: ( NO2- )2 , ( NO3 - )2.

ESTADOS DE OXIDACIÓN

Son números arbitrarios que se asignan a los elementos para indicar sus estados de combinación al formar compuestos. Los estados de oxidación pueden ser positivos o negativos, y pueden ser determinados numéricamente, mediante la aplicación de las siguientes reglas:

1. Para elementos en estado natural, el número de oxidación es cero. Ejemplo: K, Cl2, Mg, Cu, etc.

2. Para el hidrógeno, el número de oxidación es +1 en los hidrácidos y –1 en los hidruros. Ejemplo:

–1

Hidruro de litio: LiH

+1

Ácido fluorhídrico: HF(ac)

3. El oxígeno utiliza como número de oxidación –2 en los óxidos y anhídridos.

–2

Óxido: MgO

–2

Anhídrido: SO3

4. En elementos combinados, el número de oxidación será positivo para el menos electronegativo y negativo para el más electronegativo.

+ –

Ejemplo: NaCl

+ –

I F

5. Para iones poliatómicos, la suma algebraica de los números de oxidación de los elementos constituyentes debe ser igual a la carga del ion. Como ejemplo se puede plantear el ion nitrato ( NO ).

En este ion, el número de oxidación para el oxígeno es –2, mientras que para el nitrógeno no se conoce por consiguiente queda como una incógnita “ x ”, que puede encontrarse planteando una ecuación igualada a la carga del ión:

(# oxidación N )(# átomos N) + (# oxidación O )(# átomos O) = carga del ion

X( 1 ) + (-2)( 3 ) = -1

Al resolver la ecuación se encuentra el valor para x:

X = +5

6. En un compuesto la suma algebraica de los números de oxidación es cero.

+2 –2

Ejemplo: MgO

Cuando en un compuesto hay varios elementos, se colocan los números de oxidación ya conocidos a los átomos correspondientes y el número de oxidación desconocido se obtiene al plantear una expresión algebraica.

Así por ejemplo, en la molécula del ácido peryódico ( HIO4 ) el número de oxidación para el yodo se puede obtener de la siguiente manera:

• De las reglas para asignar números de oxidación se sabe que el número de oxidación para el oxígeno es --2 y para el hidrógeno +1.

• Como la molécula de ácido peryódico es neutra (carga total igual a cero), se plantea la siguiente expresión:

(# átomos H)(+1) + (# átomos yodo )(x) + (# átomos O)(-2) = 0

Sustituyendo: ( 1 )( +1 ) + ( 1 )( x ) + ( 4 )( -2 ) = 0

Al resolver la ecuación se obtiene x = + 7 , valor que corresponde al número de oxidación para el yodo.

Se puede comprobar que la suma algebraica de los números de oxidación es cero al multiplicar el número de átomos de cada especie por el número de oxidación correspondiente, y luego sumar algebraicamente los productos.

+1 +7 –2

H I O4

(1)(1) + (7)(1) + (4)(–2) = 0

NÚMEROS DE OXIDACIÓN Y PREDICCIÓN DE FÓRMULAS

El conocimiento de los números de oxidación ayuda a predecir las fórmulas de muchos compuestos químicos.

La construcción de una fórmula química considera esencialmente la unión de elementos químicos con números de oxidación positivos y elementos con números de oxidación negativos, teniendo presente que la suma de todos los números de la fórmula final debe ser cero.

El método consiste en decidir qué números de oxidación se esperan y asegurarse que la fórmula contenga el número de átomos necesarios para que la suma algebraica de los números de oxidación sea cero. Ejemplo:

Escribir la fórmula para un compuesto que contiene oxígeno y aluminio.

El número de oxidación para cada uno de los elementos es:

De las reglas para asignar números de oxidación se tiene para el oxígeno = –2

De la tabla periódica se establece para el aluminio = +3

Al colocar los elementos, se debe ubicar en primer lugar al más electropositivo ( menos electronegativo )

+3 –2

Al O

Ahora estos números de oxidación se cruzan para formar el compuesto, en este ejemplo óxido de aluminio:

+3 –2

Al O = Al2O3

Note que al cruzar los números de oxidación no son considerados los signos algebraicos que poseían, puesto que se considera únicamente su valor absoluto.

NOMENCLATURA QUÍMICA

La nomenclatura química es una serie de normas y reglas establecidas para nombrar las sustancias simples y compuestas.

SUSTANCIA SIMPLES

Las sustancias simples son los elementos químicos y se representan por símbolos. Los símbolos siempre se escriben con letra mayúscula la primera y minúscula la segunda cuando la llevan. Como ejemplo de sustancias simples se puede mencionar: Tungsteno ( W ) , Hierro ( Fe ) y Xenón ( Xe ).

SUSTANCIAS COMPUESTAS

La sustancias compuestas son aquellas que están constituidas por dos o más átomos diferentes. El nombre de una sustancia compuesta se forma de dos partes: El Nombre Genérico y el Nombre Específico.

NOMBRE GENÉRICO (N.G.)

El nombre genérico es la primera palabra del nombre del compuesto y señala una característica general de un grupo relativamente grande de sustancias. Como ejemplo se puede mencionar las siguientes nombres genéricos: anhídrido, ácido, hidróxido, hidruro, amalgama.

NOMBRE ESPECÍFICO ( N.E. )

El nombre específico es la segunda palabra del nombre de un compuesto, y como su nombre lo indica señala una característica que permite diferenciar a una sustancia de las demás del grupo a que pertenece.

En los siguientes ejemplos se puede notar a que se refiere cada una de las partes que forman el nombre de un compuesto:

NOMBRE GENÉRICO NOMBRE ESPECÍFICO

Ácido Clorhídrico

Ácido Sulfúrico

Ácido Hipoyodoso

Ácido Nítrico

Observe que todos los compuestos de la tabla tienen el mismo nombre genérico, es decir pertenecen al mismo grupo de sustancias, pero sin embargo se diferencian por el nombre específico.

SISTEMAS DE NOMENCLATURA

Las sustancias compuestas se nombran generalmente bajo tres sistemas de nomenclatura, cada uno con características distintivas. Estos sistemas son:

SISTEMA CLÁSICO O FUNCIONAL

Este fue el primer sistema de nomenclatura propuesto, y se caracteriza por utilizar las terminaciones “OSO”

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