Nomenclatura química

La nomenclatura química es un conjunto de reglas para generar nombres sistemáticos para los compuestos químicos . La nomenclatura más utilizada a nivel mundial es la creada y desarrollada por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC).

La nomenclatura IUPAC garantiza que cada compuesto (y sus diversos isómeros ) tenga solo un nombre formalmente aceptado, conocido como el nombre sistemático IUPAC . Sin embargo, algunos compuestos pueden tener nombres alternativos que también se aceptan, conocidos como el nombre IUPAC preferido , que generalmente se toma del nombre común de ese compuesto. Preferiblemente, el nombre también debe representar la estructura o la química de un compuesto.

Por ejemplo, el componente principal del vinagre blanco es CH
₃COOH , que comúnmente se llama ácido acético y también es su nombre IUPAC recomendado, pero su nombre IUPAC formal y sistemático es ácido etanoico.

Las reglas de la IUPAC para nombrar compuestos orgánicos e inorgánicos están contenidas en dos publicaciones, conocidas como el Libro Azul ^{[1] [2]} y el Libro Rojo ^[3] respectivamente. Una tercera publicación, conocida como el Libro Verde ^[4], recomienda el uso de símbolos para cantidades físicas (en asociación con la IUPAP ), mientras que una cuarta, el Libro Dorado [ ^5], define muchos términos técnicos utilizados en química. Existen compendios similares para bioquímica ^[6] (el Libro Blanco , en asociación con la IUBMB ), química analítica ^[7] (el Libro Naranja ), química macromolecular ^[8] (el Libro Púrpura ) y química clínica ^[9] (el Libro Plateado ). Estos "libros de colores" se complementan con recomendaciones específicas publicadas periódicamente en la revista Pure and Applied Chemistry .

El objetivo principal de la nomenclatura química es desambiguar los nombres orales o escritos de los compuestos químicos: cada nombre debe hacer referencia a un compuesto. En segundo lugar, cada compuesto debe tener un solo nombre, aunque en algunos casos se aceptan algunos nombres alternativos.

Preferentemente, el nombre también debe representar la estructura o la química de un compuesto. Esto se logra mediante la nomenclatura del Identificador Químico Internacional (InChI). Sin embargo, la nomenclatura de números CAS de la Sociedad Química Estadounidense no representa la estructura de un compuesto.

La nomenclatura utilizada depende de las necesidades del usuario, por lo que no existe una única nomenclatura correcta, sino que existen distintas nomenclaturas adecuadas para distintas circunstancias.

Un nombre común identificará con éxito un compuesto químico, dado el contexto. Sin contexto, el nombre debería indicar al menos la composición química . Para ser más específico, el nombre puede necesitar representar la disposición tridimensional de los átomos. Esto requiere agregar más reglas al sistema estándar de la IUPAC (el sistema Chemical Abstracts Service (sistema CAS) es el que se usa más comúnmente en este contexto), a expensas de tener nombres que son más largos y menos familiares.

El sistema IUPAC suele ser criticado por no distinguir los compuestos relevantes (por ejemplo, por la diferente reactividad de los alótropos de azufre , que la IUPAC no distingue). Si bien la IUPAC tiene una ventaja legible para humanos sobre la numeración CAS, los nombres IUPAC para algunas moléculas más grandes y relevantes (como la rapamicina ) son apenas legibles para humanos, por lo que se utilizan nombres comunes en su lugar.

En general, se entiende que los propósitos de la lexicografía y de la nomenclatura química varían y, hasta cierto punto, están en desacuerdo. Los diccionarios de palabras, ya sean impresos o en Internet, recopilan y reportan los significados de las palabras a medida que aparecen y cambian sus usos con el tiempo. En el caso de los diccionarios de Internet con un proceso editorial formal limitado o nulo, las definiciones (en este caso, las definiciones de nombres y términos químicos) pueden cambiar rápidamente sin importar los significados formales o históricos. Sin embargo, la nomenclatura química (con la nomenclatura de la IUPAC como el mejor ejemplo) es necesariamente más restrictiva: su propósito es estandarizar la comunicación y la práctica de modo que, cuando se utiliza un término químico, tenga un significado fijo relacionado con la estructura química, lo que permite comprender mejor las propiedades químicas y las funciones moleculares derivadas. Estos diferentes propósitos pueden afectar la comprensión, especialmente con respecto a las clases químicas que han logrado atención popular. Algunos ejemplos de su efecto son los siguientes:

• resveratrol , un compuesto único definido claramente por este nombre común, pero que puede confundirse, popularmente, con su isómero cis ,
• ácidos grasos omega-3 , una clase de estructuras químicas razonablemente bien definida que, sin embargo, es amplia como resultado de su definición formal, y
• polifenoles , una clase estructural bastante amplia con una definición formal, pero donde las malas traducciones y el mal uso general del término en relación con la definición formal han dado lugar a graves errores de uso y, por tanto, a una ambigüedad en la relación entre estructura y actividad ( SAR ).

El rápido ritmo con el que pueden cambiar los significados en Internet, en particular en el caso de compuestos químicos con beneficios percibidos para la salud, atribuidos correcta o incorrectamente, complica la monosemia de la nomenclatura (y, por lo tanto, el acceso a la comprensión de la SAR). En el artículo sobre los polifenoles aparecen ejemplos específicos , en los que las distintas definiciones de Internet y de uso común entran en conflicto con cualquier nomenclatura química aceptada que relacione la estructura y la bioactividad de los polifenoles .

La nomenclatura de la alquimia es descriptiva, pero no representa de manera efectiva las funciones mencionadas anteriormente. Las opiniones difieren sobre si esto fue deliberado por parte de los primeros practicantes de la alquimia o si fue una consecuencia de las teorías particulares (y a menudo esotéricas) según las cuales trabajaban. Si bien ambas explicaciones son probablemente válidas hasta cierto punto, es notable que el primer sistema "moderno" de nomenclatura química apareciera al mismo tiempo que la distinción (por Lavoisier ) entre elementos y compuestos , a fines del siglo XVIII.

El químico francés Louis-Bernard Guyton de Morveau publicó sus recomendaciones ^[10] en 1782, con la esperanza de que su "método constante de denominación" "ayudaría a la inteligencia y aliviaría la memoria". El sistema fue refinado en colaboración con Berthollet , de Fourcroy y Lavoisier , ^[11] y promovido por este último en un libro de texto que sobreviviría mucho después de su muerte en la guillotina en 1794. ^[12] El proyecto también fue respaldado por Jöns Jakob Berzelius , ^{[13] [14]} quien adaptó las ideas para el mundo de habla alemana.

Las recomendaciones de Guyton se referían únicamente a lo que hoy se conoce como compuestos inorgánicos. Con la expansión masiva de la química orgánica a mediados del siglo XIX y la mayor comprensión de la estructura de los compuestos orgánicos, se sintió la necesidad de un sistema de nomenclatura menos ad hoc, justo cuando se disponía de la base teórica para hacerlo posible. En 1892, las sociedades químicas nacionales convocaron una conferencia internacional en Ginebra , de la que surgieron las primeras propuestas de normalización ampliamente aceptadas. ^[15]

En 1913, el Consejo de la Asociación Internacional de Sociedades Químicas creó una comisión, pero su trabajo se vio interrumpido por la Primera Guerra Mundial . Después de la guerra, la tarea pasó a la recién formada Unión Internacional de Química Pura y Aplicada , que nombró por primera vez comisiones para la nomenclatura orgánica, inorgánica y bioquímica en 1921 y continúa haciéndolo hasta el día de hoy.

Se ha desarrollado una nomenclatura tanto para la química orgánica como para la inorgánica. También existen designaciones relacionadas con la estructura (véase Descriptor (química)) .

• Nombre aditivo
• Nombre conjuntivo
• Nombre de clase funcional, también conocido como nombre radicofuncional
• Nombre de fusión
• Nomenclatura Hantzsch-Widman
• Nombre multiplicativo
• Nombre de reemplazo
• Nombre sustitutivo
• Nombre sustractivo

En los compuestos binarios iónicos de tipo I , el catión (un metal en la mayoría de los casos) se nombra primero y el anión (generalmente un no metal ) se nombra en segundo lugar. El catión conserva su nombre elemental (p. ej., hierro o cinc ), pero el sufijo del no metal cambia a -uro . Por ejemplo, el compuesto LiBr está formado por cationes Li ⁺ y ^aniones Br− ; por lo tanto ^, se denomina bromuro de litio . El compuesto BaO , que está formado por cationes Ba2 ⁺ y aniones O2− , se denomina óxido de bario .

El estado de oxidación de cada elemento es inequívoco. Cuando estos iones se combinan para formar un compuesto binario de tipo I, sus cargas iguales pero opuestas se neutralizan, por lo que la carga neta del compuesto es cero.

Los compuestos binarios iónicos de tipo II son aquellos en los que el catión no tiene un solo estado de oxidación. Esto es común entre los metales de transición . Para nombrar estos compuestos, se debe determinar la carga del catión y luego escribir el nombre como se haría con los compuestos iónicos de tipo I, excepto que se escribe un número romano (que indica la carga del catión) entre paréntesis junto al nombre del catión (a esto a veces se lo denomina nomenclatura de Stock ). Por ejemplo, para el compuesto FeCl ₃ , el catión, hierro , puede aparecer como Fe ²⁺ y Fe ³⁺ . Para que el compuesto tenga una carga neta de cero, el catión debe ser Fe ³⁺ para que los tres aniones Cl ⁻ puedan equilibrarse (3+ y 3− se equilibren a 0). Por lo tanto, este compuesto se denomina cloruro de hierro (III) . Otro ejemplo podría ser el compuesto PbS ₂ . Como el anión S ²⁻ tiene un subíndice de 2 en la fórmula (lo que da una carga 4−), el compuesto debe estar equilibrado con una carga 4+ en el catión Pb ( el plomo puede formar cationes con una carga 4+ o 2+). Por lo tanto, el compuesto está formado por un catión Pb ⁴⁺ por cada dos aniones S ²⁻ , el compuesto está equilibrado y su nombre se escribe como sulfuro de plomo (IV) .

Un sistema más antiguo, que se basa en los nombres latinos de los elementos, también se utiliza a veces para nombrar compuestos binarios iónicos de tipo II. En este sistema, el metal (en lugar de un número romano junto a él) tiene un sufijo "-ic" o "-ous" añadido para indicar su estado de oxidación ("-ous" para inferior, "-ic" para superior). Por ejemplo, el compuesto FeO contiene el catión Fe ²⁺ (que se equilibra con el anión O ²⁻ ). Dado que este estado de oxidación es inferior al de la otra posibilidad ( Fe ³⁺ ), este compuesto a veces se denomina óxido ferroso . Para el compuesto, SnO ₂ , el ion estaño es Sn ⁴⁺ (que equilibra la carga 4− de los dos aniones O ²⁻ ), y debido a que este es un estado de oxidación más alto que la alternativa ( Sn ²⁺ ), este compuesto se denomina óxido estánnico .

Algunos compuestos iónicos contienen iones poliatómicos , que son entidades cargadas que contienen dos o más tipos de átomos unidos covalentemente. Es importante conocer los nombres de los iones poliatómicos más comunes, entre ellos:

• amonio ( NH+4)
• nitrito ( NO−2)
• nitrato ( NO−3)
• sulfito ( SO2−3)
• sulfato ( SO2−4)
• sulfato de hidrógeno (bisulfato) ( HSO−4)
• hidróxido ( OH ⁻ )
• cianuro ( CN ⁻ )
• fosfato ( PO3−4)
• fosfato de hidrógeno ( HPO2−4)
• fosfato de _dihidrógeno ( H2PO−4)
• carbonato ( CO2−3)
• carbonato de hidrógeno (bicarbonato) ( HCO−3)
• hipoclorito ( ClO ⁻ )
• clorito ( ClO−2)
• clorato ( ClO−3)
• perclorato ( ClO−4)
• acetato ( C2H3O_​​_​​−2)
• permanganato ( MnO−4)
• dicromato ( Cr ₂ O2−7)
• cromato ( CrO2−4)
• peróxido ( O2−2)
• superóxido ( O−2)
• oxalato ( C2O_​​2−4)
• oxalato de hidrógeno ( HC2O ₎−4)

La fórmula Na ₂ SO ₃ denota que el catión es sodio , o Na ⁺ , y que el anión es el ion sulfito ( SO2−3). Por lo tanto, este compuesto se llama sulfito de sodio . Si la fórmula dada es Ca(OH) ₂ , se puede ver que OH ⁻ es el ion hidróxido. Dado que la carga del ion calcio es 2+, tiene sentido que debe haber dos iones OH ⁻ para equilibrar la carga. Por lo tanto, el nombre del compuesto es hidróxido de calcio . Si se le pide a uno que escriba la fórmula para el cromato de cobre (I), el número romano indica que el ion cobre es Cu ⁺ y se puede identificar que el compuesto contiene el ion cromato ( CrO2−4). Se necesitan dos de los iones de cobre 1+ para equilibrar la carga de un ion cromato 2−, por lo que la fórmula es Cu ₂ CrO ₄ .

Los compuestos binarios de tipo III están unidos covalentemente . El enlace covalente se produce entre elementos no metálicos. Los compuestos unidos covalentemente también se conocen como moléculas . Para el compuesto, el primer elemento se nombra primero y con su nombre elemental completo. El segundo elemento se nombra como si fuera un anión (nombre base del elemento + sufijo -uro ). Luego, se utilizan prefijos para indicar los números de cada átomo presente: estos prefijos son mono- (uno), di- (dos), tri- (tres), tetra- (cuatro), penta- (cinco), hexa- (seis), hepta- (siete), octa- (ocho), nona- (nueve) y deca- (diez). El prefijo mono- nunca se utiliza con el primer elemento. Así, _el NCl3 se denomina tricloruro de nitrógeno , _el BF3 se denomina trifluoruro de boro y _{el P2O5} se denomina _pentóxido de difósforo (aunque la a del prefijo penta- en realidad no debería omitirse antes de una vocal: el Libro Rojo de la IUPAC de 2005 , página 69, establece que "las vocales finales de los prefijos multiplicativos no deben elidirse (aunque "monóxido", en lugar de "monóxido", es una excepción permitida debido al uso general)").

El dióxido de carbono se escribe CO ₂ ; el tetrafluoruro de azufre se escribe SF ₄ . Sin embargo, algunos compuestos tienen nombres comunes que prevalecen. H ₂ O , por ejemplo, se suele denominar agua en lugar de monóxido de dihidrógeno , y NH ₃ se denomina preferentemente amoniaco en lugar de trihidruro de nitrógeno .

Este método de denominación generalmente sigue la nomenclatura orgánica establecida por la IUPAC. A los hidruros de los elementos del grupo principal (grupos 13-17) se les da el nombre de base que termina en -ano , p. ej. , borano ( B H ₃ ), oxidano ( H ₂ O ), fosfano ( P H ₃ ) (aunque el nombre fosfina también se usa comúnmente, la IUPAC no lo recomienda). El compuesto P Cl ₃ se nombraría así sustitutivamente como triclorofosfano (con cloro "sustituyendo"). Sin embargo, no todos estos nombres (o raíces) se derivan del nombre del elemento. Por ejemplo, N H ₃ se denomina " azano ".

Este método de denominación se ha desarrollado principalmente para compuestos de coordinación, aunque puede aplicarse de forma más amplia. Un ejemplo de su aplicación es el cloruro de pentaaminoclorurocobalto(III) [CoCl(NH ₃ ) ₅ ]Cl ₂ .

Los ligandos también tienen una convención de nomenclatura especial. Mientras que el cloruro se convierte en el prefijo cloro- en la nomenclatura sustitutiva, para un ligando se convierte en cloruro- .

• Descriptor (química)
• Identificador químico internacional
• Nomenclatura IUPAC para transformaciones químicas orgánicas
• Nomenclatura IUPAC de la química inorgánica 2005
• Nomenclatura IUPAC de la química orgánica
• Multiplicador numérico IUPAC
• Lista de compuestos químicos con nombres inusuales
• Nombre IUPAC preferido

^{[1] [2] [3]}