4.5: Introducción a la Nomenclatura Química

Objetivos de aprendizaje

Diferentes instructores establecieron requisitos muy diversos para la nomenclatura química. Los siguientes son probablemente los más esperados:

• Debes conocer el nombre y los símbolos de al menos los primeros veinte elementos, así como de todos los grupos halógenos y gases nobles (grupos 17-18).
• Nombra cualquier molécula binaria, usando los prefijos estándar para 1-10.
• Todos los iones comúnmente encontrados.
• Sales y otros compuestos derivados de iones, incluyendo los ácidos enumerados aquí. En algunos cursos no necesitarás conocer los nombres -ous/-ic para las sales de cobre, hierro, etc., pero en otros lo harás.
• Averigua de tu instructor qué compuestos orgánicos debes ser capaz de nombrar.

La nomenclatura química es un tema demasiado grande para tratarlo de manera integral, y sería una distracción inútil intentar hacerlo en un curso inicial; la mayoría de los estudiantes de química recogen nombres químicos y las reglas que los rigen a medida que avanzan. Pero difícilmente podemos hablar de química sin mencionar algunas sustancias químicas, todas las cuales tienen nombres, ¡y muchas veces, más de una! Todo lo que intentaremos hacer aquí es cubrir lo que necesitas saber para darle sentido a la química de primer año. Para aquellos de ustedes que planean seguir en química, ¡las cosas realmente divertidas vienen después!

Hay más de 100 millones de sustancias químicas nombradas. ¿Quién piensa en los nombres de todos estos químicos? ¿Estamos en peligro de quedarnos sin nuevos nombres? La respuesta a la última pregunta es “no”, por la sencilla razón de que la gran mayoría de los nombres no están “pensados”; existen reglas elaboradas para asignar nombres a sustancias químicas sobre la base de sus estructuras. Estos se llaman nombres sistemáticos; pueden ser un poco pesados, pero identifican de manera única una sustancia dada. Las reglas para estos nombres son definidas por un organismo internacional. Pero para facilitar la indexación e identificación, cada sustancia química conocida tiene su propia “identificación personal” numérica, conocida como número de registro CAS. Por ejemplo, la cafeína se identifica de manera única por el número de registro 58-08-2. Cada día se emiten alrededor de 15 mil números nuevos.

Nombres comunes vs. nombres sistemáticos

Muchos químicos son tanto una parte de nuestra vida que los conocemos por sus nombres familiares, al igual que nuestros otros amigos. Una sustancia dada puede tener varios nombres comunes o triviales; el azúcar de caña ordinario, por ejemplo, se conoce más formalmente como “sacarosa”, pero pedirla en la mesa con ese nombre probablemente será un tapon de conversación, y ni siquiera me aventuraré a predecir el resultado si intentas usar su sistemática nombre en el mismo contexto:

“¡por favor pase el α-D-glucopiranosil- (1,2) - β-D-fructofuranósido!”

Pero la “sacarosa” sería bastante apropiada si es necesario distinguir este azúcar en particular de los cientos de otros azúcares nombrados. El único lugar en el que te encontrarías con un nombre sistemático como el bastante difícil de manejar mencionado aquí es cuando se refiere (en forma impresa o en una base de datos de computadora) a un azúcar que no tiene nombre común.

Las sustancias químicas han sido parte del tejido de la civilización y la cultura durante miles de años, y la química actual conserva gran parte de este antiguo bagaje en forma de términos cuyas conexiones culturales e históricas ocultas agregan color e interés al tema. Muchos nombres químicos comunes nos han llegado solo después de viajes notablemente largos a través del tiempo y el lugar, como ilustran los dos ejemplos siguientes.

Amoníaco

La mayoría de las personas pueden asociar el nombre amoníaco (\(NH_3\)) con un gas que tiene un olor acre; el nombre sistemático “trihidruro de nitrógeno” (que rara vez se usa) le dirá su fórmula. Lo que no te dirá es que el humo de la quema de estiércol de camello (el combustible básico del norte de África) se condensa en superficies frías para formar un depósito cristalino. Los antiguos romanos notaron esto por primera vez en las paredes y el techo del templo que los egipcios habían construido al dios Sol Amón en Tebas, y llamaron al material sal amoniaco, que significa “sal de Amón”. En 1774, José Sacerdotal (el descubridor del oxígeno) encontró que el calentamiento de sal amoniaco producía un gas con un olor acre, que un T. Bergman llamó “amoníaco” ocho años después.

Alcohol

El alcohol entró en el idioma inglés en el siglo XVII con el significado de una sustancia “sublimada”, luego se convirtió en el “espíritu puro” de cualquier cosa, y solo se asoció con el “espíritu del vino” en 1753. Finalmente, en 1852, pasó a formar parte de la nomenclatura química que denotaba una clase común de compuestos orgánicos. Pero sigue siendo una práctica común referirse a la sustancia específica CH ₃ CH ₂ OH como “alcohol” en lugar de su nombre sistemático etanol.

La alquimia árabe nos ha dado una serie de términos químicos; por ejemplo, se cree que el alcohol deriva del árabe o al-ghawl cuyo significado original era un polvo metálico utilizado para oscurecer los párpados de las mujeres (kohl).

La práctica general entre los químicos es utilizar los nombres químicos más comunes siempre que sea práctico hacerlo, especialmente en la comunicación hablada o escrita informal. Para muchos de los compuestos más simples (incluyendo la mayoría de los que encontrarás en un curso de primer año), los nombres sistemáticos y comunes son los mismos, pero donde hay una diferencia y si el contexto lo permite, generalmente se prefiere el nombre común.

Muchos de los nombres “comunes” a los que nos referimos en esta lección son conocidos y utilizados principalmente por la comunidad científica. Las sustancias químicas que se emplean en el hogar, las artes o en la industria han adquirido nombres tradicionales o “populares” que todavía se utilizan ampliamente. Muchos, como el sal amoniaco mencionado anteriormente, tienen historias fascinantes que contar.

B ₄ O ₇ ·10H2O

Tabla\(\PageIndex{1}\):

nombre popular	nombre químico	fórmula
bórax	tetraborato de sodio decahidratado
calomel	cloruro de mercurio (I)	Hg 2 Cl 2
leche de magnesia	hidróxido de magnesio	Mg (OH) 2
ácido muriático	ácido clorhídrico	HCl (ac)
aceite de vitriolo	ácido sulfúrico	H 2 SO 4
salitre	nitrato de sodio	Nano 3
Lima Aflotada	hidróxido de calcio	Ca (OH) 2

Minerales: Los minerales son materiales sólidos que se encuentran en la tierra que se clasifican y nombran de acuerdo a sus composiciones (que a menudo varían en un rango continuo) y la disposición de los átomos en sus redes cristalinas. Hay alrededor de 4000 minerales con nombre. Muchos llevan el nombre de lugares, personas o propiedades, y la mayoría de las veces terminan con -ite.

Nombres propietarios: La química es una industria importante, por lo que no es de extrañar que muchas sustancias se vendan bajo nombres de marca registrada. Esto es especialmente común en la industria farmacéutica, que utiliza computadoras para producir nombres que esperan que distingan un nuevo producto de los de sus competidores. Quizás el más famoso de estos es Aspirina, cuyo nombre fue acuñado por la compañía alemana Bayer en 1899. Este nombre comercial fue incautado por el gobierno de Estados Unidos después de la Primera Guerra Mundial, y ya no es una marca protegida en ese país.

Nombres y símbolos de los Elementos

La denominación de las sustancias químicas comienza con los nombres de los elementos. El descubridor de un elemento ha tenido tradicionalmente derecho a nombrarlo, y en estos nombres se puede encontrar alguna historia humana y cultural interesante, muchos de los cuales hacen referencia a las propiedades del elemento o a ubicaciones geográficas. Sólo algunos de los elementos descubiertos recientemente (y producidos artificialmente) llevan el nombre de las personas. Algunos elementos no fueron realmente “descubiertos”, sino que se conocen desde la antigüedad; muchos de estos tienen símbolos que se derivan de los nombres latinos de los elementos. Hay nueve elementos cuyos símbolos derivados del latín se espera que conozca (Tabla\(\PageIndex{2}\)).

Mesa\(\PageIndex{2}\)

nombre del elemento	símbolo	Nombre latino
antimonio	Sb	stibium
cobre	Cu	cuprum
oro	Au	aurum
hierro	Fe	ferrum
plomo	Pb	plumbum
mercurio	Hg	hidrargiro
potasio	K	kalium
sodio	Na	natrium
hojalata	Sn	stannum

Hay mucha historia y tradición en muchos de estos nombres. Por ejemplo, el nombre latino para mercurio, hidrargiro, significa “plata de agua”, o quicksilver. La denominación “charlatán”, aplicada a un médico incompetente, es una corrupción de la palabra flamenca para quicksilver, y deriva del uso de compuestos de mercurio en la medicina del siglo XVII. El nombre “mercurio” es de origen alquímico y, por supuesto, se deriva del nombre del dios griego que lleva el nombre del planeta; las enigmáticas propiedades del elemento, a la vez metálico, fluido y vaporizable, sugieren el mismo mensajero con los pies alados que da vueltas por los cielos cerca de el sol.

Nombrar las moléculas binarias

El sistema utilizado para nombrar sustancias químicas depende de la naturaleza de las unidades moleculares que componen el compuesto. Estos suelen ser iones o moléculas; se aplican reglas diferentes a cada uno. En esta sección, discutimos las moléculas binarias (de dos átomos) más simples.

A menudo es necesario distinguir entre compuestos en los que los mismos elementos están presentes en diferentes proporciones; el monóxido de carbono CO y el dióxido de carbono CO ₂ son familiares para todos. Los químicos, tal vez esperando que los legitime como estudiosos, emplean prefijos griegos (a veces latinos) para designar números dentro de los nombres; los encontrarás frecuentemente, y deberías conocerlos:

Mesa\(\PageIndex{3}\)

1/2	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
hemi	mono	di	tri	tetra	penta	hexa	hepta	octa	nona	deca

Ocasionalmente verá nombres como di hidrógeno y di cloro utilizados para distinguir las formas comunes de estos elementos (H ₂, Cl ₂) de los átomos que tienen el mismo nombre cuando se requiere para mayor claridad.

Ejemplos:

• N ₂ O ₄ - tetróxido de dinitrógeno [tenga en cuenta la falta un precedente a la vocal]
• N ₂ O - óxido de dinitrógeno [más comúnmente, óxido nitroso]
• SF ₆ - hexafluoruro de azufre
• P ₄ S ₃ - trisulfuro de tetraposforo [más comúnmente, sesquisulfuro de fósforo]
• Na ₂ HPO ₄ - hidrogenofosfato disódico
• H ₂ S - sulfuro de hidrógeno [omitimos tanto el di como el mono]
• CO - monóxido de carbono [mono - para distinguirlo del dióxido]
• _{CaSO 4} ·½H ₂ O - sulfato de calcio hemihidratado [En este sólido, dos unidades de CaSO ₄ comparten una agua de hidratación entre ellas; más comúnmente llamado Yeso de París]

De estos ejemplos resultará evidente que los químicos tienen la costumbre de tomar algunas libertades al aplicar los estrictos prefijos numéricos a las sustancias más comúnmente conocidas.

Estos compuestos de dos elementos suelen ser bastante fáciles de nombrar porque la mayoría de ellos siguen la regla sistemática de agregar el sufijo -ide al nombre raíz del segundo elemento, que normalmente es el más “negativo”. Varios de estos ejemplos se muestran arriba. Pero como se señaló anteriormente, existen algunas excepciones importantes en las que los nombres comunes o triviales tienen prioridad sobre los nombres sistemáticos:

• H ₂ O (agua, no óxido de dihidrógeno)/
• H ₂ O ₂ (peróxido de hidrógeno, no dióxido de dihidrógeno)
• H ₂ S (sulfuro de hidrógeno, no sulfuro de dihidrógeno)
• NH ₃ (amoníaco, no trihidruro de nitrógeno)
• NO (óxido nítrico, no monóxido de nitrógeno)
• N ₂ O (óxido nitroso, no óxido de dinitrógeno)
• CH ₄ (metano, no tetrahidruro de carbono)

Nombrar los iones

Un ion es un átomo o molécula cargada eléctricamente, es decir, uno en el que el número de electrones difiere del número de protones nucleares. Muchos compuestos simples pueden considerarse, al menos de manera formal, como compuestos por un par de iones que tienen signos de carga opuestos. Los iones positivos, también conocidos como cationes, son en su mayoría los de elementos metálicos que simplemente toman el nombre del elemento mismo.

calcio	sodio	magnesio	cadmio	potasio
Ca ^2 ^+	Na ^+	Mg ^2 ^+	Cd ^2 ^+	K ^+

Los únicos cationes no metálicos importantes que debes conocer son

hidrógeno	hidronio	amonio
H ^+	H 3 O ^+	NH 4 ^+

(Más adelante, cuando estudies ácidos y bases, aprenderás que los dos primeros representan la misma especie química).

Algunos de los iones metálicos son multivalentes, lo que significa que pueden exhibir más de una carga eléctrica. Para estos existen nombres sistemáticos que utilizan números romanos, y los nombres comunes mucho más antiguos y menos engorrosos que emplean en su mayoría los nombres latinos de los elementos, utilizando las terminaciones -ous y - ic para denotar las cargas más bajas y mayores, respectivamente (Tabla\(\PageIndex{4}\)). (En los casos en que son posibles más de dos valores de carga, se utilizan los nombres sistemáticos).

Tabla\(\PageIndex{4}\): Nombres metálicos

\(Cu^+\)	\(Cu^{2+}\)	\(Fe^{2+}\)	\(Fe^{3+}\)	\(^*Hg_2^{2+}\)	\(Hg^{2+}\)	\(Sn^{2+}\)	\(Sn^{4+}\)
cobre (I)	cobre (II)	hierro (II)	hierro (III)	mercurio (I)	mercurio (II)	estaño (II)	estaño (IV)
cuproso	cúprico	ferroso	férrico	mercuroso	mercúrico	estannoso	stannic
* El ion mercurio es un doble catión único que a veces se representa incorrectamente como Hg ^+.

Los elementos no metálicos generalmente forman iones negativos (aniones). Todos los nombres de los aniones monatómicos terminan con el sufijo -ide:

Cl ^—	S ^2—	O ^2—	C ^4—	I ^—	H ^—
cloruro	sulfuro	óxido	carburo	yoduro	hidruro

Hay una serie de aniones poliatómicos importantes que, para fines de nomenclatura, pueden dividirse en varias categorías. Algunos siguen el patrón de los aniones monatómicos:

OH ^—	CN ^—	O 2 ^—
hidróxido	cianuro	peróxido

Oxianiones

Los aniones que contienen oxígeno más comunes (oxianiones) tienen nombres que terminan en -ate, pero si existe una variante que contiene un pequeño número de átomos de oxígeno, toma el sufijo -ite.

CO 3 ^2—	NO 3 ^—	NO 2 ^—	SO 4 ^2—	SO 3 ^2—	PO 4 ^3—
carbonato	nitrato	nitrito	sulfato	sulfito	fosfato

Los iones anteriores (con la excepción del nitrato) también pueden combinarse con H+ para producir formas “ácidas” que tienen cargas negativas más pequeñas. Por razones históricas bastante oscuras, algunas de ellas tienen nombres comunes que comienzan con - bi que, aunque oficialmente desalentados, siguen siendo ampliamente utilizados:

ion	nombre sistemático	nombre común
HCO 3 ^—	carbonato de hidrógeno	bicarbonato
HSO 4 ^—	sulfato de hidrógeno	bisulfato
HSO 3 ^—	sulfito de hidrógeno	bisulfito

El cloro, y en menor medida el bromo y el yodo, forman una serie más extensa de oxianiones que requieren una convención de nomenclatura algo más intrincada:

ClO ^—	ClO 2 ^—	ClO 3 ^—	ClO 4 ^—
hipoclorito	clorito	clorato	perclorato

Compuestos derivados de iones

Estos compuestos se derivan formalmente de iones positivos (cationes) e iones negativos (aniones) en una proporción que da una unidad eléctricamente neutra. Las sales, de las cuales la “sal” ordinaria (cloruro de sodio) es el ejemplo más común, son todas sólidas en condiciones ordinarias. Un pequeño número de estos (como el NaCl) retienen sus iones componentes y se denominan propiamente “sólidos iónicos”. En muchos casos, sin embargo, los iones pierden su carácter cargado eléctricamente y forman sólidos en gran medida no iónicos tales como CuCl _2. “El término “" sólidos derivados de iones "” abarca ambas clases de compuestos.”

La mayoría de los cationes y aniones descritos anteriormente pueden combinarse para formar compuestos sólidos que generalmente se conocen como sales. El único requisito primordial es que el compuesto resultante debe ser eléctricamente neutro: así los iones Ca ²⁺ y Br ^— se combinan solo en una relación 1:2 para formar bromuro de calcio, CaBr ₂. Debido a que no es posible otra fórmula más simple, no hay necesidad de llamarla “dibromuro de calcio”.

Dado que algunos elementos metálicos forman cationes que tienen diferentes cargas positivas, los nombres de los compuestos iónicos derivados de estos elementos deben contener alguna indicación de la carga catiónica. El método más antiguo utiliza los sufijos -ous y -ic para denotar las cargas menores y mayores, respectivamente. En los casos del hierro y el cobre se utilizan los nombres latinos de los elementos: ferroso, cúprico.

Este sistema sigue siendo ampliamente utilizado, aunque ha sido suplantado oficialmente por el más preciso, aunque ligeramente engorroso Sistema Stock en el que se indica la carga catiónica (en realidad, el número de oxidación) por medio de números romanos siguiendo el símbolo para el catión. En ambos sistemas, el nombre del anión termina en - ide.

Tabla\(\PageIndex{5}\):

fórmula	nombre sistemático	nombre común
CuCl	cloruro de cobre (I)	cloruro cuproso
CuCl 2	cloruro de cobre (II)	cloruro cúprico
Hg 2 Cl	cloruro de mercurio (I)	cloruro mercuroso
HGo	óxido de mercurio (II)	óxido mercúrico
FeS	sulfuro de hierro (II)	sulfuro ferroso
Fe 2 S 3	sulfuro de hierro (III)	sulfuro férrico

Ácidos

La mayoría de los ácidos pueden considerarse como una combinación de un ion hidrógeno H ⁺ con un anión; el nombre del anión se refleja en el nombre del ácido. Observe, en el caso de los oxiácidos, cómo los sufijos aniónicos -ate y -ite se convierten en -ic y -ous, respectivamente, en el nombre ácido.

Mesa\(\PageIndex{6}\)

anión	nombre del anión	ácido	nombre ácido
Cl ^—	ión cloruro	HCl	ácido clorhídrico
CO 3 ^2—	ión carbonato	H 2 CO 3	ácido carbónico
NO 2 ^—	ion nitrito	HNO 2	ácido nitroso
NO 3 ^—	ion nitrato	HNO	ácido nítrico
SO 3 ^2—	ion sulfito	H 2 SO 3	ácido sulfuroso
SO 4 ^2—	ion sulfato	H 2 SO 4	ácido sulfúrico
CH 3 COO ^—	ion acetato	CH 3 COOH	ácido acético

Compuestos orgánicos

Dado que los compuestos orgánicos (de carbono) constituyen la gran mayoría de todas las sustancias químicas conocidas, la nomenclatura orgánica es un tema enorme en sí mismo. Presentamos aquí solo la parte muy básica de la misma que necesitas conocer en química de primer año, mucho más les espera a aquellos de ustedes que vayan a experimentar los placeres de un curso de química orgánica más adelante. Los compuestos orgánicos más simples están construidos de cadenas rectas de átomos de carbono que se nombran por medio de prefijos que denotan el número de carbonos en la cadena. Usando la convención C _n para denotar una cadena lineal de n átomos (¡ni siquiera preguntes por cadenas ramificadas!) , los prefijos para longitudes de cadena del 1 al 10 se dan aquí:

C 1	C 2	C 3	C 4	C 5	C 6	C 7	C 8	C 9	C 10
metanfetamina	eth-	prop-	pero-	reprimida	hex	hept-	oct-	no-	dec-

Como puedes ver, las cadenas de C ₅ en adelante usan prefijos numéricos griegos, así que no tienes muchas novedades que aprender aquí. Los más simples de estos compuestos son los hidrocarburos que tienen la fórmula general C _n H _{2 n +2}. Se les conoce genéricamente como alcanos, y todos sus nombres combinan el prefijo numérico apropiado con el final -ane:

CH 4	C 2 H 6	C 3 H 8	C 8 H 18
C	C—C	C—C—C	C—C—C—C—C—C—C
metano	etano	propano	octano

Todos los átomos de carbono deben tener cuatro enlaces unidos a ellos; observe la convención común de no mostrar explícitamente los átomos de hidrógeno.

Grupos funcionales

y cadenas superiores, el sustituyente puede estar en más de una ubicación, dando lugar así a numerosos isómeros.

Alcoholes: el grupo hidroxilo

fórmula	nombre común	nombre sistemático
CH 3 OH	alcohol metílico	metanol
CH 3 CH 2 OH	alcohol etílico	etanol
C 8 H 15 OH	alcohol octílico	octanol

Ácidos: El grupo carboxilo

fórmula	nombre común	nombre sistemático
HCOOH	ácido fórmico	ácido metanoico
CH 3 COOH	ácido acético	ácido etanoico
C 4 H 9 COOH	ácido butírico	ácido butanoico

Algunos otros...

clase	ejemplo	nombre
amina	metilamina	CH 3 NH 2
cetona	acetona (dimetilcetona)	CH 3 -CO-CH 3
éter	éter dietílico	C 2 H 5 -O-C 2 H 5