Embed Size (px)
DESCRIPTION
Els nombre d'oxidació
Citation preview
FORMULACIÓ I NOMENCLATURA
La matèria que ens envolta està formada gairebé sempre per una mescla de substàncies pures, cadascuna amb unes propietats físiques i químiques característiques.
Així, l'aire és una mescla de diverses substàncies pures: l'oxigen, el nitrogen, el vapor d'aigua, el diòxid de carboni, etc. L'ozò, la substància representada a la figura, és també una substància pura que podem trobar a l'aire.
Però no totes les substàncies pures són iguals:
N'hi ha que estan formades per un sol tipus d'àtoms, sols o units entre ells de diverses maneres (per exemple, l'ozò de la figura té tres àtoms d'oxigen units). En aquest cas parlem d'elements químics.
A d'altres casos hi trobem àtoms diferents units i es formen compostos químics, com l'aigua de la figura.
Ens ocuparem aquí d'una part de la química, la formulació i la nomenclatura dels elements químics i dels compostos químics. Deixarem, però, tota una família de compostos, els compostos del carboni que, per la seva complexitat, s'estudien a una branca especial: la química del carboni.
La formulació es refereix a escriure la fórmula d'un compost (també, com veurem, d'elements).
La nomenclatura es refereix a donar nom a aquestes fórmules.
El primer que cal, però, és conèixer els símbols amb els quals representem els elements químics. Si no els recordes els trobaràs a la taula periòdica dels elements.
Els hidrurs Els hidrurs són combinacions binàries de l'hidrogen amb un
altre element, que pot ser metàl·lic o no metàl·lic.1. Hidrogen amb els elements dels grups 16 i 17: F, Cl, Br,
I, S, Se i Te.
L'hidrogen té estat d'oxidació +1 El no metall té l'estat d'oxidació negatiu. S'anomenen hidràcids, compostos que tenen caràcter àcid.
Formulació: HIDROGEN + NO METALL. L'hidrogen s'escriu a l'esquerra, abans del símbol del no metall: HF, HCl, HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te.
Nomenclatura: nom no metall -ur d'hidrogen.
HClClorur d'hidrogen
H2SSulfur d'hidrogen
2. Hidrogen mb la resta dels no metalls, com B, C, Si, N, P, As, Sb.
L'hidrogen té estat d'oxidació +1. El no metall té l'estat d'oxidació negatiu.
Formulació: NO METALL + HIDROGEN. L´hidrogen s'escriu a la dreta, després del símbol del no metall. CH4, PH3, NH3.
Nomenclatura: tri, tetra,... hidrur de nom no metall, si bé també tenen noms especials.
PH3Trihidrur de fòsfor
(fosfina)NH3
Trihidrur de nitrogen(amoníac)
3. Hidrogen amb els metalls.
L'hidrogen té estat d'oxidació -1. El metall té l'estat d'oxidació positiu. L'estat d'oxidació dels metalls depèn del grup al qual pertany:
o Grup 1, nombre d'oxidació +1o Grup 2, nombre d'oxidació +2o Grup 13, nombre d'oxidació +3
o Grup 14, nombre d'oxidació +4
Formulació: METALL + HIDROGEN. L´hidrogen s'escriu a la dreta, després del símbol del metall. SnH4, AlH3, NaH.
Nomenclatura: tri, tetra,... hidrur de nom metall.
NaHHidrur de sodi
AlH3Hidrur d'alumini
Els hidròxids
Els hidròxids són combinacions d'un metall amb l'ió hidròxid, OH-.
Aquests compostos també s'anomenen bases i poden neutralitzar l'acidesa de dissolucions que continguin un àcid ja que quan es
dissolen en aigua es dissocien originant ions hidròxid.
L'ió hidròxid Està format per un àtom d'hidrogen i un d'oxigen units. L'estat d'oxidació de l'oxigen és -2 i el de l'hidrogen +1. Per
tant, la combinació resultant té una càrrega negativa: OH-.
Formulació METALL + OH. El metall s'escriu en primer lloc, seguit pel grup
OH. Si el metall té estat d'oxidació +1 només s'escriu el grup OH
després del símbol del metall. Exemple: Li(+1) + OH (-1) --- LiOH. Si el metall té un estat d'oxidació superior a +1, el grup OH
s'escriu entre parèntesi amb un subíndex igual a la càrrega del metall.
Exemple: Al (+3) + OH (-1). Si la fórmula fos AlOH, el compost quedaria amb una càrrega de +2, de manera que hem de combinar un àtom d'alumini amb tres grups OH- per tal que el compost sigui neutre: Al(OH)3.
Nomenclatura S'anomenen amb la paraula hidròxid seguida del nom del
catió metàl·lic. Si el catió metàl·lic pot tenir més d'un estat d'oxidació, cal
indicar-lo entre parèntesi amb xifres romanes. Exemple: Fe(OH)2 és l'hidròxid de ferro (II), perquè el ferro
pot tenir també l'estat d'oxidació +3.
Més informació:http://www.iesberenguer.net/departaments/fisicaiquimica/inorganica/apuntsino1.htm
Els àcids
Els àcids són compostos que quan es dissolen en aigua s'ionitzen i originen ions H+, de manera que el pH de la dissolució és inferior a 7.
Hi ha dos tipus d'àcids:
Els hidràcids, combinacions binàries d'alguns no metalls amb l'hidrogen.
Els oxoàcids, combinacions ternàries de certs elements (principalment no metalls) amb hidrogen i oxigen.
Hidràcids Són combinacions binàries de l'hidrogen amb els elements F,Cl,
Br, I, S, Se i Te. L'hidrogen té estat d'oxidació +1 i el no metall té l'estat
d'oxidació negatiu. No contenen oxigen.
Formulació: HIDROGEN + NO METALL. L'hidrogen s'escriu a l'esquerra, abans del símbol del no metall: HF, HCl, HBr, HI, H2S, H2Se, H2Te.
Nomenclatura: o En estudiar les combinacions binàries de l'hidrogen, hem
vist que aquests compostos s'anomenen arrel del nom del no metall -ur d'hidrogen. Aquesta nomenclatura s'utilitza quan estan en estat gasós.
o En canvi, quan estan en dissolució, s'anomenen àcid arrel del nom del no metall -hídric.
HCl Estat gasós: clorur d'hidrogen En dissolució: àcid clorhídric
H2S
Estat gasós: sulfur d'hidrogen En dissolució: àcid sulfhídric
Dissociació dels hidràcids
Quan estan en dissolució aquosa, els hidràcids perden els hidrògens en forma d'ions H+.
Els hidràcids dels halògens (HF, HCl, HBr i HI) perden un catió hidrogen, mentre que els hidràcids H2S, H2Se i H2Te en poden perdre dos.
Els anions resultants s'anomenen amb la terminació -ur:
o F- ió fluoruro Cl- ió cloruro Br- ió bromuro I- ió ioduro S2- ió sulfuro Se2- ió selenuro Te2- ió tel·lurur
Més informació sobre els hidràcids: "Els hidrurs".
Dissociació de l'àcid clorhídric
Dissociació de l'àcid sulfhídric
Oxoàcids Tenen la fórmula general HaEbOc, on H és l'hidrogen, O
l'oxigen i E un element no metàl·lic o algun metall (com el Mn o Cr). a, b i c són el nombre d'atoms de cada element.
L'hidrogen té estat d'oxidació +1 i l'oxigen -2. L'element E té l'estat d'oxidació positiu.
Estat d'oxidació de l'element: per calcular-lo hem de tenir en compte que:
o l'hidrogen té estat d'oxidació +1o l'oxigen té estat d'oxidació -2o la suma de tots els nombres d'oxidació ha de ser zero a
un compost neutre (sense càrrega). Exemple: a l'oxoàcid HBrO2, l'estat d'oxidació del brom és +3,
ja que:
o El "nombre d'oxidació" de tots els oxígens és: 2 x (-2) = -4o El "nombre d'oxidació" de l'hidrogen és +1.o +1-4 = -3; per tant, perquè la suma total del compost
sigui zero, el brom ha de tenir un estat d'oxidació de +3 (-3+3=0).
Nomenclatura: per anomenar els oxoàcids se sol utilitzar la nomenclatura tradicional.
o Element amb un sol nombre d'oxidació: àcid nom element -ic.
o Element amb dos nombres d'oxidació: Nombre d'oxidació menor: àcid nom element -ós. Nombre d'oxidació major: àcid nom element -ic.
o Element amb quatre nombres d'oxidació: Nombre d'oxidació menor: àcid hipo- nom
element -ós. Segon nombre d'oxidació: àcid nom element -ós. Tercer nombre d'oxidació: àcid nom element -ic. Nombre d'oxidació major: àcid per- nom element
-ic.
Els oxoàcids més importants:
HClO Àcid hipoclorós
HClO2 Àcid clorós
HClO3 Àcid clòric
HClO4 Àcid perclòric
HBrO Àcid hipobromós
HBrO2 Àcid bromós
HBrO3 Àcid bròmic
HBrO4 Àcid perbròmic
HIO Àcid hipoiodós
HIO3 Àcid iòdic
HIO4 Àcid periòdic
HMnO4Àcid permangànic
H2SO3 Àcid sulfurós
H2SO4 Àcid sulfúric
HNO2 Àcid nitrós
HNO3 Àcid nítric
H3PO4 Àcid fosfòric
H2CO3 Àcid carbònic
Dissociació dels oxoàcids Quan estan en dissolució aquosa, els oxoàcids perden els
hidrògens en forma d'ions H+. L'anió que es forma és poliatòmic, és a dir, està format per dos
o més àtoms units de manera covalent. Els anions resultants s'anomenen amb les terminacions:
o -it si l'àcid acabava en -ós.o -at si l'àcid acabava en -ic.o Si els àcids tenien el prefix hipo- o per-, els anions el
conserven.
Més informació:http://www.iesberenguer.net/departaments/fisicaiquimica/inorganica/apuntsino1.htm
Les sals
Les sals són compostos iònics que es formen per la unió d'un catió metàl·lic amb un anió que pot ser:
Derivat dels hidràcids (F-, Cl-,...) Derivat dels oxoàcids (ClO-, SO4
2-,...)
Sals derivades dels hidràcids Són combinacions binàries d'un catió metàl·lic amb els
anions resultants de la dissociació dels hidràcids que, recordem, s'anomenen amb la terminació -ur:
o F- ió fluoruro Cl- ió cloruro Br- ió bromuro I- ió ioduro S2- ió sulfuro Se2- ió selenuro Te2- ió tel·lurur
No contenen oxigen.
Formulació: METALL + NO METALL. Cal combinar els cations i els anions de manera que la càrrega final sigui zero.
o Per formular la sal que es formaria entre el catió Fe3+ i l'anió Br-, hem de tenir en compte que necessitarem tres anions bromur per anul·lar les tres càrregues del catió ferro (III): FeBr3.
Nomenclatura: s'anomenen arrel del nom del no metall -ur de nom metall. Si el metall pot tenir més d'un estat d'oxidació, cal especificar-lo entre parèntesi i amb xifres romanes.
Exemple: NaBr, bromur de sodi.
Sals derivades dels oxoàcids
Són combinacions ternàries d'un catió metàl·lic amb els anions resultants de la dissociació dels oxoàcids.
Recordem que: o Quan estan en dissolució aquosa, els oxoàcids perden els
hidrògens en forma d'ions H+.o L'anió que es forma és poliatòmic, és a dir, està format
per dos o més àtoms units de manera covalent.o Els anions resultants s'anomenen amb les terminacions:
-it si l'àcid acabava en -ós. -at si l'àcid acabava en -ic. Si els àcids tenien el prefix hipo- o per-, els anions
el conserven.
Els anions derivats dels oxoàcids
Oxoàcid
Nom oxoàcid
Anió Nom anió
HClO Àcid hipoclorós ClO- Anió
hipoclorit
HClO2 Àcid clorós ClO2- Anió clorat
HClO3 Àcid clòric ClO3- Anió clorat
HClO4Àcid perclòric ClO4
- Anió perclorat
HBrOÀcid hipobromós
BrO- Anió hipobromit
HBrO2Àcid bromós BrO2
- Anió bromit
HBrO3Àcid bròmic BrO3
- Anió bromat
HBrO4Àcid perbròmic BrO4
- Anió perbromat
HIO Àcid hipoiodós IO- Anió
hipoiodit
HIO3 Àcid iòdic IO3- Anió iodat
HIO4Àcid periòdic IO4
- Anió periodat
HMnO4
Àcid permangànic
MnO4
-
Anió permanganat
H2SO3Àcid sulfurós SO3
2- Anió sulfit
H2SO4Àcid sulfúric SO4
2- Anió sulfat
HNO2 Àcid nitrós NO2- Anió nitrit
HNO3 Àcid nítric NO3- Anió
nitrat
H3PO4Àcid fosfòric PO4
3- Anió fosfat
H2CO3Àcid carbònic CO3
2- Anió carbonat
Formulació: METALL + OXOANIÓ. Cal combinar els cations i els anions de manera que la càrrega final sigui zero.
o Per formular la sal que es formaria entre el catió Fe3+ i l'anió BrO-, hem de tenir en compte que necessitarem tres anions bromur per anul·lar les tres càrregues del catió ferro (III): FeBrO3.
o Si hem de combinar més d'un anió l'hem d'escriure entre parèntesi amb el subíndex corresponent.
Nomenclatura: s'anomenen nom de l'anió de nom metall. Si el metall pot tenir més d'un estat d'oxidació, cal especificar-lo entre parèntesi i amb xifres romanes.
Exemple: NaBrO, hipobromit de sodi; Ca(BrO)2, hipobromit de calci.
Més informació:http://www.iesberenguer.net/departaments/fisicaiquimica/inorganica/apuntsino1.htm
La formació de l'hipoclorit de sodi a partir del catió sodi i l'anió hipoclorit
La formació del nitrit d'alumini a partir del catió alumini i l'anió nitrit
Els òxids Els òxids són combinacions binàries de l'oxigen amb un altre
element, que pot ser metàl·lic o no metàl·lic (excepte el fluor).1. Estats d'oxidació.
L'oxigen té estat d'oxidació -2. L'altre element té l'estat d'oxidació positiu. Els elements dels grups 1 i 2 tenen estats d'oxidació +1 i +2
respectivament, però la resta d'elements solen presentar diversos estats d'oxidació quan es combinen amb l'oxigen.
Nombres d'oxidació: O-2
Li, Na, K,...+1
Be, Mg, Ca,...+2
Resta d'elements Variable
2. Formulació.
ELEMENT + OXIGEN. L'element s'escriu en primer lloc, abans del símbol de l'oxigen.
S'escriuen els subíndexs necessaris per tal que els nombres d'oxidació s'anul·lin.
Exemple: Al (+3) + O (-2). Si la fórmula fos AlO, el compost quedaria amb una càrrega de +1, de manera que hem de combinar tres àtoms d'oxigen i dos d'alumini, per tal que el compost sigui neutre.
Més informació:http://www.iesberenguer.net/departaments/fisicaiquimica/inorganica/apuntsino1.htm
El nombre d'oxidació
La valència d'un element és el nombre d'àtoms d'hidrogen que es combinen amb un àtom d'aquest element. L'electronegativitat és la tendència d'un àtom d'un element a atraure electrons quan es combina amb un altre.
Combinant aquests dos conceptes tenim el nombre d'oxidació d'un element, que pot representar diferents coses segons parlem d'ions i compostos iònics o de compostos covalents.
1. Ions monoatòmics
El nombre d'oxidació representa la seva càrrega, amb el signe corresponent.
Exemple: Na+ té nombre d'oxidació +1; O2- té nombre d'oxidació -2.
2. Compostos iònics
El nombre d'oxidació representa la càrrega de cadascun dels ions que els formen.
Exemple: el NaCl està format pels ions Na+, amb nombre d'oxidació +1, i Cl-, amb nombre d'oxidació -1.
3. Compostos covalents
El nombre d'oxidació representa el nombre de parells d'electrons que comparteixen.
L'element més electronegatiu (que tindrà els electrons més a prop), té un nombre d'oxidació negatiu, i l'altre el tindrà positiu.
Exemple: a l'aigua (H2O), cada hidrogen comparteix un parell d'electrons amb l'oxigen.Cada hidrogen, per tant, té nombre d'oxidació +1.L'oxigen, en canvi, comparteix dos parells d'electrons, i com que és l'element més electronegatiu, té un nombre d'oxidació -2.
Fórmules i nombres d'oxidacióQuan es formen compostos, un dels elements té un nombre d'oxidació negatiu i l'altre (o altres) el tenen positiu.Podem visualitzar el nombre d'oxidació com uns "gafets" que tenen els àtoms per unir-se entre sí. En combinar-se els àtoms per formar el
Nombres d'oxidació:
Li+, Na+, K+,...+1
Be2+, Mg2+, Ca2+,...+2
O2-, S2-,... -2
O: -2H: +1
compost, ho fan de manera que la suma dels nombres d'oxidació dels diferents elements sigui nul·la, és a dir, que no quedi cap gafet lliure.Si representem els nombres d'oxidació positius amb gafets oberts i els negatius amb gafets tancats, els compostos anteriors es podrien visualitzar de la següent manera:
Òxid de calci. El calci té nombre d'oxidació +2 i l'oxigen nombre d'oxidació -2. Per tant, n'hi ha prou amb un àtom de cada, i la fórmula resultant és CaO.
Òxid de sodi: el sodi té nombre d'oxidació +1 i per tant seran necessaris dos àtoms de sodi per cada un d'oxigen, per la qual cosa la fórmula serà Na2O.
