¿Cómo puedo saber cuantos cationes y la carga de cada uno de estos para un metal de transición?

Con respecto a la carga para un metal de transición, son cationes, es decir: iones con carga positiva. Con respecto a los cationes que posee, debes hacer ya sea una suposición lógica o una multiplicación matemática de los iones que posee el elemento que lo acompaña. Ejemplo: El Sulfuro de Cobalto (III) O Co2S3, sabes que el Sulfuro (S) es un Anión con Carga -2, así que te preguntarás ¿Por qué posee un 3 en la fórmula química? Así que haces una suposición lógica que esto es porque el Cobalto posee Más 3 de carga.

¿porque los cationes y aniones se combinan?

cargas opuestas se atraen, ley universal

no entiendo nada de la nomenclatura, que es una nomenclatura?

Son las reglas que se utilizan para nombrar cationes, aniones y compuestos químicos.

que es un compuesto ionico

es un conjunto de átomos que no son regulares en este caso ionico básicamente es un compuesto que comparte electrones

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Química avanzada (AP Chemistry)

Curso: Química avanzada (AP Chemistry) > Unidad 1

Lección 2: Compuestos e iones

Nomenclatura de iones monatómicos y compuestos iónicos

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Aprende a nombrar los iones monatómicos y los compuestos iónicos que contienen iones monatómicos, a predecir las cargas de los iones monatómicos y a comprender fórmulas.

Los átomos son eléctricamente neutros porque el número de protones, con carga 1+, que tienen en su núcleo es igual al número de electrones, con carga 1-. El resultado es que el total de cargas positivas de los protones cancela el total de cargas negativas de los electrones, de manera que la carga neta del átomo es cero. Sin embargo, la mayoría de los átomos puede ganar o perder electrones; cuando lo hacen, el número de electrones resulta distinto al número de protones en el núcleo. A la especie química con carga resultante se le conoce como ion.

Cationes y aniones

Cuando un átomo neutro pierde uno o más electrones, el número total de electrones disminuye mientras que el número de protones en el núcleo sigue igual. El resultado es que el átomo se convierte en un catión, un ion con una carga neta positiva.

El proceso opuesto también puede ocurrir. Cuando un átomo neutro gana uno o más electrones, el número de electrones aumenta mientras que el número de protones en el núcleo permanece igual. El resultado es que el átomo se convierte en un anión, un ion con una carga neta negativa. Esto se puede ilustrar al examinar algunos cationes y aniones muy simples, aquellos que se forman cuando un solo átomo de hidrógeno pierde o gana un electrón.

Nota: en realidad, el hidrógeno es un poco inusual ya que fácilmente forma tanto cationes como aniones. La mayoría de los elementos prefiere formar solo uno o el otro. En términos de la configuración de sus electrones ¿puedes explicar por qué el hidrógeno puede formar tanto cationes como aniones? No dudes en compartir los comentarios al final de este artículo.

	$H^{+}$ ‍	$H$ ‍	$H^{-}$ ‍
Clasificación	catión	átomo neutro	anión
Núm. de protones	$1$ ‍	$1$ ‍	$1$ ‍
Núm. de electrones	$0$ ‍	$1$ ‍	$2$ ‍
Carga neta	$1$ ‍ $+$ ‍	$0$ ‍	$1$ ‍ $-$ ‍

Un átomo de hidrógeno neutro $(H$ ‍, al centro) pierde un electrón para formar un catión de hidrógeno $(H^{+}$ ‍, izquierda). Cuando el átomo neutro $H$ ‍ gana un electrón, forma el anión $H^{-}$ ‍(derecha), que se conoce como hidruro. Crédito de la imagen: adaptado de Boundless Learning, CC BY-SA 4.0.

En la columna central, tenemos un diagrama de un solo átomo neutro de hidrógeno. Contiene un protón y un electrón, por lo tanto su carga neta es cero. Si el hidrógeno pierde su electrón, forma el catión

H^{+}

(columna izquierda). El catión

H^{+}

tiene una carga neta de 1+ por el protón en el núcleo, puesto que no hay electrones que cancelen la carga positiva. Si el hidrógeno neutro gana un electrón, forma el anión

H^{-}

(columna derecha). El anión

H^{-}

tiene una carga neta de 1-, porque tiene un electrón adicional en comparación con el número total de protones.

Verificación de conceptos: cierto ion tiene 20 protones y 18 electrones. ¿Qué tipo de elemento es este ion y cuál es su carga neta?

[Mostrar respuesta.]

Predicción de cargas en cationes y aniones monoatómicos

¿Sabías que puedes usar la tabla periódica para predecir las cargas que ciertos elementos tendrán cuando se ionicen? Esta es una herramienta muy útil y poderosa, de manera que vale la pena analizarla con detalle. En la siguiente figura se resumen las cargas comunes de los elementos en los ocho grupos o familias principales en la tabla periódica. Recuerda que los grupos periódicos se refieren a las columnas en la tabla periódica, mientras que las filas horizontales se conocen como periodos. Ten en cuenta que estas cargas solo son aplicables cuando estos elementos se encuentren en compuestos iónicos, ya que los compuestos covalentes no contienen iones.

[¿Cuál es la diferencia entre compuestos covalentes y iónicos?]

Como regla general, los grupos de elementos principales usualmente ganarán o perderán electrones con el fin de completar el octeto de electrones de valencia. Al averiguar cuántos electrones es probable que un elemento gane o pierda para llegar a un octeto completo, podemos predecir la carga del ion. Esto requiere saber primero cuántos electrones de valencia hay en el átomo neutro.

Consejo: el número de electrones de valencia en el átomo neutro es igual al número en el lugar $1$ ‍s en el nuevo número de grupo IUPAC.

Elementos que forman cationes

En los grupos 1, 2, 13 y 14, los elementos tienen de uno a cuatro electrones de valencia como átomos neutros y por lo general regalan estos electrones de valencia para convertirse en iones; el carbono suele ser una excepción a esta tendencia ya que también puede ganar cuatro electrones para formar el anión

C^{4 -}

. Puesto que el ion resultante tiene menos electrones que protones, la carga neta del ion es positiva. La magnitud de la carga es igual al número de electrones que se pierden, que es igual al número de electrones de valencia en el átomo neutro.

Por ejemplo, ¿qué pasaría si quisiéramos predecir la carga de un ion de aluminio? El aluminio está en el grupo 13 o IIIA. Dado que el número de grupo,

13

, tiene el número

3

en el lugar

1

s, predecimos que la carga sería

3

+

para dar

{Al}^{3 +}

. También podemos pensar en un átomo neutro de aluminio que pierde sus tres electrones de valencia para convertirse en

{Al}^{3 +}

, que tiene un octeto completo.

[¿Podemos relacionar esto con la configuración de electrones?]

Elementos que forman aniones

En los grupos 15 a 17, la carga generalmente es negativa porque es más probable que estos elementos ganen electrones a que los pierdan. La carga del ion es por lo tanto igual a la magnitud del número de electrones que gana para llegar a un octeto completo de ocho electrones de valencia. Podemos calcular matemáticamente la magnitud de la carga al restarle a ocho el número de electrones de valencia en el átomo neutro. También podemos usar la tabla periódica para contar cuántas columnas a la derecha tenemos que recorrer para llegar a los gases nobles, el grupo 18, donde cada columna adyacente cuenta como un electrón que se necesita ganar para llegar al octeto completo.

Si usamos estos lineamientos para predecir la carga del ion de azufre, que está en el grupo 16, podemos predecir que la magnitud de la carga es

8 - 6 = 2

, puesto que el azufre tiene seis electrones de valencia. También podemos encontrar el número de electrones de valencia al verificar el número de grupo del azufre, grupo 16, que tiene un

6

en el lugar de

1

s. Eso significa que el átomo neutro de azufre tendrá que ganar dos electrones para llegar a llenar el octeto completo de ocho electrones. Por lo tanto, podemos predecir que la carga más común del ion azufre será 2-.

Verificación de conceptos: ¿qué compuesto iónico predices que se formará en una reacción entre el metal potasio y el bromo líquido?

[Mostrar respuesta.]

Nomenclatura de cationes

Ahora que ya sabemos que muchos de los elementos comunes adquieren cargas predecibles, consideremos cómo nombrar a los iones. Primero veremos los metales alcalinos, los elementos del grupo 1 de la tabla periódica. En la figura anterior, podemos ver que los metales alcalinos tienden a formar cationes con carga 1+. Por lo tanto, estos cationes incluyen

H^{+}

{Li}^{+}

{Na}^{+}

K^{+}

, etc. No se necesita una regla especial para nombrar este tipo de cationes. Por ejemplo, podemos referirnos al catión hidrógeno,

H^{+}

, simplemente llamándolo "

H

-más" o un "ion hidrógeno". De igual manera, un catión de sodio,

{Na}^{+}

, se puede llamar "

Na

-más", o más comúnmente, un "ion de sodio". Toma en cuenta que no es necesario decir "ion de sodio uno más", porque se entiende que un ion de sodio generalmente tiene una carga 1+.

La misma lógica es aplicable a todos los demás elementos que típicamente forman cationes con una carga particular. Por ejemplo, los metales alcalinotérreos, grupo 2, forman cationes con una carga de 2+:

{Be}^{2 +}

{Mg}^{2 +}

{Ca}^{2 +}

, etc. Aunque con frecuencia nos referimos a un ion

{Mg}^{2 +}

como "magnesio dos más", podríamos simplemente decir también "ion magnesio", puesto que se entiende cuál es la carga del ion magnesio.

Nota: el análisis en esta sección es básicamente para nombrar los cationes por sí mismos,. La convención de nomenclatura será ligeramente diferente cuando el catión sea parte de un compuesto iónico. La nomenclatura de compuestos iónicos se analizará aparte más adelante.

Elementos que forman varios tipos de cationes

Hasta aquí, hemos considerado elementos que típicamente forman cationes con una carga en particular. Por ejemplo, los metales alcalinos y los alcalinotérreos usualmente forman iones 1+ y 2+ respectivamente. Sin embargo, la mayoría de los metales de transición pueden formar cationes con varias cargas. Es por eso que el bloque d de la figura de la tabla periódica arriba está marcado como "carga variable". El hierro, por ejemplo, se encuentra con frecuencia tanto como catión

{Fe}^{2 +}

, como

{Fe}^{3 +}

, y a veces también con otras cargas. Por lo tanto, el hierro es polivalente, lo que literalmente significa "muchos valores", es decir puede formar cationes con diferentes cargas.

El cromo comúnmente forma compuestos como ${Cr}^{2 +}$ ‍ y ${Cr}^{3 +}$ ‍. El cloruro de cromo (II), a la izquierda, es un sólido verde-gris con propiedades y reactividad muy distintas del cloruro de cromo (III), el sólido violeta brillante a la derecha. Por lo tanto, es importante especificar a cuál te refieres. Crédito de la imagen: Maria Sanford

Para los metales polivalentes, debemos especificar la magnitud de la carga del ion. Por ejemplo, tenemos que llamar al

{Fe}^{2 +}

"hierro dos más" o "hierro dos" porque referirnos a él simplemente como "ion de hierro" no dará información suficiente para especificar el tipo de catión. La mayoría de los metales de transición, aquellos metales en el centro del bloque d de la tabla periódica, son polivalentes. Puesto que pueden formar cationes con diferentes cargas, se debe especificar la carga cuando se nombran los iones y los compuestos que los contienen.

En los compuestos iónicos, la magnitud de la carga de un catión de un metal de transición generalmente se incluye con números romanos entre paréntesis después del nombre del metal, como en cloruro de cromo (II), que contiene

{Cr}^{2 +}

(véase imagen a la derecha). En una sección aparte más adelante, se analizará cómo nombrar los compuestos iónicos que contienen metales de transición.

Nomenclatura de aniones monoatómicos

Con frecuencia, cuando nombramos aniones monoatómicos, agregamos el sufijo-uro al nombre del elemento. Dado que podemos predecir la carga en los cationes y aniones simples de acuerdo con el número del grupo del elemento, la mayoría de las veces no es necesario especificar la magnitud de la carga del anión. En la siguiente tabla se muestra cómo se aplica el sufijo al nombrar los aniones de varios elementos:

Nombre del elemento	Nombre del ion	Fórmula del ion
Hidrógeno	Hidruro	$H^{-}$ ‍
Cloro	Cloruro	${Cl}^{-}$ ‍
Bromo	Bromuro	${Br}^{-}$ ‍
Yodo	Yoduro	$I^{-}$ ‍
Oxígeno	Óxido	$O^{2 -}$ ‍
Azufre	Sulfuro	$S^{2 -}$ ‍
Nitrógeno	Nitruro	$N^{3 -}$ ‍
Fósforo	Fosfuro	$P^{3 -}$ ‍
Carbono	Carburo	$C^{4 -}$ ‍

Fórmulas y nomenclatura de compuestos iónicos básicos

Ahora que hemos visto las convenciones de nomenclatura de cationes y aniones, podemos analizar cómo se aplican al nombrar compuestos iónicos simples formados por iones monoatómicos. Las siguientes pautas pueden utilizarse para nombrar los compuestos iónicos:

Siempre se nombra el anión antes que el catión; en la fórmula química, es al contrario, el catión aparecerá siempre antes del anión.
Cuando se nombra el catión dentro de un compuesto iónico, no se incluye la palabra ion o la carga, a menos que sea un catión polivalente. Eso significa que solo tenemos que nombrar el elemento del que proviene el ion (véase Ejemplo 2 abajo).
Cualquier compuesto iónico tendrá una carga neta de cero. Es decir, los cationes y los aniones siempre deben combinarse de manera que se cancelen sus cargas.
El número de cationes y aniones en la fórmula debe escribirse como el mínimo valor entero posible. Por ejemplo, la fórmula del cloruro de sodio es $NaCl$ ‍, no ${Na}_{2} {Cl}_{2}$ ‍ o algún otro múltiplo de $NaCl$ ‍, aunque las cargas sumen cero.

Veamos algunos ejemplos más.

Ejemplo 1: encontrar la fórmula química a partir del nombre

¿Cuál es la fórmula química del cloruro de potasio?

Recuerda que el potasio es un elemento del grupo 1 que forma un ion 1+. El cloruro, por definición, es un anión que se ha formado de un átomo de cloro. Puesto que el cloro está en el grupo 17, formará un anión 1-. Puesto que sus cargas son iguales y opuestas, habrá un ion

K^{+}

por cada anión

{Cl}^{-}

, y la fórmula química será

KCl

. Recuerda que el subíndice no se usa cuando solo hay un átomo/ion de un tipo en particular.

Ejemplo 2: encontrar el nombre a partir de la fórmula química

¿Cuál es el nombre del compuesto iónico ${Mg}_{3} P_{2}$ ‍?

El magnesio,

Mg

, es un elemento del grupo 2 que formará cationes 2+. Puesto que usualmente forma cationes de un solo tipo, no es necesario especificar su carga. Simplemente nos podemos referir al catión en el compuesto iónico como magnesio. El fósforo,

P

, es un elemento del grupo 15 y por lo tanto forma aniones 3-. Dado que es un anión, agregamos el sufijo -uro a su nombre para obtener fosfuro como nombre del ion. Por lo tanto el nombre del compuesto es fosfuro de magnesio.

Nomenclatura de compuestos iónicos con cationes polivalentes

Recuerda de nuestro análisis anterior que si un elemento puede formar más de un tipo de catión, tenemos que especificar la carga de ese catión. La magnitud de la carga de un catión de un metal de transición generalmente se indica mediante números romanos entre paréntesis después del nombre del metal. Esto también se conoce como el nombre sistemático del ion. En la siguiente tabla se muestran algunos de los iones más comunes de los metales polivalentes. Se incluye el nombre sistemático para todos los iones. Para algunos de ellos, también se menciona el nombre común o trivial. Los nombres triviales o comunes son algo anticuados ahora, pero todavía se usan en algunos lugares, así que es útil saberlos. Observa que los iones de carga más pequeña llevan el sufijo -oso en el nombre común; iones con mayor carga llevan el sufijo -ico. Por ejemplo en el cloruro ferroso (

{FeCl}_{2}

) se entiende que lleva

{Fe}^{2 +}

mientras que cloruro férrico (

{FeCl}_{3}

) contiene

{Fe}^{3 +}

Elemento	Iones comunes que forma	Nombre sistemático	Nombre común (trivial)
Cromo	${Cr}^{2 +}$ ‍	cromo (II)	cromoso
	${Cr}^{3 +}$ ‍	cromo (III)	crómico
Cobalto	${Co}^{2 +}$ ‍	cobalto (II)
	${Co}^{3 +}$ ‍	cobalto (III)
Cobre	${Cu}^{+}$ ‍	cobre (I)	cuproso
	${Cu}^{2 +}$ ‍	cobre (II)	cúprico
Hierro	${Fe}^{2 +}$ ‍	hierro (II)	ferroso
	${Fe}^{3 +}$ ‍	hierro (III)	férrico
Plomo	${Pb}^{2 +}$ ‍	plomo (II)
	${Pb}^{4 +}$ ‍	plomo (IV)
Estaño	${Sn}^{2 +}$ ‍	estaño (II)	estanoso
	${Sn}^{4 +}$ ‍	estaño (IV)	estánico

Con el uso de esta tabla como referencia, veamos cómo nombrar compuestos iónicos que contienen metales polivalentes.

Ejemplo 3: nomenclatura de compuestos que contienen cationes polivalentes

¿Cuál es el nombre del compuesto ${PbCl}_{4}$ ‍?

Al nombrar compuestos iónicos que contienen metales polivalentes, necesitamos determinar la carga del ion del metal de transición. Podemos deducir la carga del catión metálico mediante el cálculo de la carga que aporta al compuesto el ion que tiene una carga que conocemos con certeza. El ion con carga conocida usualmente es el anión, puesto que los iones de metales de transición son generalmente cationes.

Reconocemos que el

Cl

es un halógeno del grupo 17, por lo que forma el anión cloruro

{Cl}^{-}

. A partir de la fórmula química

{PbCl}_{4}

podemos ver que hay cuatro iones cloruro en el compuesto. La carga negativa total que aportan los cuatro iones cloruro se calcula a continuación:

$Carga total de los aniones = 4 \times (1$ ‍ $-$ ‍ $) = 4$ ‍ $-$ ‍

Para que el compuesto sea eléctricamente neutro, el catión de plomo debe ser

{Pb}^{4 +}

. Esto es porque la carga 4+ en este ion cancelará exactamente la carga 4- neta que aportan los cuatro iones cloruro.

Por lo tanto, el nombre de

{PbCl}_{4}

es cloruro de plomo (IV).

Inténtalo: compuestos iónicos que contienen cationes polivalentes

¿Cuál es el nombre del compuesto ${Co}_{2} S_{3}$ ‍?

[Pista 1.]

[Pista 2.]

Conclusión

Los cationes son iones con carga positiva que se forman cuando los átomos neutros pierden electrones; los aniones son iones con carga negativa que se forman cuando átomos neutros ganan electrones. Es posible predecir las cargas de los iones monoatómicos comunes al observar los números de grupo de la tabla periódica. Sin embargo, muchos de los metales de transición son polivalentes, lo que significa que pueden formar cationes con varias cargas. Al nombrar estos cationes o compuestos, es necesario especificar su carga.

Los cationes y aniones se combinan para formar compuestos iónicos. Los compuestos iónicos se nombran con el anión primero y el catión al final. Al escribir sus fórmulas químicas, la convención establece lo contrario. Los compuestos iónicos deben ser eléctricamente neutros. Por lo tanto, los cationes y aniones se deben combinar de tal manera que la carga neta que aporta el número total de cationes cancele exactamente la carga neta del número total de aniones.

[Créditos y referencias.]

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Mariani Beltran
Publicado hace hace 6 años. Enlace directo a la publicación “¿porque los cationes y an...” de Mariani Beltran
¿porque los cationes y aniones se combinan?
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- Mar.Strangeland
  Publicado hace hace 4 años. Enlace directo a la publicación “cargas opuestas se atraen...” de Mar.Strangeland
  cargas opuestas se atraen, ley universal
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manu.hernandezp2006
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no entiendo nada de la nomenclatura, que es una nomenclatura?
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- Victoria Bringa
  Publicado hace hace 4 años. Enlace directo a la publicación “Son las reglas que se uti...” de Victoria Bringa
  Son las reglas que se utilizan para nombrar cationes, aniones y compuestos químicos.
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Roberto Gazelem Rosas Gonzalez
Publicado hace hace 8 años. Enlace directo a la publicación “¿Cómo puedo saber cuantos...” de Roberto Gazelem Rosas Gonzalez
¿Cómo puedo saber cuantos cationes y la carga de cada uno de estos para un metal de transición?
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- Andrés Miguel Leal
  Publicado hace hace 8 años. Enlace directo a la publicación “Con respecto a la carga p...” de Andrés Miguel Leal
  Con respecto a la carga para un metal de transición, son cationes, es decir: iones con carga positiva.
  Con respecto a los cationes que posee, debes hacer ya sea una suposición lógica o una multiplicación matemática de los iones que posee el elemento que lo acompaña. Ejemplo: El Sulfuro de Cobalto (III) O Co2S3, sabes que el Sulfuro (S) es un Anión con Carga -2, así que te preguntarás ¿Por qué posee un 3 en la fórmula química? Así que haces una suposición lógica que esto es porque el Cobalto posee Más 3 de carga.
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laucam73
Publicado hace hace 7 meses. Enlace directo a la publicación “muy bueno...” de laucam73
muy bueno
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Maria Fernanda Bernal Casteblanco
Publicado hace hace 5 años. Enlace directo a la publicación “¿Existen aniones polivale...” de Maria Fernanda Bernal Casteblanco
¿Existen aniones polivalentes?
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matilde martinez
Publicado hace hace 5 años. Enlace directo a la publicación “que es un compuesto ionic...” de matilde martinez
que es un compuesto ionico
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- manu.hernandezp2006
  Publicado hace hace 4 años. Enlace directo a la publicación “es un conjunto de átomos ...” de manu.hernandezp2006
  es un conjunto de átomos que no son regulares en este caso ionico básicamente es un compuesto que comparte electrones
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angel martinez
Publicado hace hace 5 años. Enlace directo a la publicación “quien invento los enlaces...” de angel martinez
quien invento los enlaces quimicos
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axel.fernandez.prg.17.20
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¿Por que no todos los metales de transición pueden formar cationes con varias cargas?
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Carlos Del Reguero Valle
Publicado hace hace 8 años. Enlace directo a la publicación “Cuando se cambian las ter...” de Carlos Del Reguero Valle
Cuando se cambian las terminaciones de los aniones de ide a ite, que caracteristica deben cumplis los compuestos o los aniones para este cambio en el nombre?
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Maria Fernanda Bernal Casteblanco
Publicado hace hace 5 años. Enlace directo a la publicación “Sera que me podrían hacer...” de Maria Fernanda Bernal Casteblanco
Sera que me podrían hacer el favor de explicarme la verificación de conceptos de Elementos que forman aniones (¿qué compuesto iónico predices que se formará en una reacción entre el metal potasio y el bromo líquido?)
Gracias
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