Lenguaje simbólico: fórmulas y nomenclatura

La idea

Qué vas a aprender

• Fórmulas: la sustancia escrita en símbolosconcepto

  Una fórmula química usa los símbolos de la Tabla Periódica (H, O, Na, Cl, etc.) y subíndices para indicar cuántos átomos de cada elemento forman una unidad de sustancia. Por ejemplo, $CO_2$ (dióxido de carbono) tiene un átomo de carbono y dos de oxígeno. Cuando no aparece subíndice, se entiende que es 1: en $NaCl$ hay un átomo de sodio y uno de cloro.

  Las fórmulas no se inventan libremente: reflejan cómo se combinan los elementos según su tendencia a ganar, perder o compartir electrones (algo que se estudia en el tema de uniones químicas). Por eso cada elemento suele combinarse "en ciertas proporciones típicas", y ese comportamiento es lo que permite predecir y escribir fórmulas de compuestos que ni siquiera se conocen todavía.

• Compuestos binarios: los más sencillosconcepto

  Los compuestos binarios están formados por solo dos elementos. Los más frecuentes en este nivel son:

  • Óxidos: un elemento + oxígeno. Ejemplo: $CaO$ (óxido de calcio), $CO$ (monóxido de carbono).
  • Hidruros y ácidos sin oxígeno: un elemento + hidrógeno. Ejemplo: $HCl$ (cloruro de hidrógeno, que disuelto en agua es el ácido clorhídrico).
  • Sales binarias: un metal + un no metal. Ejemplo: $NaCl$ (cloruro de sodio, la sal de mesa), $KI$ (yoduro de potasio).
• Reglas básicas de nomenclaturaconcepto

  Para nombrar estos compuestos se usa, sobre todo en la escuela, la nomenclatura tradicional y la nomenclatura por atomicidad, que indica con prefijos griegos (mono-, di-, tri-, tetra-) cuántos átomos de cada elemento hay. (Distinta de esta es la nomenclatura sistemática o de Stock, que en vez de prefijos griegos usa numerales romanos entre paréntesis para indicar la valencia del elemento, por ejemplo "óxido de hierro (III)"; no conviene confundirlas, aunque ambas sean formas "sistemáticas" de nombrar sin ambigüedad.)

  • $CO$ → monóxido de carbono (un átomo de oxígeno, se puede omitir el "mono" del primer elemento).
  • $CO_2$ → dióxido de carbono (dos átomos de oxígeno).
  • $SO_3$ → trióxido de azufre.

  Para las sales binarias formadas por un metal y un no metal, el nombre suele terminar en "-uro" para el no metal, seguido del nombre del metal: $NaCl$ → cloruro de sodio; $CaF_2$ → fluoruro de calcio. Acá el subíndice 2 refleja cómo se transfieren los electrones: el calcio, que es un metal, cede 2 electrones para quedar como ion $Ca^{2+}$ ($Ca \rightarrow Ca^{2+} + 2e^-$), mientras que cada átomo de flúor, un no metal, capta 1 electrón para quedar como ion $F^-$ ($F + e^- \rightarrow F^-$). Como cada flúor solo acepta un electrón, hacen falta dos átomos de flúor para "absorber" los dos electrones que el calcio cede: por eso $CaF_2$ y no $CaF$. En resumen: el metal ofrece/dona electrones y el no metal los pide/acepta, nunca al revés.

  Cuando un elemento puede formar compuestos con distinta proporción de oxígeno (como el hierro, que forma $FeO$ y $Fe_2O_3$), la nomenclatura tradicional agrega los sufijos "-oso" (menor cantidad) y "-ico" (mayor cantidad): óxido ferroso ($FeO$) y óxido férrico ($Fe_2O_3$).

• Por qué existe este lenguajeconcepto

  Antes de que existieran reglas de nomenclatura, cada sustancia tenía nombres populares distintos según la región ("sal de la Higuera", "vitriolo", "cal viva"), lo que generaba confusión y errores, a veces peligrosos, en el manejo de sustancias. Las fórmulas y la nomenclatura moderna nacieron para que cualquier persona, en cualquier idioma, pueda identificar sin ambigüedad de qué sustancia se trata con solo leer su fórmula o su nombre sistemático.

Ejemplos resueltos

• Una fórmula química usa los símbolos de la Tabla Periódica (H, O, Na, Cl, etc.) y subíndices para indicar cuántos átomos de cada elemento forman una unidad de sustancia. Por ejemplo, $CO_2$ (dióxido de carbono) tiene un átomo de carbono y dos de oxígeno. Cuando no aparece subíndice, se entiende que es 1: en $NaCl$ hay un átomo de sodio y uno de cloro.
• - Óxidos: un elemento + oxígeno. Ejemplo: $CaO$ (óxido de calcio), $CO$ (monóxido de carbono). - Hidruros y ácidos sin oxígeno: un elemento + hidrógeno. Ejemplo: $HCl$ (cloruro de hidrógeno, que disuelto en agua es el ácido clorhídrico). - Sales binarias: un metal + un no metal. Ejemplo: $NaCl$ (cloruro de sodio, la sal de mesa), $KI$ (yoduro de potasio).
• Para nombrar estos compuestos se usa, sobre todo en la escuela, la nomenclatura tradicional y la nomenclatura por atomicidad, que indica con prefijos griegos (mono-, di-, tri-, tetra-) cuántos átomos de cada elemento hay. (Distinta de esta es la nomenclatura sistemática o de Stock, que en vez de prefijos griegos usa numerales romanos entre paréntesis para indicar la valencia del elemento, por ejemplo "óxido de hierro (III)"; no conviene confundirlas, aunque ambas sean formas "sistemáticas" de nombrar sin ambigüedad.)

Errores comunes

• "El subíndice se puede poner en cualquier lugar de la fórmula".

  No: el subíndice va siempre después del símbolo al que corresponde, nunca antes ni suelto.

  Cómo corregirlo: No: el subíndice va siempre después del símbolo al que corresponde, nunca antes ni suelto.

• "$H_2O$ y $H_2O_2$ son la misma sustancia, solo cambia un poco la fórmula".

  No: son sustancias completamente distintas —agua y agua oxigenada (peróxido de hidrógeno)— con propiedades muy diferentes; un solo átomo de oxígeno de diferencia cambia todo.

  Cómo corregirlo: No: son sustancias completamente distintas —agua y agua oxigenada (peróxido de hidrógeno)— con propiedades muy diferentes; un solo átomo de oxígeno de diferencia cambia todo.

• "El metal 'pide' electrones y el no metal los 'da'".

  Es al revés: en un compuesto iónico el metal cede electrones (queda con carga positiva) y el no metal los capta (queda con carga negativa). Por eso en $CaF_2$ hacen falta dos flúor: el calcio cede 2 electrones y cada flúor solo puede aceptar 1.

  Cómo corregirlo: Es al revés: en un compuesto iónico el metal cede electrones (queda con carga positiva) y el no metal los capta (queda con carga negativa). Por eso en $CaF_2$ hacen falta dos flúor: el calcio cede 2 electrones y cada flúor solo puede aceptar 1.

• "Cualquier prefijo griego sirve para cualquier compuesto".

  Los prefijos (mono, di, tri) se usan en la nomenclatura por atomicidad, pero hay compuestos que se nombran mejor con la nomenclatura tradicional (sufijos -oso/-ico); no es intercambiable sin criterio.

  Cómo corregirlo: Los prefijos (mono, di, tri) se usan en la nomenclatura por atomicidad, pero hay compuestos que se nombran mejor con la nomenclatura tradicional (sufijos -oso/-ico); no es intercambiable sin criterio.

• "El número grande antes de la fórmula es lo mismo que el subíndice".

  No: un coeficiente delante de una fórmula (como en $2 H_2O$) multiplica toda la molécula; un subíndice afecta solo al átomo que acompaña.

  Cómo corregirlo: No: un coeficiente delante de una fórmula (como en $2 H_2O$) multiplica toda la molécula; un subíndice afecta solo al átomo que acompaña.

• "Nombrar y escribir la fórmula son dos temas separados que no se relacionan".

  Son dos caras de la misma moneda: a partir del nombre se puede reconstruir la fórmula, y viceversa.

  Cómo corregirlo: Son dos caras de la misma moneda: a partir del nombre se puede reconstruir la fórmula, y viceversa.

En resumen