Ions

INTRODUCCIO

Aquests apunts estan adapatats a les recomanacions de la IUPAC de l'any 2005 sobre nomenclatura inorgànica sistemàtica i al document elaborat pel Seminari de Química "Del Batxillerat a la Universitat" de l'any 2013.
       
 Amb la  formulació i la nomenclatura químiques pretenem adquirir un llenguatge per poder representar i anomenar tots els elements i composts químics amb claredat i sense equívocs.

   # A cada element se li assigna un símbol format per una o dues lletres, generalment la inicial del seu nom i, si cal, una altra lletra per diferenciar-lo d'un altre element amb la mateixa inicial:

                    carboni, C ; clor, Cl; calci, Ca; urani, U; cadmi, Cd....

   De vegades, les inicials corresponen al nom llatí o grec de l'element:

                    sodi, Na (natrium); potassi, K (kalium); coure, Cu (cuprum)

   Pots veure el sistema periòdic amb els símbols i valències dels elements més comuns, que convé conèixer per a la formulació. Si passes el ratolí per sobre dels elements veuràs més informació.
   Abans de començar amb la formulació, et convé practicar un poc amb els símbols i valències. Comença per símbols1, amb una versió simplificada del sistema periòdic i a continuació passa a símbols2. (Adaptats a Internet Explorer)

   # A cada element se li assigna també un nombre, el nombre d'oxidació per ajudar a conèixer en quina proporció es combina amb els altres elements. El nombre d'oxidació de vegades designa el nombre d'electrons que l'element perd o guanya quan es combina amb altres elements. D'altres vegades no té una interpretació química tan senzilla, però ens serà igualment útil per formular.

    Pots veure els nombres d'oxidació més comuns dels principals elements al sistema periòdic. Per a la seva importància, et convé començar a memoritzar-los. Aquest exercici et pot ajudar: nombres d'oxidació. Es tracta d'associar a cada element el seu conjunt de nombres d'oxidació.

          Hi ha elements que tenen tan sols un estat d'oxidació i d'altres que en tenen uns quants. El nom d'un compost haurà d'especificar d'alguna manera quin nombre d'oxidació té cadascun dels elements que el formen, sobretot si en poden tenir més d'un. També es pot especificar la composició de la substància (el nombre d'àtoms de cada element que conté). Hi ha unes quantes formes d'anomenar el composts per donar aquesta informació:

• Nomenclatura tradicional: a partir de les normes IUPAC 2005 es deixa d'emprar, només s'accepta per als oxoàcids i oxosals. Només en aquest cas es segueix emprant el sistema dels sufixos -ic per a l'estat d'oxidació més alt i -os per al més baix o, si cal, el prefixos hipo o per.... A cada tipus de compost hi haurà un llistat dels noms tradicionals admesos.
  
• Nomenclatura de composició o estequiomètrica: Indica la proporció de cada element d'alguna d'aqustes tres formes:
• Amb prefixos multiplicadors: mono, di, tri, tetra ... o bis, tris, tetraquis quan l'espècie química que s'ha indicar és complexa. En general, el prefix mono no s'indica si no hi ha ambigüitat. Quan a l'ortografia, no es poden contreure el prefixos (tetraòxid, pentaòxid...) excepte monòxid: triòxid de diferro, diclorur de mercuri...
  
• Amb els nombres d'oxidació expresats en xifres romanes entre parèntesi, just després del nom de l'element i sense deixar cap espai en blanc (l'antiga nomenclatura d'Stock): òxid de ferro(III), clorur de mercuri(II)...
• També existeix una tercera forma que empra el nombre de càrrega (nombre d'oxidació) expresat en xifres aràbiques seguides del signe (+ -) in entre parèntesi, just després del nom de l'element i sense deixar cap espai en blanc. Aquest sistema només es pot emprar per a composts iònics: òcid de ferro(3+), clorur de mercuri(2+)... Aquesta nomenclatura del nombre de càrrega no s'emprarà en aquest document.
  
• Nomenclatura d'addició (**): indica l'estructura química del composts. En general, considera que el compost està format per un àtom central unit a una sèrie de lligants que l'envolten. S'anomenen els lligants per ordre alfabètic seguits del nom de l'àtom central. Aquesta nomenclatura té importància sobretot en els oxocomposts (oxoàcids, oxosals...) però no s'emprarà en aquest document.
  
• Nomenclatura de substitució (**): està basada en els noms dels hidrurs no metàl·lics que poden donar lloc a altres composts substituint els àtoms d'hidrogen per altres àtoms o grups d'àtoms. Per a una formulació inorgànica general, només cal saber els noms dels mateixos hidrurs.

   # Els elements, quan es troben sense combinar, es formulen simplement escrivint el símbol de l'element, excepte uns quants gasos que es presenten sempre formant molècules diatòmiques i es formulen posant-los un subíndex 2, i altres casos com l'ozó (O₃), el fòsfor blanc (P₄)...:

 H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂.

COMPOSTS BINARIS

   En els composts binaris, és a dir, formats per tan sols dos elements, haurem de recórrer al nombre d'oxidació de cadascun d'ells per saber en quina proporció de nombre d'àtoms es combinen. Així per exemple, a un compost format per oxigen(2-) i sodi(1+), caldrà combinar 2 àtoms de sodi per cada 1 d'oxigen; el nombre d'àtoms de cada element es posa com un subíndex del símbol de l'element:

Obre aquesta animació de flash, ions, i ho entendràs millor (Pensa que la forma dels àtoms o ions, no té res a veure amb les figures de l'animació).

Pel que fa a l'ordre de col·locació dels elements a una fórmula, se segueix el criteri d'escriure a la dreta els més electronegatiu d'acord amb la següent seqüència. Cal destacar el fluor com a més electronegatiu i la posició de l'hidrogen, just abans del nitrogen.

   En general, per als composts binaris, el nombre d'oxidació d'un element es posa com subíndex del símbol de l'altre element. Així:

(*) Generalment, quan tots els subíndex d'una fórmula es puguin simplificar, se simplifiquen per donar la fórmula del compost. Hi ha algunes excepcions com els peròxids i alguns composts que presenten estructura dímera.

Per a la seva nomenclatura, en general es fa acabar el nom de l'element més electronegatiu en -ur (excepte quan l'oxigen és el més electronegatiu que s'anomena com a òxid) i a continuació es posa de i el nom de l'altre element. En cas d'ambigüitat, cal indicar la proporció en què es troben, ja sigui empant multiplicadors, nombres d'oxidació o de càrrega (l'element més electronegatiu té el nombre d'oxidació negatiu i l'altre, positiu). Exemples:

(*) No recomanada

          A partir d'ara, veurem com s'anomenen i formulen els principals tipus de composts.

HIDRURS i altres composts binaris amb hidrogen

          Es coneixen amb aquest nom els composts resultants de la combinació de l'hidrogen amb un altre element qualsevol. Per facilitar la seva nomenclatura, els podem dividir en:

a) Combinacions de metall + hidrogen (nombre d'oxidació -1) HIDRURS METÀL·LICS

# S'anomenen com:

a) Di, tri, tetra hidrur de nom del metall. (Nomenclatura sistemàtica).

b) Hidrur de nom del metall especificant, si cal, nombre d'oxidació (o nombre de càrrega)

# Es formulen escrivint l'hidrogen a la dreta.

Exemples:           

b) Combinacions de no metall + hidrogen

   Podem dividir-los en dos grups:

b.1) Combinacions dels elements dels grups 16 i 17 amb hidrogen: hidrogen (+1) i no metall (nombre oxidació negatiu)

# S'anomenen fent acabar l'arrel de l'element en ur i a continuació d'hidrogen. Tradicionalment i quan estan en dissolució aquosa se'ls anomena també com àcid i l'arrel de l'element acaba­da en  hídric.

# Es formulen escrivint l'hidrogen a l'esquerra.

Exemples:

b.2) Combinacions dels elements dels grups 13, 14 i 15 :  no metall(nombre d'oxidació positiu) + hidrogen(-1)

# S'anomenen com tri, tetra,... hidrur de (element). (N. Composició).
També s'empra la nomenclatura de substitució i algun nom tradicional encara admès

# Es formulen escrivint l'hidrogen a la dreta.

Exemples:

EXERCICIS:

1. Formula: hidrur de potassi, hidrur de bari, àcid selenhídric, clorur d'hidrogen, trihidrur d'alumini, iodur d'hidrogen, hidrur de cèsi.

2. Anomena: MgH₂, PbH₄, CuH, SbH₃, H₂Se, H₂S, NH₃, HgH₂.

3. Investiga el que puguis sobre l'àcid clorhídric, l'àcid sulfhídric, el metà i l'amoníac.

Quan hagis repassat els hidrurs, òxids i binaris metall-no metall, podràs practicar amb els exercicis fórmules1 ,noms1 ,noms2 i fórmules2.