Objetivos de aprendizaje
- Ubicar elementos en grupos, períodos y regiones metálicas, no metálicas y metaloides.
- Usar tendencias periódicas iniciales para anticipar tamaño atómico, energía de ionización y electronegatividad.
- Nombrar y formular compuestos iónicos binarios, sales con iones poliatómicos y metales de valencia variable.
- Nombrar compuestos moleculares simples usando prefijos griegos.
- Reconocer ácidos, hidróxidos y nombres frecuentes de uso químico general.
Idea central: organizar elementos para predecir sustancias
La tabla periódica no es una lista decorativa de símbolos. Es una organización de elementos por número atómico y propiedades recurrentes. Su estructura permite anticipar comportamientos: qué elementos tienden a formar cationes, cuáles forman aniones, cuáles son buenos conductores, qué familias reaccionan de manera parecida y qué elementos suelen formar enlaces covalentes.
La nomenclatura química completa ese mapa. Si la tabla periódica dice qué elementos existen y cómo se comportan, la nomenclatura permite nombrar las combinaciones de esos elementos. Un nombre químico bien escrito debe permitir reconstruir la fórmula, y una fórmula bien interpretada debe permitir proponer un nombre.
Elementos, símbolos, grupos y períodos
Un elemento se representa mediante un símbolo químico. La primera letra siempre es mayúscula y la segunda, si existe, es minúscula: $C$, $Ca$, $Co$ y $Cl$ son símbolos distintos. Escribir $CO$ no significa cobalto; significa una fórmula con carbono y oxígeno, monóxido de carbono.
Las filas horizontales de la tabla se llaman períodos. Las columnas verticales se llaman grupos o familias. Los elementos de un mismo grupo suelen compartir patrones químicos porque tienen configuraciones electrónicas de valencia relacionadas.
| Familia | Grupo | Rasgo general | Iones frecuentes |
|---|---|---|---|
| Alcalinos | 1 | Metales muy reactivos | +1 |
| Alcalinotérreos | 2 | Metales reactivos | +2 |
| Halógenos | 17 | No metales reactivos | -1 |
| Gases nobles | 18 | Muy baja reactividad | Rara vez forman iones simples |
La frontera escalonada de la tabla separa aproximadamente metales y no metales. Los metales tienden a perder electrones y formar cationes; los no metales tienden a ganar o compartir electrones. Los metaloides tienen propiedades intermedias y son importantes en materiales semiconductores.
Tendencias periódicas iniciales
El radio atómico mide el tamaño relativo de los átomos. En general aumenta hacia abajo en un grupo porque se agregan niveles electrónicos, y disminuye de izquierda a derecha en un período porque aumenta la carga nuclear efectiva que atrae a los electrones.
La energía de ionización es la energía necesaria para quitar un electrón a un átomo gaseoso. Suele aumentar de izquierda a derecha y disminuir hacia abajo. La electronegatividad mide la tendencia de un átomo enlazado a atraer electrones. Es alta en no metales como F, O, N y Cl, y baja en metales alcalinos.
Lectura cualitativa
Las tendencias no reemplazan datos exactos, pero permiten razonar: un átomo grande y poco electronegativo tiende a perder electrones; uno pequeño y muy electronegativo tiende a atraerlos.
Iones comunes e iones poliatómicos
Muchos elementos representativos forman iones con cargas previsibles: grupo 1 forma $+1$, grupo 2 forma $+2$, aluminio suele formar $Al^{3+}$, halógenos forman $-1$, oxígeno forma $O^{2-}$ y nitrógeno puede formar $N^{3-}$ en nitruros.
Los metales de transición pueden presentar más de una carga. Por eso se usa la nomenclatura de Stock con números romanos: hierro(II) es $Fe^{2+}$ y hierro(III) es $Fe^{3+}$.
| Ion poliatómico | Nombre | Carga |
|---|---|---|
| $OH^-$ | hidróxido | -1 |
| $NO_3^-$ | nitrato | -1 |
| $SO_4^{2-}$ | sulfato | -2 |
| $CO_3^{2-}$ | carbonato | -2 |
| $NH_4^+$ | amonio | +1 |
| $PO_4^{3-}$ | fosfato | -3 |
Nomenclatura de compuestos iónicos
Para formular compuestos iónicos se aplica neutralidad eléctrica. Primero se escribe el catión y luego el anión. Los subíndices indican la proporción mínima que hace cero la suma de cargas.
El nombre de un compuesto iónico binario suele tener la forma “anión de catión”: $NaCl$ es cloruro de sodio, $CaO$ es óxido de calcio, $Al_2S_3$ es sulfuro de aluminio. Si el metal tiene carga variable, se indica con número romano: $FeCl_2$ es cloruro de hierro(II), $FeCl_3$ es cloruro de hierro(III).
Con iones poliatómicos se conserva el nombre del ion: $NaNO_3$ es nitrato de sodio, $CaCO_3$ es carbonato de calcio, $Al_2(SO_4)_3$ es sulfato de aluminio.
Nomenclatura de compuestos moleculares
Los compuestos moleculares binarios entre no metales se nombran con prefijos griegos para indicar cantidad de átomos: mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-. El segundo elemento suele terminar en -uro u óxido según corresponda.
| Fórmula | Nombre |
|---|---|
| $CO$ | monóxido de carbono |
| $CO_2$ | dióxido de carbono |
| $N_2O_5$ | pentóxido de dinitrógeno |
| $PCl_3$ | tricloruro de fósforo |
En compuestos moleculares no se neutralizan cargas iónicas simples como en sales; se nombran proporciones atómicas dentro de moléculas covalentes.
Ácidos, hidróxidos y nombres frecuentes
Los hidrácidos son ácidos binarios formados por hidrógeno y un no metal en disolución acuosa, como $HCl(aq)$, ácido clorhídrico. Los oxoácidos contienen hidrógeno, oxígeno y otro elemento, como $HNO_3$ o $H_2SO_4$.
Los hidróxidos contienen el ion $OH^-$. Por ejemplo, $NaOH$ es hidróxido de sodio y $Ca(OH)_2$ es hidróxido de calcio. En química general inicial, conviene memorizar algunos nombres comunes porque aparecen continuamente en problemas de disoluciones y neutralización.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1: formular cloruro de magnesio
Magnesio: $Mg^{2+}$. Cloruro: $Cl^-$. Se necesitan dos cloruros por cada magnesio: $MgCl_2$.
Ejemplo 2: nombrar $CuSO_4$
El sulfato tiene carga $2-$. Para neutralizar, el cobre debe ser $2+$. Nombre: sulfato de cobre(II).
Ejemplo 3: nombrar $N_2O_3$
Es molecular: se usan prefijos. Nombre: trióxido de dinitrógeno.
Ejemplo 4: formular fosfato de calcio
$Ca^{2+}$ y $PO_4^{3-}$. Mínimo común de cargas: 6. Se necesitan 3 calcio y 2 fosfato: $Ca_3(PO_4)_2$.
Recursos interactivos
Applet recomendado: enlaces químicos
Sirve para distinguir formación de iones, tendencia metálica/no metálica y diferencia inicial entre enlace iónico y covalente.
Abrir appletErrores frecuentes
| Error | Corrección |
|---|---|
| Confundir $Co$ con $CO$. | $Co$ es cobalto; $CO$ es monóxido de carbono. |
| Usar prefijos griegos para sales iónicas simples. | En compuestos iónicos se usa neutralidad y, si hace falta, Stock. |
| No usar paréntesis con iones poliatómicos. | $Mg(NO_3)_2$, no $MgNO_32$. |
| Olvidar números romanos en metales variables. | $FeCl_3$ es hierro(III), no simplemente hierro. |
Ficha de repaso rápido
- Grupo: columna; período: fila.
- Metales tienden a formar cationes; no metales tienden a formar aniones o enlaces covalentes.
- Compuestos iónicos: neutralidad eléctrica.
- Compuestos moleculares: prefijos griegos.
- Metales variables: nomenclatura de Stock.
- Los iones poliatómicos se tratan como unidades al formular.
Autoevaluación y uso docente
Estas consignas sirven para comprobar comprensión, preparar una clase o abrir una discusión de resolución en grupo. La clave no es responder de memoria, sino justificar con lenguaje químico, unidades y modelos de partículas.
- Ubicar diez elementos representativos en grupo, período y región metálica/no metálica.
- Ordenar tres elementos por radio atómico o electronegatividad justificando con tendencias periódicas.
- Formular sales con metales de carga fija, metales de carga variable e iones poliatómicos.
- Nombrar compuestos moleculares binarios con prefijos griegos.
- Comparar el nombre y la fórmula de un ácido, un hidróxido y una sal ternaria.
Para clase
Una buena secuencia didáctica para este tema es: recuperar ideas previas, analizar un ejemplo macroscópico, traducirlo al nivel microscópico, formalizar con símbolos y cerrar con un cálculo o una pregunta de control.
Fuentes de referencia
- Química, Raymond Chang y Kenneth A. Goldsby, capítulos iniciales de química general.
- Química: La ciencia central, Brown, LeMay, Bursten y colaboradores, capítulos sobre materia, medición, átomos, compuestos y reacciones.
- Química 2e, OpenStax, capítulos sobre fundamentos, composición, estequiometría y disoluciones acuosas.
- Fundamentos de Química, Hein, Arena y Willard, secciones de medición, nomenclatura, mol y reacciones.