Notación Química

Necesidad de la notación química.

Notación química. El químico no escribe los nombres completos de las substancias sino que se vale de signos que las representan. Este lenguaje abreviado y gráfico con que se expresan los nombres de los cuerpos se llama notación química. El simbolismo químico tiene entre otras ventajas la de que al ser universalmente aceptado evita los errores de significación que en las palabras, aun en las técnicas, suele introducir la diversidad de idiomas.

Símbolos

Se llama símbolo al signo que representa el átomo de una determinada substancia simple o elemento. La representación simbólica es tan antigua como la alquimia, pero los signos han sufrido modificaciones a través del tiempo hasta principios del siglo pasado en el que el famoso médico sueco Juan Jacobo Berzelius, a quien la química debe importantísimos progresos, los remplazo por otros más racionales, que son los que se usan.

Fig 7.

Propuso los nombres de los cuerpos simples se representan con la primera letra de su nombre en latín y con mayúscula. Así el carbono en latín, se simboliza por la letra C.

Como existen noventa elementos descubiertos y el alfabeto latino consta de 24 letras, casi todos los elementos están representados por dos letras: la primera mayúscula, y la segunda, minúscula. Esta segunda letra sirve para diferenciar a aquellos elementos cuyos nombres latinos tienen la misma letra inicial, reservándose sólo para uno de ellos su representación con la primera letra. Por ejemplo: Hidrógeno, del latín hidrogenum, se representa por H: helio del latín helium, se representa por He: mercurio, de hydrargerium, se representa por Hg.

En la mayoría de los casos, la letra minúscula es la segunda que lleva el nombre del elemento en latín, como helio He: en otros es la tercera, y esto ocurre porque hay elementos que poseen la primera y segunda letras iguales, por ejemplo calcio, Ca; cadmio, Cd. En otros casos la costumbre ha hecho que se use por segunda letra una cualquiera de su nombre latino, ejemplo; paladio Pd, aunque en la nomenclatura no existe otro elemento que empiece con la misma silaba.

Formulas.

Se ha convenido en que cada símbolo no sólo representa el elemento determinado, sino que indique a un átomo  del  mismo, y, a la vez, a su peso atómico. El símbolo O representa a un átomo de oxígeno y asimismo a las 16 partes de su peso atómico o baroatómico.

Para expresar más de un átomo, cuando no se trata de cuerpos compuestos sino simples, se coloca a la izquierda del símbolo un número llamado coeficiente. Así 2N indica dos átomos de nitrógeno; 3H, tres átomos de hidrógeno.

Los cueros compuestos se representan por su molécula y esta se expresa con los símbolos y subíndices que que corresponden a los elementos que la constituyen.  Así la molécula de oxígeno, que es biatómica y por lo tanto consta de dos átomos, debe representarse por O2. La del fósforo, que es tetra atómica y tiene en consecuencia cuatro átomos, debe representarse por P4.

La molécula del ácido sulfúrico se escribe SO₄H₂, porque esta compuesto por un átomo de azufre, 4 átomos de oxígeno y 2 átomos de hidrógeno.

A la expresión de la molécula de un cuerpo, sea este simple (elemento químico) o compuesto, se le llama formula química o simplemente formula.

Por lo tanto O es el símbolo del elemento oxígeno, porque expresa a su átomo; y O₂ es su fórmula, porque representa a su molécula.

Cuando interesa expresar más de una molécula, se antepone a su formula un coeficiente, tal como se dijo para el átomo.

Por ejemplo, 3 moléculas de ácido sulfúrico se escriben 3 SO₄H_2</sub.

Un cuerpo simple o elemento químico tiene símbolo, que representa a su átomo, y también formula, que expresa a su molécula. Pero un cuerpo compuesto sólo es susceptible de representarse por su formula.

Ejercicios:

1.- ¿Cómo debe escribirse la fórmula del agua oxigenada, sabiendo que tiene 2 átomos de hidrogeno y 2 átomos de oxígeno?

Ersp. H₂O₂

2.- El ácido clorhídrico posee un átomo de cloro y otro de hidrógeno, ¿Cuál es su fórmula?

Resp.  ClH.

3.- La bencina posee 6 átomos de carbono y 6 átomos de hidrógeno. Escribe su fórmula.

Resp. C₆H₆.

4.- ¿Cómo debe expresarse el hecho de tomar 5 moléculas de ácido clorhídrico?

Resp. 5 ClH.

5.- ¿Cuál es el símbolo del cloro?

Resp. Cl.

6.- ¿Cuál es la fórmula de la molécula del cloro?

Resp. Cl₂

Nomenclatura Química Hablada.

Todas las disciplinas científicas acostumbran tener nombres propios, o apelativos genéricos con significación particular, para distinguir a los elementos con que tratan, esto facilita el estudio y la divulgación de las doctrinas, promueve el intercambio entre el mundo científico y técnico, y permite interpretar sin error de sujeto lo que acerca de cada elemento digan los investigadores. En Química, acaso más que en cualquier otra doctrina, era imperioso contar con un vocabulario extenso, y a la vez preciso para distinguir a las mil variedades de cuerpos con que se tratan. Se creó así la nomenclatura escrita abreviada, o notación química, de que hemos hablado, u se creó y fue perfeccionándose la nomenclatura hablada a que ahora tenemos referencia.

La nomenclatura hablada, o simplemente nomenclatura, varia en cierto modo con cada lengua, al revés de lo que ocurre con la notación o simbolismo químico, que es uniforme para todos los países, como son universales las matemáticas y la escala musical. Con todo, la variación no es tanto, pues muchos de estos nombres tienen raíz griega o latina, que ha sido respetada por la ciencia y que da a la nomenclatura hablada, y no importa en que idioma, un cierto matiz universal.

El origen de la nomenclatura data, como es de suponerse, de la época de la alquimia: pero la importancia de la misma empieza con Guytón-Morveau, y se desarrollo con Lavoisier, Bertholet,  y Forcroy, quienes a medida que se avanza en el conocimiento íntimo de los cuerpos fundan y perfeccionan una sistemática para nombrarlos.

Nomenclatura de los cuerpos simples.

Los cuerpos simples, que se caracterizan por su condición de irreductibilidad, es decir, de no poder ser descompuestos en substancias más simples, se nombran con una sola palabra que, en general, expresa algunas de sus propiedades. Así ocurre con el hidrógeno (del griego, engendro agua), como el bromo (del griego olor fétido), el cloro (del griego, amarillo verdoso).

En ocasiones, su nombre deriva del país donde fue descubierto. Tenemos entre otros el germanio (de Germania Alemania), y el galio (de Galia, Francia). Otras veces, sobre todo en los cuerpos muy comunes, el lenguaje científico no se aparta del vulgar: hierro, cobre, oro, etc.

Tabla de los elementos.

El número de elementos realmente descubiertos hasta la fecha es de 90. No todos han podido ser estudiados a fondo en sus múltiples características, y muchos de ellos, sobre todo gases raros y substancias radiactivas, apenas si han salido del campo del laboratorio científico. Existen así mismo dos elementos más que no han sido descubiertos, pero a los cuales se les da cabida en la clasificación periódica, que abarca en la actualidad 92 elementos, porque se presuponen algunas de las características que habrán de tener en virtud de deducciones a que permite arribar dicho mismo sistema de clasificación  periódica. Con ellos, como veremos oportunamente, se forman millares de combinaciones.

Metales y no Metales.

La totalidad de los elementos conocidos se ha dividido en dos campos. De un lado están los metales y del otro los que no son metales, o sea los llamados no-metales o  metaloides. Esta clasificación, aunque clásica y muy usada, no es perfecta, porque se da el caso, como luego veremos, de elementos que pueden actuar en ambas agrupaciones, según las circunstancias.

A continuación distinguimos las características de los metales y no-metales, cuyas diferencias explican por qué se los ha clasificado en campos independientes:

Metales.

1. Tienen brillo metálico
2. Son buenos conductores del calor y la electricidad.
3. Son dúctiles y maleables.
4. Combinados con el oxígeno dan compuestos llamados óxidos y estos tratados con el agua, dan compuestos llamados bases o hidróxidos.
5. Con el hidrógeno dan compuestos, en general inestable y sólidos.
6. Tienen carácter electropositivo (en la electrólisis, se depositan en el polo negativo o cátodo).

Metaloides (no-metales)

1. No tienen brillo metálico.
2. Son malos conductores del calor y la electricidad.
3. No son dúctiles y maleables.
4. Combinados con el oxígeno dan compuestos llamados anhídridos, y estos tratados con el agua, dan compuestos llamados ácidos.
5. Con el hidrógeno dan compuestos, en general estables.
6. Tienen carácter electronegativo (en la electrólisis, se depositan en el polo positivo o ánodo).

Sobre el carácter electropositivo que manifiestan los metales y el electronegativo que poseen los no-metales o metaloides, se hablara en electroquímica. En el laboratorio y la industria de hoy se saca gran partido de estas propiedades para fiscalizar algunas reacciones químicas mediante instrumentos eléctricos apropiados.

Estado físico de los elementos a la temperatura y presión normales.

La mayor  parte de los elementos, bajo condiciones normales de temperatura y presión, son sólidos, según puede observarse en la columna e de la tabla I. en efecto, de los elementos conocidos, 77 son sólidos, 2 son líquidos y 11 gaseosos. Sobre el color y otras cualidades de los elementos químicos se hablará al tratarlos en particular.

TABLA III (*)

 

METALES                                             METALOIDES (No Metales)

1. 1. Aluminio ……………….Al
   2. Antimonio………………………Sb
   3. Bario ……………………..Ba
   4. Arsénico…………………………As
   5. Calcio……………………..Ca
   6. Azufre…………………………….S
   7. Cinc……………………….Zn
   8. Boro………………………………..B
   9. Cobre………………………Cu
   10. Bromo……………………………..Br
   11. Estaño……………………Sn
   12. Carbono………………………….C
   13. Hidrógeno……………..H
   14. Cloro……………………………….Cl
   15. Hierro……………………..Fe
   16. Flúor……………………………….F
   17. Magnesio………………..Mg
   18. Fósforo………………………….P
   19. Manganeso……………..Mn
   20. Nitrógeno………………………N
   21. Mercurio………………….Hg
   22. Oxígeno………………………….O
   23. Níquel……………………..Ni
   24. Silicio………………………….Si
   25. Oro………………………….Au
   26. Yodo………………………………I
   27. Plata………………………..Ag
   28. Plomo………………………Pb
   29. Potasio…………………..K
   30. Sodio………………………Na

Tabla de metales y metaloides.
En la tabla III se agrupan los principales elementos que en las reacciones usuales funcionan con carácter metálico y no metálico. Como se verá a su hora, la clasificación no puede ser muy rigurosa, pues hay elementos que de conformidad con las circunstancias  en que se desarrolla la reacción química cambian de función.
Nomenclatura de los cuerpos compuestos.
Estos cuerpos compuestos, como su nombre lo da a entender, están integrados por otros más simples. Casi todos se presentan en ese estado de combinación en la naturaleza, pero lo mismo  podría llegar a ellos  combinados adecuadamente dos o más cuerpos elementales, es decir, dos o más substancias simples de las que figuran en la Tabla I. La nomenclatura se funda de ordinario, precisamente, en esta estructura de origen para otorgar el nombre adecuado a cada cuerpo compuesto.Tomemos por caso el ácido sulfúrico, ya que es uno de los más usados en el laboratorio y en la industria, como pronto lo verá el estudiante. Podrían muy bien los químicos haberle puesto otro nombre, y este de un solo vocablo, o de dos, o de tres, etc., pero prefirieron ceñirse a un sistema racional de nominación, que es el que estamos estudiando, y le pusieron ácido, porque así se llama genéricamente a estos cuerpos (según se verá oportunamente), y sulfúrico, para que no se confundiera con tantísimos otros ácidos que se diferencian de él. Como se ve, el método de designar los cuerpos compuestos se basa en ponerle vocablos: uno de orden genérico, como “ácido”, que sirve para todos los ácidos habidos y los que pueden descubrirse: el orto de orden específico, como “sulfúrico”, “clorhídrico”, “fosfórico”, etc., que sirve para señalar tan solo a estos ácidos individuales. Si se descubre un nuevo ácido habrá que buscarle un nombre específico, también nuevo.Existen algunas contradicciones a esta substancia, pero tan solo aparentes. Como caso vulgar pongamos el agua, cuerpo compuesto de hidrógeno y oxígeno que nombramos con una sola palabra. Todo queda aclarado si anticipamos que su nombre científico es protóxido de hidrógeno, donde el genitivo “de hidrógeno” se  cita como especificativo para diferenciar al agua de otros protóxidos.
Clasificación de los cuerpos compuestos.
Los cuerpos compuestos se clasifican por el número de elementos, distintos, que los forman. Llámense binarios, cuaternarios, según sean dos,  tres o cuatro las especies de elementos que los forman.  Cuando pasan de cuatro se designan genéricamente como cuerpos  complejos.Esta clasificación tiene gran valor práctico, como en seguida veremos, pues sobre ella se basa la nomenclatura ordinaria de los cuerpos compuestos.
Compuestos binarios.
Su nomenclatura varía según la naturaleza de los elementos que los forman, y puede dividirse en tres grupos:

Primer grupo: Combinaciones entre dos metaloides.

Segundo grupo:
Combinaciones entre un metaloide y un metal.
Tercer grupo: Combinaciones entre dos metales.