Fórmula molecular

Formulación química podemos definir la fórmula química como la encargada de regular las convenciones a emplear en la utilización de fórmulas químicas. Una fórmula química se compone de símbolos y subíndices; correspondiéndose los símbolos con los elementos que formen el compuesto químico a formular y los subíndices con las necesidades de átomos de dichos elementos para alcanzar la estabilidad molecular. Así, sabemos que una molécula descrita por la fórmula $H_{2}SO_{4}$ posee dos átomos de Hidrógeno, un átomo de Azufre y 4 átomos de Oxígeno.

Nomenclaturas de la IUPAC

Las maneras de formular un compuesto tienen que ser aceptadas por la IUPAC, "International Union of Pure and Applied Chemistry" Existen tres formas de nombrar una fórmula química:

• Nomenclatura sistemática, la cual se vale de los prefijos numerales griegos mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona-, deca-, etc, para nombrar el número de átomos de cada elemento en la molécula.
• Nomenclatura de Stock, utilizada con elementos que pueden usar distintos estados de oxidación, y caracterizada por incluir la valencia con la que actúa el elemento entre paréntesis y en números romanos.
• Nomenclatura clásica o tradicional, la cual se vale de los prefijos y sufijos hipo-oso, -oso, -ico y per-ico, según la valencia con la que actúen los elementos.

Así, por ejemplo, la fórmula $Fe_{2}O_{3}$ podemos nombrarla respectivamente:

• Trióxido de dihierro
• Óxido de hierro (III)
• Óxido férrico

Y la fórmula $FeO$ podemos nombrarla respectivamente:

• Monóxido de hierro
• Óxido de hierro (II)
• Óxido ferroso

Sin embargo esto resulta demasiado general como para poder formular cualquier compuesto. Por lo cual procederemos a explicar cómo se formulan.

Formulación básica

Formulación inorgánica

Las normas que se exponen en este apartado son adecuadas para compuestos no basados en el carbono (esto no quiere decir que no tengan carbono, tómese como ejemplo $CO_{2}$ o dióxido de carbono)

Para indicar en el nombre de una sustancia el número de átomos o grupos de átomos de una fórmula se van a emplear en ocasiones prefijos numerales griegos. Tales son:

• mono: 1
• di: 2
• tri: 3
• tetra: 4
• penta: 5
• hexa: 6
• hepta: 7
• octa: 8
• nona: 9
• deca: 10
• undeca: 11
• dodeca: 12

Etc.

En el caso de que tales números hagan referencia a un grupo de átomos se emplean los siguientes prefijos multiplicativos griegos:

• bis: 2
• tris: 3
• tetraquis: 4
• pentaquis: 5
• hexa/hepta/octaquis: 6, 7, 8, etc.

Óxidos

Son unos compuestos binarios (formado por dos elementos) que se componen del elemento oxígeno y cualquier otro (salvo el flúor).

Sus fórmulas se escriben siempre con el símbolo del oxígeno a la derecha y el del otro elemento a la izquierda, por ser el oxígeno el elemento más electronegativo de la Tabla Periódica. Es una excepción el flúor, que por ser más electronegativo que el oxígeno se escribe a su derecha, y el compuesto formado no se denomina óxido. Se intercambian los estados de oxidación de los elementos y se colocan como subíndices, y si es posible se simplifican.

Se emplean las siguientes normas de nomenclatura:

• Nomenclatura sistemática: Se escribe "Óxido de" y el nombre del elemento (tanto de un metal como de un no metal). Delante de la palabra "óxido" y del nombre del elemento se colocan los prefijos numerales griegos "mono", "di", etc, indicando el número de átomos en la fórmula. Si no hay posibilidades de duda (si no hay más óxidos del elemento) el prefijo "mono" se omite.

Óxido de diplata = $Ag_{2}O$ Trióxido de dialuminio = $Al_{2}O_{3}$ Óxido de dicobre = $Cu_{2}O$ (El cobre tiene estado de oxidación (+1)) Óxido de monocobre = $CuO$ (El cobre tiene estado de oxidación (+2))

• Nomenclatura de Stock: Se escribe "Óxido de" y el nombre del elemento (tanto de un metal como de un no metal). Si el elemento puede actuar con varios números de oxidación, se escribe el número de oxidación que usa sin signo, en números romanos y entre paréntesis. Para el oxígeno no se pone.

Óxido de cloro (III) = $Cl_{2}O_{3}$ Óxido de azufre (VI) = $SO_{3}$

• Nomenclatura tradicional o clásica: Se usa la palabra "óxido" si el elemento unido al oxígeno es un metal o "anhidrido" si es un no metal. Se sigue con el nombre del elemento unido al oxígeno modificado con una serie de prefijos y sufijos, según los posibles estados de oxidación.

Si el elemento sólo actúa con un estado de oxidación no se modifica el nombre. Óxido de aluminio = $Al_{2}O_{3}$

Si el elemento puede actuar con dos estados de oxidación, el nombre del elemento se termina en -oso cuando usa el estado de oxidación más bajo, y en -ico cuando usa el más alto.

Óxido ferroso = $FeO$

Óxido férrico = $Fe_{2}O_{3}$

Los nombres de los compuestos del hierro son a veces irregulares por derivar del término latino ferrum, en vez del español hierro. Lo mismo sucede con el azufre, en latín sulphur, y con otros elementos.

Si el elemento puede actuar con tres estados de oxidación, el nombre del elemento comienza con hipo- y termina en -oso cuando usa el estado de oxidación más bajo, termina en -oso cuando usa el intermedio, y acaba en -ico cuando emplea el más alto.

Anhidrido hiposulfuroso = $SO$

Anhídrido sulfuroso = $SO_{2}$

Anhidrido sulfúrico = $SO_{3}$

Si el elemento puede actuar con cuatro estados de oxidación, las combinaciones son hipo-oso, -oso, -ico y per-ico, desde el menor estado de oxidación al mayor.

Anhidrido hipocloroso = $Cl_{2}O$

Anhídrido cloroso = $Cl_{2}O_{3}$

Anhidrido clórico = $Cl_{2}O_{5}$

Anhídrido perclórico = $Cl_{2}O_{7}$

Cuando el flúor de combina con el oxígeno forma un compuesto de fórmula $OF_{2}$ que en la nomenclatura sistemática se llama difluoruro de oxígeno y en las de Stock y clásica fluoruro de oxígeno.

Óxidos mixtos

Este tipo de óxidos se dan cuando se encuentra un compuesto cuya suma de las valencias de los componentes no da cero pero tampoco es un ion. En este caso el óxido estará formado por átomos del elemento que no es el oxigeno en distintas valencias.

Fe3O4 = FeO – Fe2O3 = Tetraoxido (doble) de hierro (II) y dihierro (III)

Pb3O4 = 2PbO – PbO2 = Tetraoxido (doble) de diplomo (II) y plomo (III)

MgTiO3 = MgO TiO2 =Trioxido (doble) de magnesio y titanio (IV)

En la escritura de estos compuestos el oxigeno va en el último lugar mientras que el resto de elementos van delante de él, ordenados de izquierda a derecha por orden alfabético.

En la escritura sistemática de los compuestos se comienza nombrando la cantidad de oxígenos añadiéndole un prefijo al –óxido. Tras el se especifica que es doble y por último se señalizan los dos compuestos que lo forman ordenados por orden alfabético y señalando la valencia en caso de que sea necesario.

Los metales actúan con su habitual estado de oxidación. Por ejemplo: el sodio con +1, el calcio con +2.

Obsérvese que en todos los hidruros metálicos el Hidrógeno se escribe a la derecha y el metal se escribe a la izquierda.

• Hidruros volátiles: estos compuestos están unido por enlances covalentes no polares. Los elementos que forman estos compuestos son: N, P, As, Sb, C, Si, y B.

• Haluros de hidrógeno o ácidos hidrácidos: los ácidos están dividos en dos grupos:

• Hidrácidos: están formados por Hidrógeno (H) y un elemento de los grupos de la tabla periódica 16 y 17. Ejemplo: (HCl)->Ácido clorhídrico (HF)->Ácido fluorhídrico

Oxiácidos

Están formados por hidrógeno (H), un elemento no-metálico (X) y oxígeno (O). Cada ácido, al perder su (s) hidrógeno (s) en disolución acuosa produce su (s) respectivo (s) anión (es) con tantas cargas negativas como hidrógenos haya perdido. Dependiendo del número de H que tengan se dividen en 4 grupos:

• Grupo 1 (1 H): Grupo de Cloro, Bromo, Yodo, Nitrógeno, Fósforo, Arsénico y Antimonio (los tres últimos con el prefijo meta).

            ÁCIDO                  ANIÓN
  HXO  Ácido hipo...oso.     XO¯  Hipo...ito.
  HXO2 Ácido .......oso.     XO2¯ .......ito.
  HXO3 Ácido .......ico.     XO3¯ .......ato.
  HXO4 Ácido per....ico.     XO4¯ Per....ato.

  HIO   Ácido hipoyodoso.     IO¯   Hipoyodito.
  HNO2  Ácido nitroso.        NO2¯  Nitrito.
  HPO3  Ácido metafosfórico.  PO3¯  Metafosfato.
  HBrO4 Ácido perbrómico.     BrO4¯ Perbromato.

• Grupo 2 (2 H): Grupo de Azufre, Selenio y Teluro.

                ÁCIDO                 ANIÓN
  H2XO2  Ácido hipo...oso.     XO2²¯  Hipo...ito.
  H2XO3  Ácido .......oso.     XO3²¯  .......ito.
  H2XO4  Ácido .......ico.     XO4²¯  .......ato.
  

  H2SO2   Ácido hiposulfuroso.  SO2²¯  Hiposulfito.
  H2SeO3  Ácido selenioso.      SeO3²¯ Selenito.
  H2SO4   Ácido sulfúrico.      SO4²¯  Sulfato.
  H2TeO4  Ácido telúrico.       TeO4²¯ Telurato.

• Grupo 3 (3 H): Grupo de Fósforo, Arsénico y Antimonio. (Con prefijo orto o sin prefijo).

                ÁCIDO                      ANIÓN
  H3XO2  Ácido (orto) hipo...oso.     XO2³¯  (orto) hipo...ito.
  H3XO3  Ácido (orto).......oso.     XO3³¯  (orto).......ito.
  H3XO4  Ácido (orto).......ico.     XO4³¯  (orto).......ato.
  

  H3SbO2  Ácido (orto) hipoantimonioso.  SbO2³¯ (orto) Hipoantimonito.
  H3AsO3  Ácido (orto) arsenioso.        AsO3³¯ (orto) Arsenito.
  H3PO4   Ácido (orto) fosfórico.        PO4³¯  (orto) Fosfato.

• Grupo 4 (4 H): Grupo de Fósforo, Arsénico y Antimonio. (Con prefijo piro o di).

                ÁCIDO                                    ANIÓN
  H4X2O3  Ácido dihipo...oso o pirohipo.......oso. X2O34¯  dihipo.......ito o pirohipo...ito.
  H4X2O5  Ácido di.......oso o piro.......oso.     X2O54¯  di.......ito o piro.......ito.
  H4X2O7  Ácido di.......ico o piro.......ico.     X2O74¯  di.......ato o piro.......ato.
  

  H4Sb2O3  Ácido dihipoantimonioso o piroantimonioso.  Sb2O34¯ dihipoantimonito o piroantimonito.
  H4As2O5  Ácido diarsenioso o piroarsenioso.          As2O54¯ diarsenito o piroarsenito.
  H4P2O7   Ácido difosfórico o pirofosfórico.          P2O74¯  difosfato o pirofosfato.

Existen otros ácidos que de la manera que están clasificados arriba no encajan en la plantilla y podríamos llamarlos "irregulares":

• Con Boro:

   HBO2   Ácido metabórico.     BO2¯    Metaborato.
   H3BO3  Ácido ortobórico.     BO3³¯   Ortoborato.

• Con Azufre:

   H2S2O7   Ácido disulfúrico o pirosulfúrico.                S2O7²¯   Disulfato o pirosulfato.
   H2S2O8   Ácido peroxodisulfúrico o peroxopirosulfúrico.    S2O8²¯   Peroxodisulfato o peroxopirosulfato.
   H2SO5    Ácido peroxosulfúrico.                             SO5²¯   Peroxosulfato.
   H2S2O3   Ácido tiosulfúrico.                               S2O3²¯   Tiosulfato.

• Con Silicio:

   H2SiO3   Ácido metasilícico o silícico.     SiO3²¯   Metasilicato o silicato.
   H4SiO4   Ácido ortosilícico.                SiO4²¯   Ortosilicato.

• Con Carbono:

   H2CO3   Ácido carbónico.     CO3²¯   Carbonato.

• Con Carbono Y Nitrógeno:

   HOCN   Ácido ciánico.     OCN¯   Cianato.
   HSCN   Ácido tiociánico.  SCN¯   Tiocianato.

• Con Manganeso:

   H2MnO4   Ácido mangánico.     MnO4²¯   Manganato.
   HMnO4    Ácido permangánico.   MnO4¯   Permanganato.

• Con Cromo:

   H2CrO4   Ácido crómico.       CrO4²¯   Cromato.
   H2Cr2O7  Ácido dicrómico.     Cr2O7²¯  Dicromato.

• Otro importante es el Ácido acético o etanoico con el acetato o etanoato CH₃-COO¯

Como ya hemos visto los oxoácidos tienen aniones que se forman al perder todos los hidrógenos que tenían pero también pueden perder sólo 2 ó sólo 3. Por ejemplo el Ácido sulfúrico (H₂SO₄) puede perder los 2 ó sólo 1 hidrógeno, si pierde los 2 el anión se llamará sulfato (SO₄²¯) pero si sólo pierde 1 se llamará hidrogenosulfato (HSO₄¯) que es un ANIÓN ÁCIDO y tiene carga. El Ácido difosfórico (H₄P₂O₇) puede perder los 4: difosfato (P₂O₇⁴¯), 3: hidrogenodifosfato (HP₂O₇³¯), 2: dihidrogenofosfato (H₂P₂O₇²¯), 1: trihidrogenofosfato (H₃P₂O₇¯). Del Ácido carbónico se puede formar un anión ácido: el hidrogenocarbonato (HCO₃¯) aunque la IUPAC también acepta el término bicarbonato.

• Sales Ternarias

   Las Sales Ternarias no son más que la combinación de un anión o anión ácido con otro elemento. Ejemplos:

   Ca (IO)2 Hipoyodito de calcio.        Ca (HCO3)2    Hidrogenocarbonato de calcio.  
   AlSbO3 Ortoantimonito de aluminio.   Pb (H2As2O7)2 Dihidrogenopiroarseniato de plomo (IV).
   CaS2O3 Tiosulfato de calcio.         CsH3SiO4     Trihidrogenoortosilicato de cesio.

• Iones Poliatómicos Especiales de Uso Frecuente:

   NH4+    Catión amonio.                    CN-       Cianuro.
   Hg22+   Catión mercurioso.                OCN-      Cianato.
   O22-    Peróxido.                         SCN-      Tiocianato.
   S22-    Disulfuro.                        MnO42-    Manganato.
   S32-    Trisulfuro.                       MnO4-     Permanganato.
   Sn2-    Polisulfuro.                      CrO42-    Cromato.
   C22-    Acetiluro.                        Cr2O72-   Dicromato.
   OH-     Hidróxido.                        CH3-COO-  Acetato.

Hidrácidos

Son ácidos formados por hidrógeno (H) y un elemento no-metálico negativo (X). En la nomenclatura se escribe el Ácido (HX) y después se indica que está en disolución acuosa (aq) o (ac) porque si no no habría diferencia entre las substancias binarias covalentes y los ácidos. Ejemplos:

   HF (aq)     Ácido fluorhídrico.    H2S  (aq)      Ácido sulfhídrico.
   HBr (aq)     Ácido bromhídrico.     H2Se (aq)      Ácido selenhídrico.
   HI (aq)     Ácido yodhídrico.      H2Te (aq)      Ácido telurhídrico.

El ácido sulfhídrico produce el sulfuro y el hidrogenosulfuro o bisulfuro (HS). Si estos compuestos no se encuentran en disolución acuosa se les denominaría con la nomenclatura normal: Sulfuro de hidrógeno...

El Ácido cianhídrico (HCN) produce el anión cianuro (CN¯).

Una fórmula química es una representación de un compuesto químico. Por ejemplo, la fórmula química de agua es H2O. La fórmula química es una representación de un compuesto químico puede darnos alguna información sobre la sustancia que representa. Por ejemplo la fórmula del agua H2O. En esta fórmula parece letras y números. Las letras representan los elementos químicos que se unen para formar una molécula de agua. El número suscrito se llama el índice e indica la cantidad de átomos del elemento presente en cada molécula. En el ejemplo de la molécula de agua, H2O, significa que cada molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno.

Formulación orgánica

Existen una gran variedad de compuestos orgánicos que se componen fundamentalmente por carbono C e hidrógeno H principalmente, también contienen oxígeno O, nitrógeno N ó fósforo P.

Enlaces externos

• Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre formulación química.