sábado, 14 de marzo de 2015

14 NOMBRANDO LOS IONES

Tradicionalmente los iones se trabajan después de los ácidos y las sales, o en conjunción con las sales, sin embargo resulta mucho más cómodo trabajar la formulación y la nomenclatura de los iones inorgánicos antes de trabajar las sales. Esto es porque las sales son ensamblados de iones positivos y negativos, tanto en términos estructurales como en términos de lenguaje químico.

Un ión es un átomo o molécula que ha adquirido o ha perdido cierta cantidad de electrones y que al mismo tiempo no se encuentra enlazado con el átomo que es fuente o depositario de esos electrones, por lo que adquiere una carga permanente. Esta carga permanente es simbolizada por un superíndice (No algebráico) en el que las cargas son pre cedidas por un numeral arábigo que indica su magnitud, este sistema es denominado Ewens-Bassett. Los iones se asocian principalmente a soluciones, mezclas homogéneas entre un material y el agua, en la que ocurre una reacción química de ionización o disociación. Sin embargo, la ionización también puede ocurrir en el estado gaseoso a altas temperaturas (Yau & Kawamoto, 1989). A pesar de lo anterior, para la química escolar, los iones más relevantes son los que se forman a partir de la reacción con el agua líquida.

Si un material al mezclarse con el agua es atacado por esta y rompe su estructura molecular, será denominado electrolito y a sus productos los llamaremos iones. Un electrolito fuerte es aquel material que rompe todas sus moléculas al mezclarse con el agua, un electrolito débil es aquel material que al mezclarse con el agua solo rompe algunas de sus moléculas. Al rompimiento de la molécula lo denominamos formalmente disociación. El chiste del asunto es que al disociarse, las partes no se reparten equitativamente los electrones, una de las partes se queda con más electrones y se denomina anión, la que se queda con menos electrones se denomina catión.

Dado que los electrones son literalmente las cargas diremos que el anión posee cargas negativas al robar electrones, y el catión es positivo porque le han robado sus electrones y ahora manifiesta la carga generada por sus protones en el núcleo. Hay que resaltar que la carga de un ión no es el mismo concepto que el estado de oxidación del elemento. Si bien, ambos adquieren el mismo valor en los iones monoatómicos, la diferencia se hace más patente en los iones poliatómicos.

14.1 Formulación

Las fórmulas de los iones dependen de si hablamos de iones simples o de grupos.

14.1.1 Iones simples

Los iones simples se conforman de un solo núcleo con carga permanente, estos se representan con un superíndice en el cual el numeral arábigo indica la magnitud de la carga y posteriormente se emplea el símbolo de la carga, ya sea positiva o negativa. Es importante no confundir los estados de oxidación con las cargas de los iones.

Un estado de oxidación es una carga parcial que no se manifiesta en la molécula como un todo debido a que la molécula se mantiene neutra de forma neta, el ion por el contrario manifiesta la carga de forma permanente. Es importante destacar las cargas de adquieren los iones serán iguales a alguno de sus estados de oxidación.


14.1.2 Los grupos

Los grupos son varios átomos que actúan como una unidad y manifiestan una carga neta. Aquí también podemos diferenciar dos tipos generales comunes, los grupos simples, y los grupos resonantes. Los grupos simples son como el grupo hidroxilo en el cual la estructura es simple y la carga negativa rodea específicamente la único oxígeno presente, por lo que se puede saber donde se puede generar el nuevo enlace potencial en reacciones futuras.

Los grupos resonantes generan una estructura supercomplicada que se simplifica. En realidad se dice que hay muchas estructuras diferentes que se manifiestan cuánticamente de forma simultánea, en la práctica esto nos implica que la carga negativa no se manifiesta en un oxígeno particular sino en el ión como un todo.


14.2 Disociaciones

Con el fin de poder predecir la fórmula del ion, es importante reconocer el concepto de ionización. La ionización es cuando un ácido o un hidróxido pierden alguno de sus grupos importantes creando iones. Por el momento referiremos los dos tipos de ionizaciones más importantes, la ionización de las bases y la ionización de los ácidos, aunque las sales también pueden hacer esto.

14.2.1 La disociación de los hidróxidos


14.2.2 Ionización de los ácidos ternarios estándar


Los ácidos oxoácidos pares “que son los que pueden liberar dos hidrógenos” adicionalmente son capaces de ionizaise parcialmente.

14.2.3 Ionización de los hidruros metálicos

Esto es comúnmente para los hidruros metálicos como los del grupo 1

14.2.4 La ionización del amoníaco


14.2.5 Ionización de los ácidos hidrácidos



14.3 Nomenclatura tradicional

La nomenclatura tradicional distingue entre los iones de carga positiva y los cationes de carga negativa que a su vez generalmente son grupos.

14.3.1 Cationes

Los cationes generalmente son iones simples –si no consideramos la hidratación –conformados por un metal que ha perdido sus electrones. Generalmente la cantidad de electrones que pierden es igual a uno de sus estados de oxidación (positivos) registrados en la tabla periódica. Su nombre genérico catión seguido del nombre del elemento con los prefijos y sufijos de la nomenclatura tradicional.

El catión del hidrógeno +1 es una particulariedad, ya que aunque lo representamos desnudo en realidad hace parte de un grupo positivo conocido como el grupo hidronio.
(nomenclatura tradicional del protio)

14.3.2 Aniones

Los aniones inorgánicos generalmente se producen a partir de los ácidos hidrácidos u oxoácidos cuando estos pierden uno o más de sus protones. Por tal razón el nombre iónico es más o menos el mismo que portaban en el ácido: si era un ácido hidrácido se emplea el nombre del elemento terminado en uro y si es un ácido oxoácido, cambia las terminaciones –oso por –ito e –ico por ato.

14.3.2.1 Aniones monoatómicos

14.3.2.2 Grupos aniónicos

Los nombres específicos de los aniones mono-atómicos se derivan del ácido respectivo cambiando los sufijos como se indicó previamente. 


14.3.2.3 Grupos aniónicos parcialmente disociados

Adicionalmente para los ácidos pares con dos protones, el ion de disociación parcial emplea el prefijo bi.

Los iones anteriores tienen una segunda forma de nombrarse bajo la nomenclatura tradicional, y es colocando el nombre ácido al final de la expresión como si se tratara de un nombre trinomial.

Las mismas reglas aplican para los ácidos hidrácidos parcialmente protonados como el anión bisulfuro.

14.4 Nomenclatura stock

Un aspecto gracioso de la nomenclatura química es que:

1- Deberíamos usar un solo sistema de nombres para todas las sustancias basado en reglas congruentes, este sistema es el de la IUPAC.
2- Pero aparentemente nadie emplea el sistema de la IUPAC al nombrar los iones.
3- Lo más inconcordante es que los cationes se nombran bajo un sistema diferente al de los aniones de forma MUY común, incluso al interior de la literatura científica.

En el caso de los aniones que acabamos de ver en la entrada anterior, la nomenclatura más común es el sistema tradicional. Pero para el caso de los cationes monoatómicos lo más común es nombrarlos por el sistema Stock. Forma general:

14.5 Nomenclatura sistemática

Al igual que la nomenclatura tradicional, en la sistemática se manejan reglas diferentes dependiendo de si tratamos con iones monoatómicos o con grupos.


14.5.1 Cationes monoelementarios

Los cationes monoelementarios en la nomenclatura sistemática se indican con la cantidad de átomos que compone el grupo, pero que debe ser de un mismo elemento, luego viene el nombre del elemento, y en tal caso se emplean los nombres modernos, y finalmente se escribe la carga neta del ión entre paréntesis en arábigo.

14.5.2 Radicales

Los radicales son especies químicas con electrones desapareados, los cuales se indican como puntos en el superíndice. En caso de tener más de un electrón desparedado se indica con otro numeral arábigo.

14.5.3 Cationes heteroelementarios

Los cationes heteroelementarios son básicamente los que se forman a partir de los hidruros progenitores, las especies más conocidas son el grupo amonio y el grupo hidronio, sin embargo como vimos anteriormente, este tipo de sustancias es diversa. Los iones correspondientes derivan en consecuencia del nombre del hidruro progenitor. En caso de que exista un radical se emplea un sufijo final llamado -ilo antecedido del numeral pertinente para la cantidad de electrones desapareados, pero no se emplean los prefijos mono.

14.5.4 Aniones monoelementarios

En los aniones monoelementarios se emplea casi lo mismo que en los cationes, solo que aquí debemos emplear los nombres arcaicos en todos los metales de transición cuando sea posible, lo cual indica que debemos nombrar a todos los elementos del grupo del oro por sus formas arcaicas y se adiciona la terminación uro. La única excepción es el oxígeno que no se denominará oxuro sino óxido.


14.5.5 Aniones heteroelementarios

Los cationes heteroelementarios derivados del respectivo ácido se nombran como se los nombró en la sección de ácidos.

En caso de que estemos tratando con aniones derivados de los hidruros progenitores.


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