3.3: Moléculas y Nomenclatura Química
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- Definir molécula.
- Nombra moléculas simples en función de sus fórmulas.
- Determinar una fórmula de una molécula basada en su nombre.
Son muchas las sustancias que existen como dos o más átomos conectados entre sí con tanta fuerza que se comportan como una sola partícula. Estas combinaciones multiatómicas se llaman moléculas. Una molécula es la parte más pequeña de una sustancia que tiene las propiedades físicas y químicas de esa sustancia. En algunos aspectos, una molécula es similar a un átomo. Una molécula, sin embargo, está compuesta por más de un átomo.
| Hidrógeno (\(\ce{H2}\)) | Oxígeno (\(\ce{O2}\)) | Nitrógeno (\(\ce{N2}\)) | Flúor (\(\ce{F2}\)) |
|---|---|---|---|
| \ (\ ce {H2}\)) ">Cloro (\(\ce{Cl2}\)) | \ (\ ce {O2}\)) ">Bromo (\(\ce{Br2}\)) | \ (\ ce {N2}\)) ">Yodo (\(\ce{I2}\)) | \ (\ ce {F2}\)) "> |
Algunos elementos existen naturalmente como moléculas. Por ejemplo, el hidrógeno y el oxígeno existen como moléculas de dos átomos. Otros elementos también existen naturalmente como moléculas diatómicas (Tabla\(\PageIndex{1}\)). Al igual que con cualquier molécula, estos elementos están etiquetados con una fórmula molecular, una lista formal de qué y cuántos átomos hay en una molécula. (A veces solo se usa la palabra fórmula, y su significado se infiere del contexto). Por ejemplo, la fórmula molecular para hidrógeno elemental es H 2, siendo H el símbolo para hidrógeno y el subíndice 2 implicando que hay dos átomos de este elemento en la molécula. Otros elementos diatómicos tienen fórmulas similares: O 2, N 2, y así sucesivamente. Otros elementos existen como moléculas, por ejemplo, el azufre normalmente existe como una molécula de ocho átomos, S 8, mientras que el fósforo existe como una molécula de cuatro átomos, P 4 (Figura\(\PageIndex{1}\)). De lo contrario, asumiremos que los elementos existen como átomos individuales, más que como moléculas. Se supone que solo hay un átomo en una fórmula si no hay subíndice numérico en el lado derecho del símbolo de un elemento.
La figura\(\PageIndex{1}\) muestra dos ejemplos de cómo estaremos representando las moléculas en este texto. Un átomo está representado por una pequeña bola o esfera, que generalmente indica dónde está el núcleo en la molécula. Una línea cilíndrica que conecta las bolas representa la conexión entre los átomos que hacen de esta colección de átomos una molécula. Esta conexión se llama enlace químico y es la conexión entre dos átomos en una molécula.
Muchos compuestos existen como moléculas. En particular, cuando los no metales se conectan con otros no metales, los compuestos suelen existir como moléculas. (Los compuestos entre un metal y un no metal son diferentes y se considerarán en la Sección 3.4.) En algunos casos, hay muchos tipos diferentes de moléculas que se pueden formar entre cualquier elemento dado, teniendo todas las moléculas diferentes propiedades químicas y físicas diferentes. ¿Cómo los diferenciamos?
La respuesta es un sistema muy específico de nomenclatura de compuestos, llamado nomenclatura química. Al seguir las reglas de nomenclatura, todos y cada uno de los compuestos tienen su propio nombre único, y cada nombre se refiere a uno y solo un compuesto. Aquí, comenzaremos con moléculas relativamente simples que solo tienen dos elementos en ellas, los llamados compuestos binarios:
- Identificar los elementos en la molécula a partir de su fórmula.
- Comience el nombre con el nombre del elemento del primer elemento. Si hay más de un átomo de este elemento en la fórmula molecular, utilice un prefijo numérico para indicar el número de átomos, como se enumera en la Tabla\(\PageIndex{2}\). No utilice el prefijo mono- si solo hay un átomo del primer elemento.
- Nombra el segundo elemento usando tres piezas:
- un prefijo numérico que indica el número de átomos del segundo elemento, más
- el tallo del nombre del elemento (e.g., buey para oxígeno, cloro para cloro, etc.), más
- el sufijo -ide
- Combina las dos palabras, dejando un espacio entre ellas.
| El número de átomos de un elemento | Prefijo |
|---|---|
| 1 | mono |
| 2 | di- |
| 3 | tri- |
| 4 | tetra |
| 5 | penta- |
| 6 | hexa- |
| 7 | hepta |
| 8 | octa |
| 9 | nona- |
| 10 | deca- |
Veamos cómo funcionan estos pasos para una molécula cuya fórmula molecular es SO 2, que tiene un átomo de azufre y dos átomos de oxígeno, esto completa el paso 1. De acuerdo con el paso 2, comenzamos con el nombre del primer elemento: azufre. Recuerda, no usamos el prefijo mono para el primer elemento. Ahora para el paso 3, combinamos el prefijo numérico di- (ver Tabla\(\PageIndex{2}\)) con el buey de tallo- y el sufijo -ide, para hacer dióxido. Al unir estas dos palabras, tenemos el nombre único de este compuesto: el dióxido de azufre.
¿Por qué todo este problema? Existe otro compuesto común que consiste en azufre y oxígeno cuya fórmula molecular es SO 3, por lo que es necesario distinguir los compuestos. El SO 3 tiene tres átomos de oxígeno en él, por lo que es un compuesto diferente con diferentes propiedades químicas y físicas. El sistema de nomenclatura química está diseñado para darle a este compuesto su propio nombre único. Su nombre, si pasas por todos los pasos, es trióxido de azufre. Diferentes compuestos tienen diferentes nombres.
En algunos casos, cuando un prefijo termina en a u o; y el nombre del elemento comienza con o, soltamos la a o en el prefijo. Entonces vemos monóxido o pentóxido, en lugar de monoóxido o pentaóxido en los nombres de las moléculas.
Nombra cada molécula.
- PF 3
- CO
- Se 2 Br 2
Solución
- Una molécula con un solo átomo de fósforo y tres átomos de flúor se llama trifluoruro de fósforo.
- Un compuesto con un átomo de carbono y un átomo de oxígeno se llama propiamente monóxido de carbono, no monoóxido de carbono.
- Hay dos átomos de cada elemento, selenio y bromo. Según las reglas, el nombre propio aquí es dibromuro de diselenio.
Nombra cada molécula.
- SF 4
- P 2 S 5
- Contestar a
-
tetrafluoruro de azufre
- Respuesta b
-
pentasulfuro de difósforo
Una gran cosa de este sistema es que funciona en ambos sentidos. A partir del nombre de un compuesto, se debe poder determinar su fórmula molecular. Simplemente enumere los símbolos del elemento, con un subíndice numérico si hay más de un átomo de ese elemento, en el orden del nombre (no usamos el subíndice 1 si solo hay un átomo del elemento presente; 1 está implícito). Por el nombre tricloruro de nitrógeno, deberías poder obtener NCl 3 como fórmula para esta molécula. Del nombre pentóxido de difósforo, deberías poder obtener la fórmula P 2 O 5 (anotar el prefijo numérico en el primer elemento, indicando que hay más de un átomo de fósforo en la fórmula).
Dar la fórmula para cada molécula.
- tetracloruro de carbono
- dióxido de silicio
- tetranitruro de trisilicio
Solución
- El nombre tetracloruro de carbono implica un átomo de carbono y cuatro átomos de cloro, por lo que la fórmula es CCl 4.
- El nombre dióxido de silicio implica un átomo de silicio y dos átomos de oxígeno, por lo que la fórmula es SiO 2.
- Tenemos un nombre que tiene prefijos numéricos en ambos elementos. Tri- significa tres, y tetra- significa cuatro, por lo que la fórmula de este compuesto es Si 3 N 4.
Dar la fórmula para cada molécula.
- difluoruro de disulfuro
- pentabromida de yodo
- Contestar a
-
\(\ce{S2F2 }\)
- Respuesta b
-
\(\ce{IBr5}\)
Algunas moléculas simples tienen nombres comunes que utilizamos como parte del sistema formal de nomenclatura química. Por ejemplo, a H 2 O se le da el nombre agua, no monóxido de dihidrógeno. NH 3 se llama amoníaco, mientras que CH 4 se llama metano. Ocasionalmente veremos otras moléculas que tienen nombres comunes; las señalaremos a medida que ocurren.
Claves para llevar
- Las moléculas son grupos de átomos que se comportan como una sola unidad.
- Algunos elementos existen como moléculas: hidrógeno, oxígeno, azufre, etc.
- Hay reglas que pueden expresar un nombre único para cualquier molécula dada, y una fórmula única para cualquier nombre dado.