Nomenclatura química

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

Las reglas de la IUPAC para nombrar compuestos orgánicos e inorgánicos están contenidas en dos publicaciones, conocidas como el Libro Azul y el Libro Rojo, respectivamente. Una tercera publicación, conocida como el Libro Verde, recomienda el uso de símbolos para cantidades físicas (en asociación con la IUPAP), mientras que una cuarta, el Libro Dorado, define muchos términos técnicos usados ​​en química. Existen compendios similares para bioquímica (el Libro Blanco, en asociación con la IUBMB), química analítica (el Libro Naranja), química macromolecular (el Libro Púrpura) y química clínica (el Libro Plateado).). Estos "libros de colores" se complementan con recomendaciones específicas que se publican periódicamente en la revista Química Pura y Aplicada.

Objetivos de la nomenclatura química

El objetivo principal de la nomenclatura química es eliminar la ambigüedad de los nombres hablados o escritos de los compuestos químicos: cada nombre debe referirse a un compuesto. Secundariamente: cada compuesto debe tener un solo nombre, aunque en algunos casos se aceptan algunos nombres alternativos.

Preferiblemente, el nombre también debe reflejar 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 American Chemical Society no refleja nada de la estructura del compuesto.

La nomenclatura utilizada depende de las necesidades del usuario, por lo que no existe una única nomenclatura correcta. Más bien, diferentes nomenclaturas se adaptan a diferentes circunstancias.

Un nombre común identificará con éxito un compuesto químico, dado el contexto. Sin contexto, el nombre debe indicar al menos la composición química. Para ser más específicos, es posible que el nombre deba reflejar la disposición tridimensional de los átomos. Esto requiere agregar más reglas al sistema estándar de la IUPAC (el sistema CAS es el más utilizado en este contexto), a expensas de tener más reglas. y nombres menos familiares.

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

Diferentes objetivos de la nomenclatura química y la lexicografía

En general, se entiende que los objetivos de la lexicografía frente a la nomenclatura química varían y están hasta cierto punto en desacuerdo. Los diccionarios de palabras, ya sea en forma impresa tradicional o en la web, recopilan e informan los significados de las palabras a medida que aparecen sus usos y cambian con el tiempo. Para los diccionarios web con un proceso editorial limitado o sin un proceso editorial formal, las definiciones (en este caso, las definiciones de nombres y términos químicos) pueden cambiar rápidamente sin preocuparse por los significados formales o históricos. La nomenclatura química, por otro lado (con la nomenclatura IUPAC como el mejor ejemplo) es necesariamente más restrictiva: tiene como objetivo estandarizar la comunicación y la práctica para que, cuando se use un término químico, tenga un significado fijo relacionado con la estructura química, lo que brinda información sobre propiedades químicas y funciones moleculares derivadas. Estos diferentes objetivos pueden tener efectos profundos en la comprensión válida de la química, especialmente en lo que respecta a las clases químicas que han captado la atención de las masas. Se pueden ver ejemplos del impacto de estos al considerar los ejemplos de:

• resveratrol, un compuesto único claramente definido por este nombre común, pero que puede confundirse, popularmente, con su isómero cis,
• ácidos grasos omega-3, una clase de estructura química 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 ha llevado a errores de uso graves y, por lo tanto, a la ambigüedad en la relación entre estructura y actividad (SAR).

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

Historia

La nomenclatura de la alquimia es rica en descripciones, pero no cumple de manera efectiva los objetivos descritos anteriormente. Las opiniones difieren sobre si esto fue deliberado por parte de los primeros practicantes de la alquimia o si fue una consecuencia del marco teórico particular (ya menudo esotérico) en el que trabajaban.

Si bien ambas explicaciones son probablemente válidas hasta cierto punto, es notable que el primer sistema "moderno" de nomenclatura química apareció 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 en 1782, con la esperanza de que su "método constante de denominación" "ayudara a la inteligencia y aliviara la memoria". El sistema fue perfeccionado en colaboración con Berthollet, de Fourcroy y Lavoisier, y promovido por este último en un libro de texto que sobreviviría mucho después de su muerte en la guillotina en 1794. El proyecto también fue adoptado por Jöns Jakob Berzelius, quien adaptó las ideas para el mundo de habla alemana.

Las recomendaciones de Guyton cubrieron solo lo que hoy se conocería 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 las herramientas teóricas estuvieron disponibles para hacerlo posible. Una conferencia internacional fue convocada en Ginebra en 1892 por las sociedades químicas nacionales, de la cual surgieron las primeras propuestas ampliamente aceptadas para la estandarización.

En 1913, el Consejo de la Asociación Internacional de Sociedades Químicas creó una comisión, pero su trabajo fue 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.

Tipos de nomenclatura

Química Orgánica

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

Química Inorgánica

Nomenclatura composicional

Compuestos binarios iónicos de tipo I

Para 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 zinc), pero el sufijo del no metal cambia a -uro. Por ejemplo, el compuesto LiBr está hecho de cationes Li y aniones Br; por lo tanto, se llama bromuro de litio. El compuesto BaO, que se compone de cationes Ba y aniones O, se denomina óxido de bario.

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

Compuestos binarios iónicos tipo II

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 al lado del nombre de catión (esto a veces se denomina nomenclatura de stock). Por ejemplo, tome el compuesto FeCl ₃. El catión hierro puede presentarse como Fe y Fe. Para que el compuesto tenga una carga neta de cero, el catión debe ser Fe para que los tres Cllos aniones se pueden equilibrar (3+ y 3− se equilibran a 0). Por lo tanto, este compuesto se llama cloruro de hierro (III). Otro ejemplo podría ser el compuesto PbS ₂. Debido a que el anión S tiene un subíndice de 2 en la fórmula (dando una carga 4−), el compuesto debe equilibrarse 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 hecho de un catión Pb por cada dos aniones S, el compuesto está balanceado y su nombre se escribe como sulfuro de plomo (IV).

Un sistema más antiguo, que se basa en nombres latinos para los elementos, también se usa a veces para nombrar compuestos binarios iónicos de tipo II. En este sistema, al metal (en lugar de un número romano junto a él) se le agrega un sufijo "-ic" o "-ous" para indicar su estado de oxidación ("-ous" para menor, "-ic" para mayor). Por ejemplo, el compuesto FeO contiene el catión Fe (que se equilibra con el anión O). Dado que este estado de oxidación es más bajo que la otra posibilidad (Fe), este compuesto a veces se denomina óxido ferroso. Para el compuesto, SnO ₂, el ion estaño es Sn (equilibrando la carga 4− en los dos Oaniones), y debido a que este es un estado de oxidación más alto que el alternativo (Sn), este compuesto se llama 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 comunes; éstos incluyen:

• 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 (H ₂ PO−4)
• carbonato (CO2−3)
• carbonato de hidrógeno (bicarbonato) (HCO−3)
• hipoclorito (ClO)
• clorito (ClO−2)
• clorato (ClO−3)
• perclorato (ClO−4)
• acetato (C ₂ H ₃ O−2)
• permanganato (MnO−4)
• dicromato (Cr ₂ O2−7)
• cromato (CrO2−4)
• peróxido (O2−2)
• superóxido (O−2)
• oxalato (C ₂ O2−4)
• oxalato de hidrógeno (HC ₂ O−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 denomina sulfito de sodio. Si la fórmula dada es Ca(OH) ₂, se puede ver que OH es el ion hidróxido. Como la carga del ion calcio es 2+, tiene sentido que haya 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 de cobre es Cu y uno puede identificar que el compuesto contiene el ion de 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.

Compuestos binarios de tipo III

Los compuestos binarios de tipo III están unidos covalentemente. El enlace covalente se produce entre elementos no metálicos. Los compuestos con enlaces covalentes también se conocen como moléculas. En 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 raíz 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) ydeca- (diez). El prefijo mono- nunca se usa con el primer elemento. Así, NCl ₃ se llama tricloruro de nitrógeno, P ₂ O ₅ se llama pentóxido de difósforo (la a del prefijo penta- se omite antes de la vocal para facilitar la pronunciación) y BF ₃ se llama trifluoruro de boro.

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. El H ₂ O, por ejemplo, suele denominarse agua en lugar de monóxido de dihidrógeno, y el NH ₃ se denomina preferentemente amoníaco en lugar de trihidruro de nitrógeno.

Nomenclatura sustitutiva

Este método de denominación generalmente sigue la nomenclatura orgánica establecida por la IUPAC. Los hidruros de los elementos del grupo principal (grupos 13–17) reciben el nombre de base -ano, por ejemplo, borano (BH ₃), oxidano (H ₂ O), fosfano (PH ₃) (aunque el nombre fosfina también es de uso común, no es recomendado por la IUPAC). Por lo tanto, el compuesto PCl ₃ se denominaría de forma sustitutiva como triclorofosfano (con cloro "sustituyendo"). Sin embargo, no todos esos nombres (o raíces) se derivan del nombre del elemento. Por ejemplo, NH ₃ se llama "azano".

Nomenclatura aditiva

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

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