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En este documento se presenta una estrategia pedagógica para facilitar el aprendizaje de la nomenclatura de ácidos y sus respectivas sales, utilizando la tabla periódica de los elementos. Se explica el proceso de identificación de los metales y no metales, los estados de oxidación y cómo determinar la fórmula de un ácido. Además, se muestran ejemplos prácticos.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Scientia et Technica Año XVI, No 49, Diciembre de 2011. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701 226
Fecha de Recepción: 29 de Abril de 2011 Fecha de Aceptación: 13 de Diciembre de 2011
Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia ohernandezf@unal.edu.co
Resumen— En este artículo se presenta una estrategia pedagógica para el fácil proceso de enseñanza aprendizaje de la nomenclatura de los oxácidos e hidrácidos y sus respectivas sales con una ayuda sencilla de la tabla periódica para que el proceso de aprendizaje deje de ser memorístico.
Palabras clave— ácidos, estrategia, nomenclatura, sales.
Abstract— In this article a pedagogic strategy is presented for the easy process of teaching learning of the nomenclature of the oxacids and hydracids and its respective salts with a simple help of the periodic chart so that the learning process stops to be memory.
Key Word — acids, nomenclature, , salts, strategy
Para aprender la nomenclatura de química inorgánica se presenta dificultad en los estudiantes de secundaria y de igual manera en los de nivel superior, por lo tanto es necesario proponer estrategias que facilite el aprendizaje y que no sea una dificultad, es decir que sea ameno el aprendizaje y por lo tanto en menor tiempo se dé con el nombre o la fórmula, lo anterior se ha logrado por la experiencia en el aula durante varios años de enseñanza.
Para la nomenclatura de los compuestos inorgánicos se debe tener conocimiento de la tabla periódica (Rayner- Canham 2003), primordialmente identificar bien los metales de los no metales, luego tener claro el número de oxidación, o estado de oxidación (Whitten y otros 1998). En un compuesto al sumar los estados de oxidación de todos los átomos involucrados da cero y en ion poliatómico, la suma de los estados de oxidación de los átomos es igual a la carga del ion. Los estados de oxidación están involucrados en las reacciones de oxidación-reducción donde hay transferencia
de electrones, en esta clase de nomenclatura^1 se debe diferenciar el estado de oxidación de un compuesto iónico a compuestos moleculares, en los primeros es el número de electrones ganados o perdidos por un átomo de ese elemento cuando forma el compuesto y el segundo el número de oxidación no tiene el mismo significado que en un compuesto iónico.
Revisando la tabla periódica, en los grupos 1,13,15,17 los estados de oxidación son en general números impares así: en 1 (+1), 13 (+1, +3), 15 (+1,+3,+5), 17 (+1,+3,+5,+7), hay sus excepciones como en el grupo 13 aparece el +3 a partir del periodo cinco, recordando el efecto del par inerte (Rodgers, 1995), en el grupo 15 es especial el nitrógeno no aparece el + pero si el +2 y +4 y el grupo 17 para el flúor aparece el -1.
En los grupos 2, 14 y 16 los estados de oxidación reportados en las tablas periódicas son en general pares, en el grupo 2 (+2), en el grupo 14 (+2, +4) y en el grupo 16 (+2,+4,+6), presenta sus excepciones en el grupo 14 el silicio no aparece el +2, en el grupo 16 el oxígeno aparece el -2.
Los números de oxidación que aparecen en las tablas periódicas son los más estables, allí no se encuentra por ejemplo el -1 para el oxígeno que corresponde a los peróxidos, el +1 en el nitrógeno sabiendo que existe el compuesto N 2 O
Teniendo el conocimiento de los números de oxidación, se puede ahora hablar sobre los ácidos, estos los podemos dividir en dos grandes grupos, en los hidrácidos que no contiene oxígeno, donde se va a utilizar el sufijo uro o hídrico y en los oxácidos que contiene oxigeno el sufijo oso e ico.
Un hidrácido está formado por un elemento no metálico y el hidrógeno, en forma general se representa HxNM donde x representa el número de hidrógenos que acompaña al no metal (NM). Para determinar la fórmula de un ácido se recurre a la tabla periódica así, se busca el estado de oxidación menor en valor absoluto del no metal, se toma el caso del azufre que aparece -2 y en valor absoluto es 2, este número representa el
(^1) Químico, M. Sc.
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número de hidrógenos que se combina con el azufre para dar la fórmula H 2 S y es el único hidrácido de este elemento y el nombre de este compuesto es el sulfuro de hidrógeno y se está en solución en agua se nombra ácido sulfhídrico.
La nomenclatura de los hidrácidos se facilita trabajando con la tabla periódica, los estados de oxidación y teniendo presente la electronegatividad que corresponde a la capacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones hacia sí, (Brown, 2009) en este caso se le asigna una carga negativa y al otro positiva.
Los oxácidos están formados por hidrógeno, el no metal y oxígeno y en forma general se representa HxNMOy, donde x es el número de hidrógenos y “y” es el número de oxígenos que contiene la fórmula. En esta parte se remite nuevamente a la tabla periódica, se va a buscar los números de oxidación menor ignorando el signo ya sea negativo o positivo de los no metales y se expresa en valor absoluto para determinar el número de hidrógenos.
Para referenciar lo anterior se toma el azufre y en la tabla periódica aparece -2, por lo tanto representa 2 hidrógenos y se va escribir la fórmula de un oxácido en el que el azufre este el número de oxidación +6, la fórmula inicial corresponde H 2 SOy, queda pendiente el valor de “y”, recordando que es compuesto neutro la suma de los estados de oxidación es igual a cero, se parte de dos (+1) hidrógenos, un (+6) azufre es igual a +8, si el oxígeno le corresponde -2 para dar -8 se toma cuatro oxígenos, al final la fórmula es H 2 SO 4. El nombre de este ácido, siendo el azufre del grupo 16 teniendo en general los números de oxidación +2, +4 y +6, este caso le corresponde el sufijo ico, se denomina ácido sulfúrico.
En una segunda demostración se va a trabajar en la formulación del oxácido del grupo 13, teniendo como no metal el boro, se anota la fórmula HxBOy, se localiza en la tabla periódica el estado de oxidación conocido el cual es +3, esto indica la presencia de 3 hidrógenos y si el boro tiene el único número de oxidación +3, la contabilidad de números de oxidación positivos es +6, por lo tanto falta - para quede igual a cero, corresponde a tres oxígenos y la fórmula final es H 3 BO 3.
La pregunta que surge es posible un hidrácido del boro, se revisa la electronegatividad de Pauling del hidrógeno que es 2,1 y el boro 2,0 en este caso el estado de oxidación para el hidrógeno es -1 por ser mayor que el boro y este último le corresponde +3, por lo consiguiente no es hidrácido.
En otra demostración se toma los oxácidos del silicio del grupo 14, el no metal es el silicio, la fórmula inicial HxSiOy, en la tabla aparece el estado de oxidación +4, esto nos da el número de hidrógenos que corresponde a 4 y como el silicio tiene estado de oxidación +4 y la suma de estos dos nos da +8, para designar el número de oxígenos
con estado de oxidación -2 y la suma de cero se necesita cuatro oxígenos y la fórmula al final es H 4 SiO 4 que corresponde al ácido silícico pero al sustraer una molécula de agua queda H 2 SiO 3 * y revisando las dos fórmulas el silicio esta con estado de oxidación +4 para poderlo diferenciar uno de otro el primero también se conoce como ácido ortosilícico y el segundo como ácido metasilícico.
Los oxácidos del fosforo presenta lo mismo que los de silicio, se tiene ácido fosfórico, también llamado ácido ortofosfórico H 3 PO 4 y al tener otra fórmula menos una molécula de agua da HPO 3 y se le da el nombre de ácido metafosfórico y también se obtiene otro ácido al sumar dos veces el ácido ortofosfórico y retirar una molécula de agua se tiene H 4 P 2 O 7 y corresponde ácido pirofosfórico
Hay pocas excepciones en lo anterior que no se cumple en el caso del nitrógeno, en las tablas periódicas no aparece +1 y el más bajo es +2, como se sabe los ácidos de nitrógeno están con un hidrógeno en la fórmula de estos se conoce dos ácidos, el ácido nitroso (HNO 2 ) y el ácido nítrico (HNO 3 ) que tiene los estados de oxidación +3 y +5 correspondientemente y se debe recordar los óxidos como el óxido nitroso (N 2 O) y el óxido nítrico (NO) y sus estados de oxidación respectivamente +1 y +2.
En la tabla 1 se presenta una serie de ejemplos para corroborar, la facilidad de escribir fórmulas de ácidos inorgánicos.
No met al
Fórmul a general
Me nor esta do de oxi daci ón
Núm ero de hidró geno (Val or de x)
Nú me ro de oxi da ció n No me tal
Fórmul a
Nombr e
Si HxSiOy +4 4 +4 H 4 SiO 4 Ácido silícico Si HxSiOy +4 H 2 SiO 3 Ácido metasili cico* As HxAsO y
+3 3 +5 H 3 AsO 4 Ácido arsénic o P HxPOy +3 3 +3 H 3 PO 3 Ácido fosforo so Cl HxClOy +1 1 +7 HClO 4 Ácido