SIMBOLOS Y FORMULAS A TRAVES DE LA HISTORIA

LENGUAJE DE LA QUÍMICA

En QUÍMICA se utiliza un lenguaje especial a base de símbolos, símbolos químicos, fórmulas químicas, ecuaciones químicas y signos comunes.
Para poder describir los compuestos químicos y las reacciones que se dan entre ellos de forma precisa y sencilla, la comunidad científica vio necesario adoptar un lenguaje cómodo, fácil de entender y común para todos.

SÍMBOLOS QUÍMICOS

Para empezar, cada elemento debía representarse con un símbolo diferente, ya que son las piezas básicas de las sustancias químicas: combinándolos sirven para representar cualquier sustancia de forma inequívoca.

En la antigüedad, los símbolos eran identificados con los siete planetas conocidos, ya que química y alquimia eran lo mismo y estaban muy relacionadas con la astrología.
Dalton, el creador de la teoría atómica, propuso usar la inicial del nombre del elemento y representar los elementos en distintos círculos para mostrar las moléculas de cada compuesto mediante el número necesario de círculos.

VALENCIA Y NUMERO DE OXIDACION

El número de oxidación o estado de oxidación es la carga total asignada a un átomo dentro de un compuesto, y se calcula como la diferencia entre el número de protones y el de electrones asignados al átomo. Puesto que el número de protones de un átomo es fijo, este número nos dará la cantidad de electrones libres que tienen el átomo en la última capa. Es un número que puede ser positivo o negativo.

La valencia o número de valencia es el número de electrones que comparte un átomo en un enlace iónico o covalente. Es un concepto en desuso, más apropiado para compuestos covalentes, y que nos indica el número de enlaces o uniones iónicas que puede formar en un momento dado un átomo. Es un número que siempre es positivo.

Ambos conceptos tienden a confundirse porque están relacionados con el enlace químico. Se utilizan para explicar la proporción en que los distintos átomos reaccionan para formar compuestos. En general, el número de oxidación es la valencia con el signo positivo o negativo según tome o ceda electrones en el enlace.

La Química Cuántica prescinde de estos conceptos, al no asignar los electrones a ningún átomo en particular. De hecho, considera a la molécula como un "todo" formado por protones y electrones.

FUNCION QUIMICA Y GRUPO FUNCIONAL

FUNCION QUIMICA Y GRUPO FUNCIONAL

Las estructuras, propiedades y reacciones químicas de los compuestos orgánicos están determinados por los grupos funcionales presentes. Los grupos funcionales se definen como grupos específicos de átomos o enlaces que hacen parte de una cadena de carbonos mayor. Es importante para dominar la química orgánica conocer estos grupos por estructura y por nombre.

Nombres de los Grupos Funcionales:

La parte final del nombre como un sufijo especifica el tipo de compuesto o grupo funcional presente.

La raíz del nombre especifica el número de carbonos en la cadena continua más larga.

Ejemplo: Un alcohol de 3 carbonos se nombra: CH3CH2CH2-OH : propanol El nombre se obtiene de la siguiente manera: El nombre de la raíz de 3 carbonos : propano. Se quita la “o” final y se agrega “ol” al final para indicar el grupo funcional: el alcohol. De esta forma se obtiene propanol.

FUNCIONES

FUNCION OXIDO

Los ácidos son compuestos binarios formados por combinación química del oxígeno con otro elemento. En la naturaleza, muchos elementos metálicos y no metálicos se encuentran formando óxidos.

Artificialmente, los óxidos se forman generalmente a altas temperaturas.

Ejemplo:

2 Fe + O₂ → 2 FeO

S + O₂ → SO₂

Tipos de Óxidos:

• óxidos metálicos u óxidos básicos
• óxidos no metálicos u óxidos ácidos

Formulación General:

X : valencia del elemento E

Se debe recordar que el oxígeno, debido a su mayor electronegatividad, actúa con un número de oxidación–2 (O^-2 ión óxido); por lo tanto el elemento E debe actuar con número de oxidación positiva.

A continuación indicamos el número de oxidación de los principales elementos metálicos y no metálicos frente al oxígeno.

Ciertos elementos forman óxidos básicos y óxidos ácidos, y se les llama anfóteros; otros forman óxidos neutros (no tienen propiedades ácidas ni básicas). A continuación indicaremos los mas notables.

Elemento	E.O. en óxidos básicos	E.O. en óxidos ácidos	E.O. en óxidos neutros
Mn	+2  ,  +3	+4  ,  +6  ,  +7
V	+2 , +3	+4  ,  +5
Cr	+2 , +3	+3  ,  +6
N		+3  ,  +5	+1  ,  +2  ,  +4
Bi	+3	+5

FUNCION HIDROXIDO

Son compuestos ternarios que se caracterizan porque poseen el ion hidróxido o hidroxilo (OH)^-1 unido mediante enlace iónico al catión metálico. El ión (OH)^-1 queda libre cuando el hidróxido se disuelve en agua. En casos en que el hidróxido es insoluble, el ión hidróxido no queda libre.

Los hidróxidos poseen propiedades básicas, por ello se les llama también bases. Aunque el término base es mucho mas amplia para referirse a un conjunto de sustancias de propiedades características (opuestos a los ácidos), como por ejemplo:

• enrojecen la fenolftaleína
• azulean el papel de tornasol
• neutralizan ácidos
• desnaturalizan proteínas
• al tacto son resbalosas o jabonosas
• poseen sabor caústico o amargo

A los hidróxidos de los metales alcalinos (Li , Na , K , Rb , Cs) se les llama álcalis. Son muy solubles en el agua, tóxicos y venenosos

Formulación General:

donde X : valencia del metal M

Obtención General:

Generalmente se produce por reacción quimica del agua con los óxidos básicos o por la reacción directa de un metal alcalino o alcalino terreo con el agua.

Oxido básico + H₂O  →  hidróxido

Ejemplos:

• CaO (óxido de calcio) + H₂O  →  Ca (OH)₂ : hidróxido de calcio
• CuO (óxido cúprico) + H₂O → Cu (OH)₂ : hidróxido cúprico
• Na₂O (óxido de sodio) + H₂O → 2 Na OH : hidróxido de sodio

metal (IA ó IIA) + H₂O → hidróxido + H₂

Ejemplos:

• 2K + H₂O  →  2 KOH (hidróxido de potasio) + H₂
• Ba + 2 H₂O → Ba (OH)₂ (hidróxido de bario) + H₂

La nomenclatura quimica de los hidróxidos se realiza en forma similar que en el caso de los óxidos básicos.

Formulación	fórmula	N. Tradicional	N. de stock
Na+1 (OH)-1	NaOH	hidróxido de sodio	hidróxido sódico *
Al+3 (OH)-1	Al (OH)3	hidróxido alumínico	hidróxido de aluminio *
Fe+3 (OH)-1	Fe (OH)3	hidróxido férrico	hidróxido de hierro (III)
Pb+2 (OH)-1	Pb (OH)2	hidróxido plumboso	hidróxido de plomo (II)
(NH4)+1 (OH)-1	NH4OH	hidróxido amónico	hidróxido de amonio

* Recuerde que el sodio y aluminio poseen solo una valencia

Algunos hidróxidos también llevan nombres comunes o vulgares como:

• NaOH : soda caústica, se utiliza como detergente industrial
• KOH : potasa caústica o soda caústica
• Ca(OH)₂ : cal apagada, lechada de cal o agua de cal
• Mg(OH)₂ : leche de magnesia, se usa como antiácido estomacal y laxante

Los hidróxidos NaOH y KOH se utilizan en la fabricación del jabón desde hace muchos siglos con la denominación de álcalis.

FUNCION SAL

Obtenciones Generales:

1. Reacción de neutralización

ácido + base → sal + agua

2. Reacción de desplazamiento

‘acido + metal → sal + H₂

Formulación General:

Nomenclatura: debe nombrarse primero el anión y luego el catión de acuerdo a la nomenclatura de iones que se trató anteriormente, es decir:

Na⁺¹ + Cl^-1  →  NaCl , cloruro de sodio

Ca⁺² + (PO₄)^-3  →  Ca₃ (PO₄) _-2  , fosfato de calcio

Tipos de sales:

I. De acuerdo al tipo de ácido origen son de dos tipos:

1. Sal oxisal, deriva de un ácido oxácido.

H₂SO₄ (ac. sulfúrico) + NaOH (hidrox. de sodio) → Na₂SO₄ (sulfato de sodio) +  H₂O

H₂SO₂ (ac. sulfuroso) + Fe  → FeSO₃(sulfito ferroso) + H₂

2. Sal haloidea, deriva de un ácido hidrácido.

H₂Cl (ac. clorhídrico) + Ca(OH)₂ (hidrox. de calcio) → CaCl₂ (cloruro de Ca) + H₂O

H₂S (ac. sulfhídrico) + Ba → BaS(sulfuro de bario) + H₂

Se observa que las oxisales poseen atomo de oxígeno, mientras que las sales haloideas no.

II. Según su constitución, las sales oxisales y las sales haloideas se subdividen a su vez en cinco tipos:

• Sales neutras
• Sales básicas
• Sales ácidas
• Sales dobles
• Sales hidratadas

1. Oxisales:

a) Oxisales neutras, son aquellas que derivan de la sustitución total de iones hidrógeno de un ácido oxácido con cationes.

Formular al sulfato de plomo (IV)

fórmula del ión sulfato: (SO₄)^-2

fórmula del ión plomo (IV) : Pb⁺⁴

fórmula del sulfato de plomo (IV) : Pb⁺⁴(SO4) ^-2 → Pb(SO₄)₂

b) Oxisales acidas, derivan de la sustitución parcial de iones hidrógeno de un ácido oxácido con cationes, es decir poseen aniones ácidos.

Formular al bicarbonato de sodio

Anión bicarbonato : (HCO₃)^-1

Catión sodio : Na⁺¹

Fórmula : Na⁺¹(HCO₃) ^–1 → Na HCO₃

c) Oxisales básicas, se originan por sustitución parcial de iones hidróxido (OH)^- de la correspondiente base con anión procedente de un ácido oxácido.

Formular clorato básico de magnesio

anion clorato: (ClO₃)^-

catión básico de magnesio : [Mg⁺² (OH)^-1]⁺

fórmula de la sal: Mg (OH)ClO^-3

d) Oxisales dobles, Son aquellas que poseen dos clases o categorías de cationes o aniones en su estructura cristalina.

Formular el sulfato doble de litio y sodio

Li₂SO₄ → Na₂SO₄ → Li₂Na₂ (SO₄)₂

simplificando: LiNaSO₄

e) Oxisales hidratadas, son aquellas que poseen moléculas de agua de hidratación o cristalización en su estructura.

La formula general es:

Sal anhidrida . H₂O

Ejemplos:

CaSO₄ . 2H₂O , sulfato de calcio dihidratado (yeso)

Na₂CO₃ . 10H₂O , carbonato de sodio decahidratado (sosa de lavanderia)

2. Sales Haloideas:

a) Haloideas neutras, derivan de la sustitución total de hidrógenos de un ácido hidrácido por cationes, por lo cual sus aniones son iones monoatómicos de los grupos VIA y VIIA.

yoduro de potasio

K⁺¹ I^-1 → KI

b) Haloideas ácidas, derivan de la sustitución parcial de iones hidrógenos de un ácido hidrácido del grupo VIA por cationes.

Sulfuro ácido de amonio

(NH₄)⁺¹ HS^-1  →  NH₄HS

c) Haloideas básicas, derivan de la sustitución parcial de iones hidroxidos (OH)^- con aniones monoatómicos de los grupos VIA y VIIA.

bromuro dibásico de hierro (III)

anión bromuro: Br^-1

catión dibásico de hierro (III) : [Fe⁺³ (OH)₂^-1]⁺¹

fórmula de la sal:  Fe (OH)₂ Br

d) Haloideas dobles, es análogo a oxisales dobles.

cloruro doble de hierro (III) y platino (II)

FeCl₃ + PtCl₂ → FePtCl₅

e) Haloideas hidratadas, es análogo a ozisales hidratadas.

CaCl₂ . 5H₂O

cloruro de calcio pentahidratado.

FUNCION HIDRURO

Los hidruros son compuestos binarios que se originan de la combinación del hidrógeno con otro elemento. De acuerdo con el tipo de elemento con que se combine. Los hidruros se clasifican en:

• Hidruros metálicos
• Hidruros no metálicos

Obtención general:

elemento químico + Hidrógeno → hidruro

Formulación general:

donde X = valencia del elemento

Los hidruros mas importantes son de los elementos representativos que actúan con una sola valencia o valencia fija.

Valencia de los elementos representativos frente al hidrógeno, para formar hidruros:

Hidruros metálicos:

Se obtiene de la combinación del hidrógeno con metales. El hidrógeno actúa con estado de oxidación –1 (H^1-  ion hidruro)

Los hidruros metálicos por lo general son sólidos a temperatura ambiental. Para nombrar los hidruros metálicos se emplean la nomenclatura de stock y la nomenclatura sistematica.

Cuando se unen químicamente dos hidruros metálicos, se forman hidruros dobles, que se nombran indicando el vocablo doble antes del nombre de los metales.

Ejemplos:

• LiH + AlH₃ → AlLiH₄  , tetrahidruro doble de aluminio y litio
• CaH₂ + NaH → CaNaH₃ , trihidruro doble de calcio y sodio

Hidruros no metálicos

Son compuestos binarios formados por la combinación del hidrógeno con elementos no metálicos. A los hidruros no metálicos los clasificamos en dos grupos:

• hidruros especiales
• ácidos hidrácidos

1. Hidruros Especiales.- Son los hidruros de los no metales de los grupos IIIA (B) , IVA (C , Si) y VA (N , P , As , Sb), poseen nombres especiales (comunes) que son aceptados por la IUPAC. En general son sustancias gaseosas muy tóxicas. En soluciones acuosas no poseen carácter ácido.

2. Ácidos Hidrácidos.- Son los hidruros de los no metales del grupo VIIA y VIA, cuyas soluciones acuosas poseen carácter o propiedades ácidas, por lo que serán tratadas en función ácido. 

FUNCION FLUORURO

Es un componente importante del organismo humano y animal, especialmente asociado a tejidos calcificados (huesos y dientes) por su gran afinidad con el calcio. Es bien conocido por su habilidad para inhibir la iniciación y progresión de la caries dental como así también su habilidad para estimular la formación ósea. Mayormente el fluoruro ingerido se absorbe a nivel del tracto gastrointestinal por simple difusión de la pared gastrointestinal (estómago e intestino delgado) aunque también a través de los pulmones debido a que el fluoruro que se encuentra en la atmósfera. Una vez que fue absorbido pasara a la circulación sanguínea desde donde será transportado y distribuido a todo el organismo, especialmente en tejidos calcificados como huesos y dientes. 

Funciones 

Proteger a los dientes ante las caries: 

El flúor tiene acciones cariostáticas, es decir inhibe o detiene el inicio o el desarrollo de la caries dental a través de las siguientes acciones:

Inhibe la pérdida de minerales de la superficie dental (desmineralización) y favorece la reconstrucción de los cristales de calcio y fosfato, ambos componentes minerales del diente (remineralización).

Aumenta la resistencia a los ácidos: 

Previene e inhibe la formación de placa bacteriana alterando la adherencia, crecimiento y metabolismo de las bacterias. Inhibe varias enzimas producidas por las bacterias, lo cual les limita la ingesta de glucosa reduciendo la cantidad de ácido producida por las mismas. El flúor también está presente en la saliva y en el fluído crevicular proveniente de las encías.

Interviene en la maduración de dientes primarios (dientes de leche)

Favorece la formación ósea: 

Participa en la formación y mantenimiento de los huesos actuando sobre los osteoblastos (células del hueso) aumentando la densidad ósea. 

El fluoruro de sodio ha sido investigado por sus posibles efectos contra la perdida ósea y la osteoporosis. Altas dosis de fluoruro de sodio (50 mg /día) han demostrado aumentar la masa ósea notablemente pero no disminuir el riesgo de sufrir fracturas ya que el hueso formado es quebradizo más allá de los efectos secundarios producidos por la alta ingesta de fluoruros. Ciertas investigaciones sugieren que dosis bajas dadas por un tiempo prolongado (20-50 mg/día) de fluoruro en combinación con calcio y vitamina D podrían tener beneficios sobre la densidad ósea, aumentándola y reduciendo el riesgo de fracturas vertebrales. Debido a que todos los resultados de estas investigaciones son controversiales, el uso de fluoruro de sodio para el tratamiento de osteoporosis no se sugiere.

FUNCION RADICAL

En química, un radical (antes referido como radical libre) es una especie química (orgánica o inorgánica), en general es extremadamente inestable y, por tanto, con gran poder reactivo por poseer un electrón desapareado.

En la Nomenclatura de los compuestos orgánicos, un radical orgánico es un sustituyente, como un grupo alquilo, que son partes de una molécula, sin existencia aislada, representada por R- en la fórmula de los compuestos orgánicos.

Poseen existencia independiente aunque tengan vidas medias muy breves, por lo que se pueden sintetizar en el laboratorio, se pueden formar en la atmósfera por radiación, y también se forman en los organismos vivos (incluido el cuerpo humano) por el contacto con el oxígeno y actúan alterando las membranas celulares y atacando el material genético de las células, como el ADN.

Los radicales tienen una configuración electrónica de capas abiertas por lo que llevan al menos un electrón desapareado que es muy susceptible de crear un enlace con otro átomo o átomos de una molécula. Desempeñan una función importante en la combustión, en la polimerización, en la química atmosférica, dentro de las células y en otros procesos químicos.

Para escribir las ecuaciones químicas, los radicales frecuentemente se escriben poniendo un punto (que indica el electrón impar) situado inmediatamente a la derecha del símbolo atómico o de la fórmula molecular como:

H₂ + hν → 2 H· (reacción 1)