Nomenclatura, Estados de Oxidación y Fundamentos de la Termodinámica Química

Estados de Oxidación Comunes de Elementos Químicos

Metales

• Grupo 1 (Alcalinos) y Plata (Ag): Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ag (+1)
• Grupo 2 (Alcalinotérreos) y Zinc (Zn): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn (+2)
• Cobre (Cu) y Mercurio (Hg): (+1, +2)
• Aluminio (Al): (+3)
• Oro (Au): (+1, +3)
• Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni): (+2, +3)
• Estaño (Sn), Plomo (Pb), Platino (Pt), Iridio (Ir): (+2, +4)
• Cromo (Cr): (+2, +3, +6)
• Manganeso (Mn): (+2, +3, +4, +6, +7)
• Elementos Diatómicos (Neutros): N₂, H₂ (0)

No Metales

• Hidrógeno (H): (-1, +1)
• Flúor (F): (-1)
• Cloro (Cl), Bromo (Br), Yodo (I) (Halógenos): (-1, +1, +3, +5, +7)
• Oxígeno (O): (-1, -2)
• Azufre (S), Selenio (Se), Teluro (Te) (Calcógenos): (-2, +2, +4, +6)
• Nitrógeno (N), Fósforo (P): (-3, +1, +2, +4, +5)
• Arsénico (As), Antimonio (Sb): (-3, +3)
• Boro (B): (-3, +3)
• Carbono (C), Silicio (Si): (-4, +2, +4)

Nomenclatura de Compuestos Inorgánicos y Orgánicos

Iones Poliatómicos Comunes

A continuación, se listan ejemplos de iones poliatómicos, agrupados por su estado de oxidación central:

• Hipoclorito, Hipobromito, Hipoyodito: ClO⁻
• Clorito, Bromito, Yodito, Nitrito, Metafosfito: ClO₂⁻
• Clorato, Bromato, Yodato, Nitrato, Metafosfato: PO₃⁻ (Nota: Se asume la estructura general para el grupo -ato)
• Perclorato, Perbromato, Permanganato: ClO₄⁻

Aniones con Carga Específica

• Sulfito, Carbonato, Silicato: SO₃²⁻
• Sulfato, Manganato, Seleniato, Cromato: SO₄²⁻
• Fosfito: PO₃³⁻
• Fosfato: PO₄³⁻
• Dicromato: Cr₂O₇²⁻

Reglas de Sufijos

• El sufijo -ato corresponde al estado de oxidación -ico.
• El sufijo -ito corresponde al estado de oxidación -oso.

Grupos Funcionales Orgánicos

• Aldehído (CHO): Sufijo -al, Prefijo -formil.
• Cetona (CO): Sufijo -ona, Prefijo -oxo.
• Éter (R-O-R): Sufijo -éter.
• Ácido Carboxílico (COOH): Prefijo ácido -oico, Prefijo -carboxi.
• Éster (COO-R): Sufijo -oato de -ilo.
• Amina (NH₂): Sufijo -amina, Prefijo -amino.
• Amida (CO-NH₂): Sufijo -amida.
• Nitrilo (C≡N): Sufijo -nitrilo.
• Grupo Nitro (NO₂): Prefijo nitro-.
• Benceno (C₆H₆): Compuesto aromático base.
• Fenilo (C₆H₅-): Sustituyente derivado del benceno.

Elementos Diatómicos

Los siguientes elementos existen naturalmente como moléculas diatómicas: H₂, O₂, N₂, F₂, Br₂, I₂.

Fundamentos de la Termodinámica Química

La Termodinámica es la rama de la física que estudia las variaciones de energía asociadas a los cambios físicos y químicos experimentados por un sistema.

Conceptos de Sistemas Termodinámicos

Un sistema termodinámico es una parte del universo separada de forma real o imaginaria para su estudio. Se clasifica en:

• Un sistema cerrado: No puede intercambiar materia con el exterior, pero sí energía.
• Un sistema abierto: Puede intercambiar con el exterior materia y energía.
• Un sistema aislado: No puede intercambiar con el exterior ni materia ni energía.

Variables Termodinámicas

Un sistema se describe mediante variables termodinámicas, que pueden ser:

• Variables intensivas: No dependen de la masa total del sistema y se puede determinar su valor en cada punto (ej. temperatura, presión).
• Variables extensivas: Dependen de la masa total del sistema y no se pueden definir en cada punto (ej. masa, volumen).

Funciones de Estado y Energía Interna

Las funciones de estado son variables termodinámicas cuyo valor es independiente del mecanismo o camino que siga el proceso.

La energía interna (U) es una variable termodinámica extensiva. Se define como la suma de todas las energías contenidas en el sistema. Es una función de estado porque la energía solo depende de los estados inicial y final.

Trabajo y Primer Principio

El trabajo de expansión (W) se produce cuando el cambio de volumen se realiza a presión constante. Se calcula como: W = PΔV.

Primer Principio de la Termodinámica

En las reacciones químicas, la energía siempre se conserva. La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. El primer principio establece que el calor comunicado a un sistema se invierte en incrementar su energía interna y en la realización del trabajo:

ΔQ = ΔU + ΔW