3.3: Iones poliatómicos y sus compuestos
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Iones poliatómicos
Los iones poliatómicos son iones moleculares compuestos por dos o más átomos unidos por enlaces covalentes y que actúan como una sola unidad, pero a diferencia de las moléculas, tienen una carga neta sobre ellos.
Los ejemplos incluyen cationes como el ion amonio (\(\ce{NH4^+}\)) y el ion hidronio (\(\ce{H3O^+}\)); y aniones como el ion hidróxido (\(\ce{OH^-}\)) y el ion cianuro (\(\ce{CN^-}\)). Por lo general, el nombre de cationes poliatómicos termina con —ium, y el nombre de aniones poliatómicos termina con —ide, excepto los oxianiones que tienen reglas separadas para su nomenclatura.
Oxianión
Los oxianiones son óxidos de no metales que son iones moleculares. Los ejemplos incluyen carbonato (\(\ce{CO3^2-}\)), nitrato (\(\ce{NO3^2-}\)), fosfato (\(\ce{PO4^3-}\)) y sulfato (\(\ce{SO4^2-}\)). Las siguientes pautas ayudarán a recordar los nombres y cargas de los oxianiones en la mayoría de los casos.
- los elementos C y N de la segunda fila tienen tres oxígeno, y los elementos P y S de 3 filas tienen cuatro oxígeno, es decir, un oxígeno más que el número de fila,
- el nombre del anión poliatómico es el nombre del átomo distinto del oxígeno con la última sílaba reemplazada por —ate, y
- la carga en estos oxianiones es igual al número de electrones de valencia en el átomo que no es de oxígeno menos el doble del número de átomos de oxígeno. Por ejemplo: en (\(\ce{PO4^3-}\)), el fósforo tiene 5 electrones de valencia y hay 4 átomos de oxígeno, por lo que la carga = elecciones de valencia en el átomo central -2 x número de átomos de oxígeno = 5- (2x4) = -3; en (\(\ce{SO4^2-}\)), el azufre tiene 6 electrones de valencia y hay 4 átomos de oxígeno, por lo que la carga = 6- (2x4) = -2; en ( \(\ce{CO3^2-}\)), el carbono tiene 4 electrones de valencia y hay 3 átomos de oxígeno, por lo que la carga = 4- (2x3) = -2; y en (\(\ce{NO3^-}\)), nitrógeno 6 electrones de valencia y hay 3 átomos de oxígeno, por lo que la carga = 6- (2x3) = -1.
- Existe un 2do conjunto de oxianiones de los elementos mencionados anteriormente con uno menos de oxígeno pero la misma carga y la última sílaba del nombre cambió de -ate a -ite. Por ejemplo: (\(\ce{NO3^-}\)) es nitrato y (\(\ce{NO2^-}\)) es nitrito; (\(\ce{PO4^3-}\)) es fosfato y (\(\ce{PO3^3-}\)) es fosfito; y (\(\ce{SO4^2-}\)) sulfato y (\(\ce{SO3^2-}\)) es sulfito.
Las oxianinas de cloro, bromo y yodo también son oxianiones comunes con lo siguiente en común.
- Tienen -1 carga,
- un halógeno con cuatro oxígeno se nombra agregando el prefijo “per-” al nombre del halógeno con la última sílaba reemplazada por -ato, por ejemplo; (\(\ce{ClO4^-}\)) es perclorato, (\(\ce{BrO4^-}\)) es perbromato y (\(\ce{IO4^-}\)) es peryodato.
- un halógeno con tres oxígeno se nombra como nombre del halógeno con la última sílaba reemplazada por -ato, por ejemplo; (\(\ce{ClO3^-}\)) es clorato, (\(\ce{BrO3^-}\)) es bromato y (\(\ce{IO3^-}\)) es yodato,
- un halógeno con dos oxígeno se nombra como nombre del halógeno con la última sílaba reemplazada por -ite; por ejemplo, (\(\ce{ClO2^-}\)) es clorito, (\(\ce{BrO2^-}\)) es bromita y (\(\ce{IO2^-}\)) es yodita,
- un halógeno con un oxígeno se nombra agregando el prefijo “hipo-” al nombre del halógeno con la última sílaba reemplazada por -ite; por ejemplo, (\(\ce{ClO^-}\)) es hipoclorito, (\(\ce{BrO^-}\)) es hipobromito y (\(\ce{IO3^-}\)) es hipoyodaita.
Los oxianiones son ácidos cuando su carga se neutraliza con protones (\(\ce{H^+}\)). Los nombres de los ácidos son los nombres de oxianiones con -ato reemplazado por ácido -ico y -ite reemplazado por ácido -oso. Por ejemplo: (\(\ce{HNO3}\)) es ácido nítrico y (\(\ce{HNO2}\)) es ácido nitroso; (\(\ce{H3PO4}\)) es ácido fosfórico y (\(\ce{H3PO3}\)) es ácido fosforoso; y (\(\ce{H2SO4}\)) ácido sulfúrico y (\(\ce{H2SO3}\)) es ácido sulfuroso.
Los prefijos “per-” e “hipo-” en los casos de oxianiones de halógenos permanecen en el nombre ácido. Por ejemplo: (\(\ce{HClO4}\)) es ácido perclórico; (\(\ce{HClO3}\)) es ácido clórico; (\(\ce{HClO2}\)) es ácido cloroso; y (\(\ce{HClO}\)) es ácido hipocloroso.
Los oxianiones con un protón unido pero que cargan uno no completamente neutralizados, es decir, siguen siendo aniones poliatómicos se nombran comenzando con hidrógeno y terminando con el nombre del oxianión. Por ejemplo: (\(\ce{HSO4^-}\)) es sulfato de hidrógeno; (\(\ce{HSO3^-}\)) es sulfito de hidrógeno; y (\(\ce{HPO4^2-}\)) es fosfato de hidrógeno.
Los oxianiones con dos protones unidos pero que cargan uno no están completamente neutralizados, es decir, siguen siendo aniones poliatómicos se nombran comenzando con dihidrógeno y terminando con el nombre del oxianión. Por ejemplo, (\(\ce{H2PO4^-}\)) es dihidrogenofosfato
Dos oxianiones que contienen un metal de transición como átomo central de uso común como reactivos son en química son cromato (\(\ce{CrO4^2-}\)) y permanganato (\(\ce{MnO4^-}\)). En el cuadro 3.3.1 se enumeran las fórmulas y nombres de algunos de los iones poliatómicos comunes.
|
Fórmula |
Nombre |
Fórmula |
Nombre |
|---|---|---|---|
| (\(\ce{NH4^+}\)) |
Amonio |
(\(\ce{MnO4^-}\)) |
Permanganato |
| (\(\ce{H3O^+}\)) |
Hidronio |
(\(\ce{BrO4^-}\)) |
Perbromato |
|
(\(\ce{HO^-}\)) |
Hydorxide |
(\(\ce{IO4^-}\)) |
Periódato |
|
(\(\ce{CN^-}\)) |
Cynide |
(\(\ce{CrO4^2-}\)) |
Cromato |
|
(\(\ce{CO3^2-}\)) |
Carbonato |
(\(\ce{CO2^2-}\)) |
Carbonita |
|
(\(\ce{NO3^-}\)) |
Nitrato |
(\(\ce{NO2^-}\)) |
Nitrito |
|
(\(\ce{PO4^3-}\)) |
Fosfato |
(\(\ce{PO3^3-}\)) |
Fosfito |
|
(\(\ce{SO4^2-}\)) |
Sulfato |
(\(\ce{SO3^2-}\)) |
Sulfito |
|
(\(\ce{HCO3^-}\)) |
Carbonato de hidrógeno |
(\(\ce{ClO4^-}\)) |
Perclorato |
|
(\(\ce{HSO4^-}\)) |
Sulfato de hidrogne |
(\(\ce{ClO3^-}\)) |
Clorato |
|
(\(\ce{HPO4^2-}\)) |
Hidrogenofosfato |
(\(\ce{ClO2^-}\)) |
Clorita |
|
(\(\ce{H2PO4^-}\)) |
Dihidrogenofosfato |
(\(\ce{ClO^-}\)) |
Hipoclorito |
Nombres de compuestos que contienen iones poliatómicos
Las reglas para nombrar compuestos iónicos que contienen iones poliatómicos son las mismas que los compuestos iónicos binarios. Es decir, escribir el nombre del catión seguido del nombre del anión. Para cationes con carga variable, mantenga el número romano en el nombre del compuesto. Por ejemplo, NaNO 3 es nitrato de sodio, CaCO 3 es carbonato de calcio, FeCo 3 es carbonato de hierro (II), NH4Cl es cloruro de amonio.
Fórmulas de escritura de compuestos que contienen iones poliatómicos
El ion poliatómico actúa como una sola unidad, es decir, son iones moleculares. La fórmula de escritura de compuestos que contienen iones poliatómicos es lo mismo que escribir la fórmula de un compuesto iónico binario, excepto que los iones poliatómicos deben permanecer intactos como una unidad. Si se necesita un subíndice para el anión, coloque el ion poliatómico entre corchetes pequeños y escriba el subíndice fuera del corchete. Así como el subíndice a la derecha del anión monoatómico dice cuántos átomos de los aniones hay allí, el subíndice a la derecha del corchete pequeño alrededor de un anión poliatómico dice cuántos aniones poliatómicos hay en el compuesto. Por ejemplo, el nitrato de hierro (III) es Fe (NO 3) 3; el carbonato de sodio es Na 2 CO 3; el fosfato amónico es (NH 4) 3 PO 4; el permanganato de potasio es KMnO 4; y el fosfato de calcio es Ca 3 (PO 4) 2. Nótese que en Fe (NO 3) 3, hay tres iones nitrato, es decir, un átomo de hierro, tres átomos de nitrógeno y nueve átomos de oxígeno, en la unidad de fórmula del compuesto.