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Contenido principal

Funciones químicas inorgánicas

¿Qué es una función química?

Tal vez sientas que esta unidad está un poco alejada de tu vida, pero los compuestos inorgánicos nos acompañan más cerca de lo que crees. En la sal que le pones a tu comida, en el bicarbonato de sodio que agregas a tus pasteles, y hasta en el adorno de cuarzo que alguna vez te colgaste en el cuello.
Foto de una preparación de comida.
¿Qué sería de nuestra comida sin sal? Créditos: Rene Cunningham from Australia - Sunday night dinner, CC BY 2.0
Antes de continuar, es importante que recuerdes los conceptos de valencia y enlace iónico y covalente. Si deseas, puedes regresar al video explicativo de valencia o al artículo de enlaces químicos.
Todos los
compuestos
que tengan propiedades químicas y estructuras semejantes formarán parte de una función química. Por ejemplo, los hidróxidos se caracterizan por la presencia de O, H, start superscript, minus, end superscript en su estructura. Del mismo modo, los ácidos en solución acuosa, liberan H, start superscript, plus, end superscript.
Como todo lo que se hace en la ciencia, estos compuestos están categorizados es decir, ordenados por criterios. En el caso de las funciones inorgánicas los dos grandes criterios son:
1) ¿El elemento químico reacciona con Oxígeno o con Hidrógeno?
y
2) ¿El elemento químico que reacciona es un metal o un no metal?
Como podrás imaginarte, tras la primera división podemos tener compuestos oxigenados y compuestos hidrogenados
Empecemos por los primeros.

Funciones oxigenadas

Dentro de los compuestos oxigenados, el segundo criterio de clasificación es si el elemento es metal o no metal. Daremos una rápida mirada a la formación de las funciones oxigenadas y luego profundizaremos en cada una de ellas.

Óxidos

Un óxido es un compuesto binario porque resulta de la combinación de dos elementos: oxígeno y otro elemento químico de la tabla periódica. Todos reciben la denominación óxido de (elemento), salvo el compuesto con hidrógeno, al que llamamos simplemente agua.
Para escribir la formula de un óxido de forma práctica, colocamos el símbolo del elemento químico seguido por el símbolo del oxígeno. Luego, intercambiamos las valencias y las colocamos como subíndices; al elemento químico le corresponde el subíndice 2 (que es la valencia del oxígeno) y el oxígeno llevará la valencia del elemento químico con el que se ha combinado. Si ambos subíndices son pares se simplifican.
E, start subscript, 2, end subscript, O, start subscript, v, end subscript
Por ejemplo, la fórmula del dióxido de carbono es:
C, O, start subscript, 2, end subscript
Dependiendo del tipo de elemento a oxidar, tenemos:
Metal + Oxigeno: óxido básico o simplemente óxido
F, e, O Óxido de Hierro(II) u óxido ferroso
Los óxidos metálicos son compuestos que tienen enlaces iónicos, es decir, existe una transferencia de electrones entre sus elementos, que forman un anión con carga negativa y un catión con carga positiva que se atraen por medio de fuerzas electrostáticas.
Si el elemento oxidado es un no metal, tendremos un óxido ácido, también llamado anhídrido:
C, l, start subscript, 2, end subscript, O, start subscript, 5, end subscript Óxido de Cloro (V) o anhídrido clórico
A diferencia de los óxidos metálicos, los óxidos ácidos poseen enlaces covalentes, es decir, que comparten sus electrones de valencia para lograr su estabilidad química.
Resumiendo:
Cuadro de resumen de los tipos de óxidos
Veamos más ejemplos:
¿Qué tipo de compuesto es S, O, start subscript, 2, end subscript?
Al ser el azufre un no metal, el S, O, start subscript, 2, end subscript un óxido ácido, también llamado anhídrido.
Por el contrario, en el caso del C, a, O, al ser el calcio un metal, se forma un óxido básico.

Hidróxidos y ácidos oxácidos

Si un óxido básico reacciona con el agua, se forma un hidróxido. Se les conoce también como bases o álcalis. Aunque están compuestos por tres elementos distintos, los hidróxidos se comportan como compuestos binarios iónicos, ya que el ión negativo o anión hidróxido left parenthesis, O, H, start superscript, minus, end superscript, right parenthesis actúa siempre como una unidad conjunta y se encuentra unido al catión metálico mediante un enlace iónico. Todos reciben la denominación hidróxido de (metal).
Para escribir su fórmula, se coloca primero el símbolo del metal, sin subíndice ya que el anión hidróxido left parenthesis, O, H, right parenthesis, start superscript, minus, 1, end superscript tiene una valencia de -1; a continuación, se escribe el grupo funcional hidróxido entre paréntesis, con el subíndice del metal, de esta manera:
M, left parenthesis, O, H, right parenthesis, start subscript, v, end subscript
Por ejemplo:
N, a, left parenthesis, O, H, right parenthesis Hidróxido de sodio
C, a, left parenthesis, O, H, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript Hidróxido de calcio
Si se agrega agua a los óxidos ácidos, se genera un ácido oxácido. compuesto por por tres elementos distintos: hidrógeno, que actúa con su estado de oxidación +1, oxígeno, que siempre actúa con estado de oxidación -2 y un no metal, que actuará con un estado de oxidación positivo.
Para escribir la fórmula de un ácido oxácido, se coloca primero el símbolo del hidrógeno; a continuación, el símbolo del no metal y, finalmente, el símbolo del oxígeno. Cada uno lleva un subíndice de forma que la suma total de los estados de oxidación de los elementos químicos de la fórmula sea 0 (cero).
H, start subscript, a, end subscript, start superscript, plus, 1, end superscript, E, start subscript, b, end subscript, start superscript, plus, v, end superscript, O, start subscript, c, end subscript, start superscript, minus, 2, end superscript, equals, H, start subscript, a, end subscript, E, start subscript, b, end subscript, O, start subscript, c, end subscript
donde: a, plus, b, v, minus, 2, c, equals, 0
Para esto, te resultará más sencillo hacer una agrupación del óxido que está reaccionando con el hidrógeno del agua. Por ejemplo, para el caso del ácido sulfúrico en el que el Azufre left parenthesis, S, right parenthesis actúa con estado de oxidación +6:
H, start superscript, plus, 1, end superscript, left parenthesis, S, O, start subscript, 4, end subscript, right parenthesis, start superscript, minus, 2, end superscript, equals, H, start subscript, 2, end subscript, S, O, start subscript, 4, end subscript
Resumiendo:
Obtención de Hidróxido y Ácidos Oxácidos.

Sal oxisal

Cuando un ácido oxácido reacciona con un hidróxido, el resultado será una sal oxisal + H, start subscript, 2, end subscript, O. Las sales son compuestos iónicos, para formularlas, necesitas escribir en primer lugar el catión, después el anión, y, como ya debes suponer, se intercambian las valencias en forma de subíndices, de esta manera:
left parenthesis, C, right parenthesis, start superscript, plus, c, end superscript, left parenthesis, A, right parenthesis, start superscript, minus, a, end superscript, equals, left parenthesis, C, right parenthesis, start subscript, a, end subscript, left parenthesis, A, right parenthesis, start subscript, c, end subscript
Por ejemplo, al reaccionar el catión Aluminio left parenthesis, A, l, right parenthesis, start superscript, plus, 3, end superscript con el anión sulfato left parenthesis, S, O, start subscript, 4, end subscript, right parenthesis, start superscript, minus, 2, end superscript, se forma:
left parenthesis, A, l, right parenthesis, start superscript, plus, 3, end superscript, left parenthesis, S, O, start subscript, 4, end subscript, right parenthesis, start superscript, minus, 2, end superscript, equals, A, l, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, S, O, start subscript, 4, end subscript, right parenthesis, start subscript, 3, end subscript
¿Cómo llegamos hasta aquí? Veamos la ruta gráficamente:
Obrención de una Sal Oxisal

Peróxidos

Los peróxidos son compuestos binarios iónicos, generalmente producidos por metales de los grupos IA y IIA. Su grupo funcional es el anión peróxido left parenthesis, O, start subscript, 2, end subscript, start superscript, minus, 2, end superscript, right parenthesis que tiene un enlace oxígeno-oxígeno. Se forman al reaccionar un óxido básico con oxígeno:
M, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, O, start subscript, 2, end subscript, right parenthesis, start subscript, v, end subscript
Por ejemplo:
N, a, start subscript, 2, end subscript, O, start subscript, 2, end subscript Peróxido de Sodio.
Los peróxido son óxidos que presentan mayor cantidad de oxígeno que un óxido normal, por lo que son compuestos oxidantes.
  • Es muy importante recordar que en las fórmulas de los peróxidos no se simplifican los subíndices, pues debe mantenerse el anión peróxido left parenthesis, O, start subscript, 2, end subscript, start superscript, minus, 2, end superscript, right parenthesis.
A continuación veremos la formación de funciones hidrogenadas.
Recuerda que luego profundizaremos en las características y ejemplos de cada función.

Funciones hidrogenadas

Del mismo modo que las funciones oxigenadas, empezaremos por la combinación de un elemento con el hidrógeno, también llamada reducción.

Reacción de un elemento con el hidrógeno

Al igual que en el caso de los óxidos, para escribir la fórmula de un compuesto binario con el hidrógeno, debemos tomar en cuenta la valencia de ambos elementos, pero en el caso de los compuestos hidrogenados, el orden de los elementos varía según su tipo.
Si un metal reacciona con el hidrógeno, tendremos un hidruro metálico, y para escribir su fórmula colocamos primero el elemento (con un subíndice sobreentendido de 1) y luego el hidrógeno, con el subíndice de la valencia del metal, de esta manera:
E, start superscript, plus, v, end superscript, H, start superscript, plus, 1, end superscript, equals, E, H, start subscript, v, end subscript
Por ejemplo:
L, i, start superscript, minus, 1, end superscript, H, start superscript, plus, 1, end superscript, equals, L, i, H
Cuando un no metal del grupo de los reaccionan con el hidrógeno, obtenemos un hidrácido. Para escribir la fórmula de un hidrácido, a diferencia de los hidruros metálicos, se coloca primero el símbolo del hidrógeno y luego el símbolo del elemento químico, de esta manera:
E, start superscript, plus, v, end superscript, H, start superscript, plus, 1, end superscript, equals, H, start subscript, v, end subscript, E
Por ejemplo:
S, start superscript, minus, 2, end superscript, H, start superscript, plus, 1, end superscript, equals, H, start subscript, 2, end subscript, S
Gráficamente:
Cuadro de Hidruros e hidrácidos
Por ejemplo:
¿Qué tipo de compuesto es N, a, H?
Al ser el sodio un metal, el N, a, H es un hidruro metálico
¿Y en el caso de H, C, l?
Al ser el cloro un no metal, el H, C, l es un hidrácido.

Hidratando hidrácidos

A diferencia de los óxidos ácidos, los hidruros metálicos no reaccionan con el agua. Sin embargo, los hidrácidos sí reaccionan con el agua, obteniéndose como resultado un ácido hidrácido
Grafico de ácidos hidrácidos
Por ejemplo, si hidratamos H, C, l obtenemos una solución de H, C, l, start subscript, a, c, end subscript, que es un ácido hidrácido.

Sales haloideas

¿Qué ocurre si un ácido hidrácido reacciona con un hidróxido (base)?
En este caso se produce una sal, llamada sal haloidea. En este proceso se forma agua como subproducto. La fórmula de una sal haloidea siempre tendrá un metal y un no metal; el no metal actúa siempre con su estado de oxidación negativo. Para escribir su fórmula se coloca en primer lugar el símbolo químico del metal, a continuación el del no metal y se intercambian las valencias, de la siguiente manera:
M, start superscript, plus, m, end superscript, N, start superscript, minus, n, end superscript, equals, M, start subscript, n, end subscript, N, start subscript, m, end subscript
Por ejemplo, para la fórmula de la sal común o cloruro de sodio:
N, a, start superscript, plus, 1, end superscript, C, l, start superscript, minus, 1, end superscript, equals, N, a, C, l
Recordemos la ruta gráficamente:
producción de una sal haloidea

Resumiendo

Ahora que hemos revisado cómo se producen las principales funciones químicas, hagamos un repaso:

Óxidos

Los óxidos son compuestos formados por un elemento más oxígeno. Pueden ser óxidos ácidos (no metal + oxígeno) u óxidos básicos (metal + oxígeno).

Hidruros

Los hidruros metálicos están compuestos por un metal más hidrógeno y no reaccionan con el agua.

Hidrácidos

Los hidrácidos son el producto de un no metal de los grupos VIA y VIIA con hidrógeno.

Hidróxido

Los hidróxidos se forman a partir de un óxido básico más agua, por lo que en su fórmula observaremos una composición de metal y el radical left parenthesis, O, H, right parenthesis.

Ácidos Oxácidos

Son compuestos formados a partir de un óxido ácido y agua, por lo que siempre tendrán en su composición un no metal, Oxígeno e Hidrógeno.

Ácido Hidrácido

El ácido hidrácido se obtiene de hidratar un hidrácido, por lo que en su composición siempre veremos un no metal e Hidrógeno. Nota que un ácido hidrácido NO tiene Oxigeno en un fórmula.

Sal oxisal

Es una combinación de un ácido oxácido y un hidróxido, por lo que su composición estará dada por metal, no metal y Oxígeno.

Sal haloidea

En el caso de una sal haloidea, su fórmula está compuesta por un metal y un no metal y en su formación se produce agua.

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