Unitat didàcta: El llenguatge de la química

1-Objectius

  • Saber formular i interpretar les fórmules químiques.
  • Saber formular en diferents nomenclatures (Stock, clàssica i sistemàtica)
  • Saber diferenciar entre òxids, hidrurs, àcids, bases, àcids i sals.

2-La representació de la materia

Els elements s’agrupen formant compostos i per representar-los es necessari utilitzar fórmules químiques.Per formular seguirem la normativa de l’ IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) que es va formar el 1919 per homogeneïtzar la formulació química.

3-Nombre d’oxidació

El nombre d’oxidació d’un element en un compost és un nombre enter, amb signe positiu o negatiu, que depen del nombre d’electrons que participi en l’enllaç. Un mateix element pot presentar diferents nombres d’oxidació segons el compost del qual formi part.

En aquesta taula pots veure diferents nombres d’oxidació dels elements de la taula periòdica.

Num_ox

  • El nombre d’oxidació es positiu si l’element perd electrons ( metalls per exemple)
  • El nombre d’oxidació serà negatiu si guanya electrons, en general els no metalls.
  • Si el nombre d’oxidació no li posem signe i el representem per nombres romans (I,II,III,..) s’anomena valència.

Per exemple        

El nombre d’oxidació del alumini és +3 i la valència III, el nombre d’oxidació de l’oxígen -2 i la seva valència II.

  • Un mateix element pot tenir més d’un nombre d’oxidació, i de signes diferents.
  • Per exemple:

                                      

En l’aigua oxigenada el nombre d’oxidació de l’oxígen és -1 i en l’aigua -2.

  • Pot tenir varis nombres d’oxidació amb el mateix signe

                  

El ferro actúa amb valències III i II, els nombres d’oxidació seran +3 i +2.

Mira aquest vídeo per tenir les idees més clares(1)

[youtube]http://youtu.be/BA2zUg1MsHM[/youtube]

4-Formulació i nomenclatura dels compostos inorgànics

  • Per formular adequadament cal conèixer els nombres d’oxidació.Els més habituals són:
  • La suma dels nombres d’oxidació de tots els àtoms dels elements que intervenen en un compost ha de ser zero.

4.1.Regles per trobar el nombre d’oxidació:

  1. Un element lliure és zero: Metalls: Cu, Fe, etc gasos diatòmics (O2, H2,…)
  2. En general  el nombre d’oxidació  de l’oxigen és -2, excepte aigua oxigenada (i peròxids), quan es combina amb el fluor que serà +2.
  3. El nombre d’oxidació de l‘hidrogen serà +1, excepte amb els hidrurs metàlics que serà -1 (HLi).
  4. Els alcalins el nombre d’oxidació serà +1 (Li, Na, K…)
  5. Els alcalins-terris el nombre d’oxidació serà +2 (Be, Ca,…)
  6. El grup dels halogens si formen hidràcids el nombre d’oxidació serà -1, i el grup del del sofre si formen hidràcids -2.
  7. La suma de tots els nombres d’oxidació es zero.Si es vol trobar quin és la valència del sofre en aquest compost:
  8. Find Oxidation Numbers Step 9 Version 2.jpg Hem de partir que el sodi és sempre +1, l’oxígen és -2,per que la suma de 2.(+1)+4.(-2) doni zero implica que el sofre té valència +6.els nombre que apareixen davant del nombre d’oxidació són el nombre d’àtoms de sodi i d’oxigen que hi ha.

Find Oxidation Numbers Step 10 Version 2.jpg

5-Compostos binaris

S’anomenen compostos binaris al formats per dos elements:

Compostos formats per dos elements(binaris)

5.1-Òxids

Són els compostos que es combinen amb l’oxigen, aquest té de nombre d’oxidació -2.

Hi ha tres tipus de formulació:

5.1.1.Nomenclatura Stock

S’anomena òxid de….i el nom de l’element i entre parèntesis la valència.Si té una sola valència no cal posar-la.Per exemple NaO= òxid de sodi, Fe2O3=òxid de ferro (III).

5.1.2.Nomenclatura antiga o clàssica

a)Si el element que es combina amb l’oxigen te una valència : és posa el sufix -ic

NaO=òxid sòdic

b)Si el element que es combina amb l’oxigen te dos valències

  • -ós per a la valència més petita
  • -ic per a la valència més gran

FeO=òxid ferrós

Fe”O3=ôxid fèrric

c)Si el element que es combina amb l’oxigen te tres valències

  • Hipo-… -Ós per a la valència més petita
  • -Ós per a la valència petita
  • -Ic per a la valència gran

SO=òxid hiposulfurós

SO2=òxid sulfurós

SO3=òxid sulfúric

d)Si el element que es combina amb l’oxigen te quatre valències

  • Hipo-… -Ós per a la valència més petita
  • -Ós per a la valència petita
  • -Ic per a la valència gran
  • Per-… -Ic per a la valència més gran

ClO=òxid hipoclorós

Cl2O3=òxid clorós

Cl2O5=òxid clòric

Cl2O7=òxid perclòric

5.1.3.Nomenclatura Sistemàtica

Es forma fent servir un prefix numeral seguit de l’arrel -òxid de, un segon prefix numeral i el nom de l’element. 

Fe2O3=triòxid de diferro

5.1.4.Exemples per practicar

a)Mira aquest quadre on trobares exemples.

ormulació Nomenclatura de Stock Nomenclatura sistemàtica Nomenclatura antiga
FeO òxid de ferro (II) monòxid de ferro òxid ferrós
Fe2O3 òxid de ferro (III) triòxid de dihierro (sesquiòxid de ferro) òxid fèrric
Cl2O òxid de clor (I) monòxid de diclor anhídrid hipoclorós
Cl2O3 òxid de clor (III) triòxid de diclor anhídrid clorós
Cl2O5 òxid de clor (V) pentòxid de diclor anhídrid clòric
Cl2O7 òxid de clor (VII) heptaòxid de diclor anhídrid perclòric

b)Pots practicar en webs

http://www.edu365.cat/eso/muds/ciencies/formulacio/fitxers/oxidsmarcs.htm

En castellà pots practicar en les webs següents

http://www.latizavirtual.org/quimica/quim_ino.html

http://www.iesalandalus.com/joomla3/images/stories/FisicayQuimica/flash/formulacion/test_form_iupac_4eso.swf

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/galileo/centro/departamentos/fisica/quimica0/ejercicio_formulacion.htm

c)Pots jugar:

http://www.juanjoeldefisica.com/FYQ/tic_tac_toe/tic_tac_toe_binarios.htm

 http://www.juanjoeldefisica.com/FYQ/snakes_and_ladders/snakes_and_ladders.htm

 5.2.Hidrurs

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:

5.2.1-Hidrurs metàlics

Combinació d’hidrògen més metall.L’hidrogen es posarà a la dreta- S’anomenen com:

a) Di, tri, tetra….. hidrur de……. nom del metall.

b) Hidrur de …..nom del metall (valència)
hidrur de sodi NaH
trihidrur de ferro o hidrur de ferro(III) FeH3
tetrahidrur d’estany o hidrur d’estany(IV) SnH4

5.2.2.Hidrurs no metàlics

Es la combinació de l’hidrogen i un no metall. L’hidrogen es posarà a la esquerra si es tracta del grup VII i VI, si es tracta del III  IV i V es posarà a la dreta.

5.2.2.1-Grup VII i VI, s’anomenen …….-ur d’hidrogen si es tracta d’un gas i àcid ……clorhídric si està en dissolució.L’hidrogen a la esquerra.Actuen amb el nombre d’oxidació més petit.

fluorur d’hidrogen àcid fluorhídric HF
sulfur de dihidrogen o sulfur d’hidrogen àcid sulfhídric H2S
clorur d’hidrogen àcid clorhídric HCl

5.2.2.2-Grup V , IV i III,S’anomenen com tri, tetra,… hidrur de (element).o bé amb el seu nom propi.L’hidrogen es posa a la dreta.

trihidrur de bor o hidrur de bor o borà BH3
tetrahidrur de carboni o metà CH4
tetrahidrur de silici o silà SiH4
trihidrur de nitrogen o amoníac
NH3
trihidrur de fòsfor o hidrur de fòsfor(III) o fosfà PH3
trihidrur d’arsènic o arsà AsH3
trihidrur d’antimoni o estibà SbH3

Exercicis per practicar:

http://www.xtec.cat/~rblanco1/exerauto/Index_Formulacio.htm

Exemples

http://www.acienciasgalilei.com/qui/formulacion/hidruros%20metalicos.htm

Us d’alguns hidrurs:

hidruro 2 hidruro

 5.3-Compostos metall+ no metall

El metall actua amb nombre d’oxidació positiu i el no metall negatiu.

S’anomenen fent acabar l’arrel del no metall en ur i a continuació el nom del metall, especificant el nombre d’oxidació, prefixos multiplicadors o el nombre de càrrega.

A l’hora de formular-los, el metall s’escriu a l’esquerra.

Fe3N2 Dinitrur de triferro/Nitrur de ferro(II)
PbI4    Tetraiodur de plom/Iodur de plom (IV)
KBr Bromur de potassi/Bromur de potassi

5.4-Compostos no metall+ no metall

El no metall més electronegatiu (d’acord amb la llista de sota) actua amb nombre d’oxidació negatiu i l’altre amb nombre d’oxidació positiu.

B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, BR, Cl, O, F

S’anomenen fent acabar en ur l’arrel del no metall més electronegatiu i a continuació el nom de l’altre element especificant el seu nombre d’oxidació si cal. 

carbur de silici SiC
triclorur de fòsfor o clorur de fòsfor(III) PCl3
disulfur de carboni o sulfur de carboni(IV) CS2
pentasulfur de diarsènic As2S5

6-Hidròxids

Estan formats per la unió d’un metall amb l’ió hidròxid= OH (actua amb nombre d’oxidació .S’anomenen  hidròxid de….. i el nom del metall especificant el nombre d’oxidació.

hidròxid de calci o dihidròxidde calci Ca(OH)2
hidroxid d’amoni       NH4OH
hidròxid de sodi NaOH
trihidròxid de ferro hidròxid de ferro(III) Fe(OH)3
dihidròxid de níquel hidròxid de níquel(II) Ni(OH)2

 7-Àcids

Dins aquest apartat es tenen que considerar els hidràcids (hidrurs no metàl·lics en dissolució) estudiats abans i els àcids formats a partir d’un òxid més aigua, que ‘anomena oxiàcids.Són compostos de fórmula general  HxMyOz, on M és un element no metàl·lic o bé un metall de transició amb estat d’oxidació elevat (per exemple, Cr o Mn).

7.1-Oxiàcids

Es té que tenir en compte per la nomenclatura clàssica els nombre d’oxidació

Nombres d’oxidació
hipo…ós ós -ic per…………ic
Halògens (Cl, Br, I) +1 +3 +5 +7
Amfígens (S, Se, Te) +2 +4 +6
Nitrogenoides (N, P, As, Sb) +3 +5
Carbonoides (C, Si) +4
Bor +3
Crom +6
Manganès +6 +7

Per obtenir les fórmules posarem l’òxid simplificat més aigua.

  • L’hidrogen té estat d’oxidació +1 i l’oxigen -2.
  • L’element M té l’estat d’oxidació positiu.
  • Grup VII: Valències I,III,V i VII

(I)     Cl2O  + H2O -> HClO    àcid hipoclorós
(III)   Cl2O3 + H2O -> HClO2  ácid  clorós
(V)   Cl2O5 + H2O -> HClO  ácid  clóric
(VII) Cl2O7 + H2O -> HClO4  ácid perclóric

  • Grup VI:Valències:II,IV i VI

(II)  SO + H2O -> H2SO2    àcid hiposulfuros
(IV) SO2 + H2O -> H2SO3  àcid  sulfuros
(VI) SO3 + H2O -> H2SO4  àcid sulfúric

  • Grup V: III i V

El nitrogen forma dos àcids:

Pensa quin sera el nom d’aquests àcids en català.

El fosfor i l’arsènic donen àcids especials.

Com pots observar si afegim un aigua l’àcid s’anomena meta…, dos aigues piro…, i tres aigues orto…

  • Grup IV:IV

(IV) CO2 + H2O -> H2CO3    àcid carbónic
(IV) SiO2  + H2O -> H2SiO3 àcid silícic

  •  Grup III
  • El bor es pot polihidratar i agafar una, dos o tres aigues.
  • B2O3 +H2O—— H2B2O4 = HBO2   ÀCID METABORÓSB2O3 +2H2O—— H4B2O5                ÀCID PIROBORÓSB2O3 +3H2O—— H6B2O6 = H3BO3  ÀCID ORTOBORÓS

No només es formulen els àcids de aquesta forma cLàssica sino com els òxids, de forma sistemàtica i Stock , observa aquest quadre D’AQUESTA PÀGINA WEB

http://www.bioygeo.info/pdf/Oxoacidos.pdf

En Internet hi ha molt vídeos que os poden ajudar aquí teu un:

[youtube]http://youtu.be/od0uC_KPOGo[/youtube]

  •   Hi ha dos metalls que són el crom i el manganès que poden donar àcid i aquest són:

CrO3 + H2O = H2CrO4 àcid cròmic (valència VI)

Cr2O6 +H2O = H2Cr2O7 acid decròmic (valència VI)

MnO3 + H2O = H2MnO4 àcid mangànic (valència VI)

Mn2O7 + H2O = H2Mn2O8 =HMnO4  àcid permangànic (valència VII)

7.2-Exercicis per treballar

http://www.latizavirtual.org/quimica/quim_ino.html

Test:   http://www.eis.uva.es/~qgintro/genera.php?tema=1&ejer=6

http://www.iesalandalus.com/joomla3/images/stories/FisicayQuimica/flash/formulacion/test_form_iupac_4eso.swf

http://www.xtec.cat/~rblanco1/exerauto/Index_Formulacio.htm

7.3-Ús dels àcid

Els àcids inorgànics s’utilitzen com a substàncies químiques intermèdies i catalitzadors en reaccions químiques. Es troben en diferents indústries, com metalistería, fusta, tèxtils, colorants, petroli i fotografia. En el treball dels metalls s’utilitzen sovint com a agents netejadors abans de soldar o pintar. 

L’àcid nítric s’utilitza en la fabricació de nitrat amònic per a fertilitzants i explosius.

[youtube]http://youtu.be/S-bihg-IOYU[/youtube]

Àcid sulfúric, H2SO4 és l’àcid que s’empra en major quantitat, s’empra en la indústria química per a la preparació d’altres àcids, de sulfats i de carbonats. En la producció de pintures, sulfonació de greixos, en la indústria tèxtil, en la refineria del petroli, en la producció de ferro i acer.

[youtube]http://youtu.be/32meed7kD7c[/youtube]

Àcid clorhídric,HCl.Es fa servir com decapat de l’acer, l’acidificació de pous de petroli, la fabricació d’aliments, la producció de clorur de calci i el tractament de minerals.

L’àcid clorhídric és important en el cos humà, degrada els aliments perque pugui ser absorbit.El seu pH és de 1 a 2, aquest àcidesa desfa els metalls, pero l’estomac està protegit per una mucosa que evita l’atac de l’àcid.