Cuando el oxígeno cambia de socio: los anhídridos
Objetivo. Formular y nombrar anhídridos (óxidos no metálicos) aplicando los tres sistemas de nomenclatura a partir de las valencias de los no metales, valorando la precisión del lenguaje químico para comunicar sin ambigüedad.
para partir
El decreto 28 del Ministerio del Medio Ambiente obliga a las fundiciones de cobre chilenas a capturar al menos el 95% del azufre que sale por sus chimeneas. Ese azufre sale convertido en dióxido de azufre, el mismo tipo de compuesto que el CO₂ que exhalas y que el gas del olor a piscina recién clorada: oxígeno unido a un no metal. Se llaman anhídridos, y traen un problema que los óxidos metálicos no tenían, porque un mismo no metal puede combinarse de cuatro maneras distintas con el oxígeno.
Ya trabajaste los óxidos básicos (metal + O) y los tres sistemas de nomenclatura. Esa parte suele quedar a medias, porque mezclar tradicional, Stock y sistemática es lo que más cuesta de toda la unidad. Por eso hoy la clase parte con un tramo de recuperación: vamos a resolver juntos, paso a paso, un óxido en los tres sistemas; después uno a medias; y después uno solo.
Recién cuando eso esté firme avanzamos al contenido nuevo: los anhídridos u óxidos ácidos (no metal + O).
Antes de empezar, decide (para ti) si cada afirmación es verdadera o falsa. No las corregiremos aún; volveremos a ellas al final:
- “Óxido de hierro(III)” y “trióxido de dihierro” son dos compuestos distintos.
- Un no metal, como el cloro, tiene una sola valencia frente al oxígeno.
- El prefijo per- significa que el compuesto tiene muchos oxígenos sueltos.
Recuperación: los tres sistemas, uno al lado del otro
El error más común no es equivocarse dentro de un sistema: es mezclar dos sistemas en un mismo nombre (por ejemplo decir “trióxido de hierro(III)”, que junta la sistemática con Stock). Para evitarlo, lo primero es tener clarísimo qué información usa cada sistema:
| Sistema | ¿Qué mira? | ¿Qué escribe? | Ejemplo con Fe₂O₃ |
|---|---|---|---|
| Tradicional | la valencia del elemento | sufijos -oso (menor) / -ico (mayor) | óxido férrico |
| Stock | la valencia del elemento | número romano entre paréntesis | óxido de hierro(III) |
| Sistemática | la cantidad de átomos (subíndices) | prefijos mono-, di-, tri-, tetra-, penta-… | trióxido de dihierro |
Fíjate en la lógica de fondo: tradicional y Stock son primos (los dos informan la valencia, solo cambia cómo la escriben). La sistemática es la distinta: no le interesa la valencia, solo cuenta átomos. Si tienes eso claro, ya no vas a mezclarlas.
Y ten a mano la tabla de valencias de los metales que ya usamos, porque la vamos a necesitar en los tres ejemplos que siguen:
| Metal | Valencia(s) | Tradicional |
|---|---|---|
| Sodio (Na), potasio (K) | +1 | óxido de sodio / de potasio |
| Calcio (Ca), magnesio (Mg) | +2 | óxido de calcio / de magnesio |
| Aluminio (Al) | +3 | óxido de aluminio |
| Hierro (Fe) | +2 y +3 | ferroso / férrico |
| Cobre (Cu) | +1 y +2 | cuproso / cúprico |
| Plomo (Pb) | +2 y +4 | plumboso / plúmbico |
| Estaño (Sn) | +2 y +4 | estannoso / estánnico |
Ejemplo resuelto (1 de 3): CuO, paso a paso en los tres sistemas
Miremos el ejemplo completamente resuelto. Lee cada paso pensando por qué se hace, no solo qué se hace: en el siguiente ejemplo vas a tener que hacer una parte tú.
Compuesto: CuO
Paso 1 — Identificar los elementos. Cobre (Cu, metal) + oxígeno. Es un óxido básico binario.
Paso 2 — Deducir la valencia del metal. El cobre es de valencia variable (+1 o +2), así que hay que deducirla. Sé que el oxígeno vale −2 y que el compuesto debe ser neutro. Hay 1 oxígeno → aporta −2. Hay 1 cobre → tiene que aportar +2 para que la suma sea cero. Entonces el cobre actúa con valencia +2.
Paso 3 — Nombre tradicional. El cobre tiene dos valencias: +1 (menor) y +2 (mayor). Aquí usa la mayor → sufijo -ico → óxido cúprico.
Paso 4 — Nombre de Stock. Escribo la valencia en número romano: +2 → (II) → óxido de cobre(II).
Paso 5 — Nombre sistemático. Ahora olvido la valencia y cuento átomos: 1 oxígeno (monóxido) y 1 cobre (el prefijo “mono” del metal se puede omitir) → monóxido de cobre.
CuO = óxido cúprico = óxido de cobre(II) = monóxido de cobre
Los tres sistemas son válidos y conviven porque nacieron en momentos distintos de la historia de la química. El tradicional es el más antiguo y el que verás en libros y etiquetas (“anhídrido carbónico”). El de Stock es el que más se usa hoy en la enseñanza, porque dice la valencia sin ambigüedad. El sistemático es el preferido por la IUPAC porque describe la fórmula exacta sin que tengas que saber ninguna valencia de memoria. Lo que nunca es válido es un nombre híbrido: “trióxido de hierro(III)” no existe.
Ejemplo a medias (2 de 3): PbO₂, te dejo el final a ti
Ahora el mismo procedimiento, pero resuelvo solo la primera mitad. Los pasos 3, 4 y 5 los completas tú en la actividad que viene inmediatamente después.
Compuesto: PbO₂
Paso 1 — Identificar los elementos. Plomo (Pb, metal) + oxígeno → óxido básico binario.
Paso 2 — Deducir la valencia del metal. El plomo es de valencia variable (+2 o +4). Hay 2 oxígenos → 2 × (−2) = −4. Hay 1 plomo → debe aportar +4 para que la suma sea cero. El plomo actúa con valencia +4, que es su valencia mayor.
Paso 3 — Nombre tradicional. Valencia mayor → ¿qué sufijo corresponde? (lo completas tú)
Paso 4 — Nombre de Stock. +4 en número romano → ¿cómo se escribe? (lo completas tú)
Paso 5 — Nombre sistemático. 2 oxígenos y 1 plomo → ¿qué prefijo va delante de “óxido”? (lo completas tú)
Termina el ejemplo a medias: nombra PbO₂ en los tres sistemas (el plomo actúa con valencia +4, su valencia mayor).
En PbO₂ el plomo tiene valencia , porque los 2 oxígenos aportan −4. Como es su valencia mayor, el nombre tradicional lleva el sufijo y el compuesto se llama óxido . En la nomenclatura de Stock, la valencia +4 se escribe con el número romano , así que el nombre es óxido de . En la nomenclatura sistemática ya no miro la valencia sino los átomos: hay 2 oxígenos, por lo que el nombre es .
Ahora completamente solo (3 de 3). El estaño (Sn) tiene valencias +2 y +4. Escribe la fórmula de sus DOS óxidos usando el cruce de valencias y nombra cada uno en los tres sistemas. Explica además cómo distingues cuál lleva -oso y cuál lleva -ico.
Un estudiante escribe que Fe₂O₃ se llama 'trióxido de hierro(III)'. Según el mapa de la Fig. 1, ¿cuál es el problema?
Contenido nuevo: los anhídridos son óxidos, pero con no metal
Con los tres sistemas ya firmes, damos el paso nuevo. Los óxidos se dividen según qué elemento acompaña al oxígeno:
| Tipo | Composición | Nombre habitual | Ejemplos |
|---|---|---|---|
| Óxido básico | metal + O | óxido (metálico) | Na₂O, CaO, Fe₂O₃ |
| Óxido ácido | no metal + O | anhídrido | CO₂, SO₃, Cl₂O₇ |
Los anhídridos (u óxidos ácidos) son, entonces, compuestos binarios: no metal + oxígeno. La palabra “anhídrido” significa literalmente “sin agua”, y no es un capricho: al reaccionar con agua estos compuestos forman ácidos. Por eso el SO₃ produce ácido sulfúrico, y por eso el CO₂ disuelto acidifica el océano. Esa conexión la trabajaremos más adelante, cuando lleguemos a los oxácidos.
Lo importante para hoy: el procedimiento es el mismo que ya sabes (cruce de valencias, simplificar, nombrar en tres sistemas). Solo cambian dos cosas:
- El elemento que acompaña al oxígeno es un no metal (y su valencia frente al oxígeno es positiva).
- Muchos no metales tienen más de dos valencias, así que el sistema tradicional necesita dos prefijos extra para poder nombrarlas todas.
Las valencias de los no metales frente al oxígeno
Esta es la tabla que hay que tener a mano. Ojo con algo que confunde: el oxígeno sigue valiendo −2, y el no metal actúa aquí con valencia positiva (aunque en otros compuestos, como los hidrácidos, el mismo no metal actúe con valencia negativa).
| No metal | Valencias frente al oxígeno |
|---|---|
| Carbono (C), silicio (Si) | +2, +4 |
| Nitrógeno (N), fósforo (P), arsénico (As) | +3, +5 |
| Azufre (S), selenio (Se), telurio (Te) | +2, +4, +6 |
| Cloro (Cl), bromo (Br), yodo (I) | +1, +3, +5, +7 |
| Boro (B) | +3 |
Tiene que ver con cuántos electrones puede poner en juego cada átomo. Los halógenos (Cl, Br, I) tienen 7 electrones de valencia y pueden comprometer 1, 3, 5 o los 7 → cuatro valencias positivas. El nitrógeno y el fósforo tienen 5 y comprometen 3 o los 5. El azufre tiene 6 y compromete 2, 4 o los 6. Fíjate en el patrón: van de dos en dos hasta llegar al total de electrones de valencia. No hace falta memorizar el porqué, pero sí notar que la lista no es arbitraria.
Nombrar anhídridos: los prefijos hipo- y per-
Con dos valencias bastaba -oso (menor) y -ico (mayor). Pero si un no metal tiene cuatro valencias, esos dos sufijos no alcanzan: hacen falta cuatro nombres distintos. La solución del sistema tradicional es agregar los prefijos hipo- (“por debajo de”) y per- (“por encima de”):
| Nº de valencias | Valencia | Nombre tradicional |
|---|---|---|
| Cuatro (Cl, Br, I) | la 1ª (menor) | hipo- … -oso |
| la 2ª | … -oso | |
| la 3ª | … -ico | |
| la 4ª (mayor) | per- … -ico | |
| Tres (S, Se, Te) | la menor | hipo- … -oso |
| la intermedia | … -oso | |
| la mayor | … -ico | |
| Dos (C, N, P) | la menor | … -oso |
| la mayor | … -ico |
En Stock y en sistemática no cambia nada: Stock escribe la valencia en romano y la sistemática cuenta átomos, igual que en los óxidos metálicos. Una nota de forma: en Stock y sistemática se dice “óxido”, no “anhídrido” (por ejemplo, SO₃ es óxido de azufre(VI), no “anhídrido de azufre(VI)”).
Veamos el cloro completo, que es el caso más exigente. En todos, O = −2 y cruzamos valencias:
| Valencia del Cl | Cruce | Fórmula | Tradicional | Stock | Sistemática |
|---|---|---|---|---|---|
| +1 | Cl₂O₁ | Cl₂O | anhídrido hipocloroso | óxido de cloro(I) | monóxido de dicloro |
| +3 | Cl₂O₃ | Cl₂O₃ | anhídrido cloroso | óxido de cloro(III) | trióxido de dicloro |
| +5 | Cl₂O₅ | Cl₂O₅ | anhídrido clórico | óxido de cloro(V) | pentóxido de dicloro |
| +7 | Cl₂O₇ | Cl₂O₇ | anhídrido perclórico | óxido de cloro(VII) | heptóxido de dicloro |
Y ahora los anhídridos que más vas a encontrar en la vida real:
| Fórmula | Valencia | Tradicional | Stock | Sistemática |
|---|---|---|---|---|
| CO₂ | C +4 | anhídrido carbónico | óxido de carbono(IV) | dióxido de carbono |
| SO₂ | S +4 | anhídrido sulfuroso | óxido de azufre(IV) | dióxido de azufre |
| SO₃ | S +6 | anhídrido sulfúrico | óxido de azufre(VI) | trióxido de azufre |
| N₂O₃ | N +3 | anhídrido nitroso | óxido de nitrógeno(III) | trióxido de dinitrógeno |
| N₂O₅ | N +5 | anhídrido nítrico | óxido de nitrógeno(V) | pentóxido de dinitrógeno |
| P₂O₅ | P +5 | anhídrido fosfórico | óxido de fósforo(V) | pentóxido de difósforo |
Tres confusiones que hay que atajar de inmediato:
- Creer que hipo- y per- cuentan oxígenos. No: informan valencia, igual que -oso y -ico. Los oxígenos aparecen después, como consecuencia del cruce.
- Usar hipo-/per- en Stock o en sistemática. No existen ahí: son exclusivos del tradicional.
- Olvidar simplificar. S(+6) y O(−2) dan S₂O₆, pero la fórmula correcta es SO₃. En cambio Cl₂O₇ no se simplifica (2 y 7 no tienen divisor común).
Sondeo — El prefijo 'per-' en 'anhídrido perclórico' indica que el compuesto tiene más oxígenos que los demás anhídridos del cloro.
Formula el anhídrido del nitrógeno cuando actúa con su valencia mayor (+5), siguiendo el mismo procedimiento de la Fig. 2, y verifica que la fórmula es eléctricamente neutra. Luego nómbralo en los tres sistemas.
- Identifico los elementos y sus valencias: nitrógeno (no metal) con valencia +5 y oxígeno con valencia −2. El no metal se escribe primero: N … O.
- Cruzo las valencias: el 5 del nitrógeno baja como subíndice del oxígeno y el 2 del oxígeno baja como subíndice del nitrógeno, siempre sin el signo. Obtengo N₂O₅.
- Reviso si se puede simplificar: 2 y 5 no tienen divisor común, así que la fórmula queda tal cual: N₂O₅.
- Verifico la neutralidad: 2 nitrógenos × (+5) = +10; 5 oxígenos × (−2) = −10. La suma es +10 + (−10) = 0, así que el compuesto es neutro.
- Nombro. Tradicional: el nitrógeno tiene dos valencias (+3 y +5) y esta es la mayor, entonces lleva -ico → anhídrido nítrico. Stock: la valencia +5 en romano → óxido de nitrógeno(V). Sistemática: cuento átomos (5 oxígenos, 2 nitrógenos) → pentóxido de dinitrógeno.
Resultado: N₂O₅ = anhídrido nítrico = óxido de nitrógeno(V) = pentóxido de dinitrógeno. Carga total = 0.
Empareja cada anhídrido con su nombre en la nomenclatura TRADICIONAL (fíjate primero en la valencia con que actúa el no metal):
Toca un término y luego su definición para emparejarlos.
El bromo tiene valencias +1, +3, +5 y +7 frente al oxígeno. Si actúa con +3, ¿cómo se llama el anhídrido resultante en nomenclatura tradicional?
¿Cuál de estos nombres está BIEN construido para el compuesto SO₃?
Un anhídrido y un óxido básico se formulan con procedimientos totalmente distintos: en los anhídridos no se usa el cruce de valencias.
Una fundición emite un gas formado por azufre y oxígeno en el que el azufre actúa con valencia +4. En el aire húmedo ese gas se transforma en otro donde el azufre actúa con +6. (a) Escribe la fórmula de ambos compuestos por cruce de valencias, mostrando la simplificación cuando corresponda. (b) Nómbralos en los tres sistemas. (c) Explica por qué el sufijo cambia de -oso a -ico si en los dos casos el elemento es el mismo azufre.
síntesis
Para cerrar
Hoy hicimos dos cosas. Primero recuperamos los tres sistemas: la clave es que tradicional y Stock informan la valencia (con -oso/-ico o con número romano) mientras que la sistemática cuenta átomos (mono-, di-, tri-…). Son tres caminos válidos y el error grave es mezclarlos en un mismo nombre. Después dimos el paso nuevo: los anhídridos u óxidos ácidos son compuestos binarios de no metal + oxígeno, y se formulan con el mismo cruce de valencias de siempre. Lo único realmente nuevo es que muchos no metales tienen tres o cuatro valencias, así que el sistema tradicional suma los prefijos hipo- (valencia más baja) y per- (valencia más alta), que informan valencia y no cuentan oxígenos. Lo que sigue son los compuestos binarios del hidrógeno: los hidruros y los hidrácidos.
Piensa sobre tu aprendizaje
- Vuelve a las tres afirmaciones del inicio. ¿Cuáles resultaron falsas y por qué?
- Con el tramo de recuperación de hoy, ¿qué sistema de nomenclatura sientes que dominas mejor y cuál todavía se te mezcla?
- Si tuvieras que explicarle a un compañero por qué 'trióxido de hierro(III)' es un nombre inválido, ¿qué le dirías en una sola frase?
referencias
Bibliografía
- 01Ministerio de Educación de Chile. Programa de Estudio Química 1° medio. https://www.curriculumnacional.cl
- 02IUPAC (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations (Libro Rojo). https://iupac.org
- 03Chang, R. & Goldsby, K. (2017). Química (12ª ed.). McGraw-Hill.
- 04Petrucci, R. et al. (2017). Química General (11ª ed.). Pearson.
- 05Khan Academy. Nomenclatura inorgánica. https://es.khanacademy.org
- 06Ministerio del Medio Ambiente de Chile (2013). Decreto Supremo 28: Norma de emisión para fundiciones de cobre y fuentes emisoras de arsénico. https://normasaire.mma.gob.cl