Las sustancias químicas son el componente único de toda
materia viva e inerte. Ciertos autores apuntan que
el universo de las sustancias es de 12 millones, de las cuales cien mil circulan en el
comercio internacional y un ínfimo porcentaje son dañinas para todo organismo. Ciertas sustancias se encuentran en
estado natural, como
el petróleo; otras son
derivadas, como los combustibles; y algunas son obtenidas en laboratorios, como medicamentos y algunos elementos químicos.
Las sustancias en general se clasifican en sim - ples, compuestas y
mezclas. A las primeras se les conoce como elementos químicos, y son las que es tán formadas por una sola
clase de átomos, como por ejemplo los de la
tabla periódica; las sustan- cias compuestas resultan de combinar dos o más sustancias simples, por lo cual contienen varios ti tipos o clases de átomos, por ejemplo
el agua (
Oxigeno e
Hidrogeno),
alcohol,
petróleo, etc. Las mez clas son homogéneas y heterogéneas, denominándose
soluciones a las primeras, como el
agua sala- da y azucarada, y en ambos casos no se producen combinaciones o
enlaces químicos.
Fuente: (4)
Las sustancias compuestas se pueden clasificar según sea la cantidad de átomos diferentes que contengan en su composición, así:
- Compuestos binarios. Formados por tan solo dos elementos químicos, como el agua (H2O), la sal de mesa (NaCl) y los óxidos básicos y óxidos
ácidos.
- Compuestos ternarios. Formados por tres elementos químicos, tal como los oxácidos simples
(HBO2 , HClO, etc.), los hidróxidos Ca(OH)2, Mg(OH)2 , etc.
- Compuestos cuaternarios. Formados por cuatro elementos químicos, como las sales acidas sulfato acido de potasio (KHSO4), sulfato acido de sodio (NaHSO4), etc.
Ejemplos para cada tipo de sustancia
Para su estudio, las sustancias compuestas, o compuestos químicos, se dividen en dos
grupos: orgánicos e inorgánicos.
- Compuestos orgánicos. Son las sustancias contenidas o provenientes de los organismos vivos, y se caracterizan por contener principalmente el elemento químico
carbono (enlaces de carbono-carbono), como por ejemplo
petróleo, combustibles,
madera, alcohol, carbón,
azúcar y otras, que son estudiadas por la
Química orgánica. He aquí otros ejemplos de este tipo de compuestos:
gas natural, alcohol etílico
, ácido cítrico
, cafeína
, nicotina
, glucosa
, ácidos dos grasos (ácido esteárico), aminoácidos(valina, leucina, etc.), nucleótidos (timina, guanina adenina), fructosa, etc.
- Compuestos inorgánicos. Son sustancias inertes o muertas, y se caracterizan por no contener carbono, como por ejemplo la cal, la sal de cocina, acido de batería y otras, que son estudiadas por la Química inorgánica. Hay ciertos compuestos que contienen carbono y se consideran como inorgánicos, dado que no contienen enlaces carbono-carbono y que sus propiedades son semejantes a este tipo de compuestos, entre los cuales está el monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono (CO2).
Otros ejemplos de estos compuestos son: agua (H2O), cloruro de sodio (NaCl), monóxido de Nitrógeno (NO), ácido clorhídrico (HCl), hidróxido de sodio (NaOH), etc.
Casi todos los elementos químicos de la tabla periódica están involucrados en los compuestos químicos inorgánicos, por lo que son muchas estas últimas sustancias y para facilitar su estudio se han dividido o clasificado en los siguientes grupos, subtipos o funciones químicas inorgánicas fundamentales:
Fuente: (8)
- Óxidos. Que son de dos tipos: óxidos básicos, llamados también óxidos metálicos; y óxidos ácidos, denominados también anhídridos y óxidos no-metálicos.
- Hidróxidos.
- Ácidos.
- Sales.
- Hidruros.
- Otros, como los peróxidos.
Una
función química está referida a un
grupo específico de sustancias químicas, que poseen propiedades en común con respecto a su
comportamiento en la
naturaleza y en las relaciones químicas. Dentro de un grupo específico de sustancias, o
función química, existe uno o más átomos de clase distinta, llamado
grupo funcional, que le imprimen las propiedades comunes a las sustancias de tal función. Para el caso, el
oxígeno es el grupo funcional o
átomo que le imprime las propiedades comunes a las sustancias de la función oxido.
Hay dos sustancias simples (hidrogeno y oxigeno), y una sustancia compuesta (agua) a partir de las cuales se pueden formar los anteriores compuestos inorgánicos. Así mismo, existen dos es quemas generales de cómo se obtienen o se forman estos compuestos.
Mecánica de formación de óxidos, hidróxidos, ácidos y sales.
Mecánica de formación de hidruros e hidrácidos.
Para entender los esquemas anteriores, se deberá recordar cuales son los elementos
metales y no metales de la tabla periódica de los elementos químicos. Una de las maneras de cómo están organizados los elementos en la tabla periódica es en metales, metaloides y no-metales, pero en
forma general se dividen en metales y no-metales, como lo
muestra la tabla periódica siguiente:
Como se observa, los no-metales se localizan hacia la parte derecha del lector (
color oro), y los metales hacia la izquierda (color fucsia), excepto el hidrogeno que es no-metal. Cuando to dos estos elementos, exceptuando los
gases nobles, se combinan con oxígeno o hidrogeno, y posteriormente con agua, se producen los compuestos inorgánicos antes apuntados.
a. FORMACION DE OXIDOS.
Los Óxidos son compuestos químicos inorgánicos binarios, y se caracterizan por contener un elemento químico y oxígeno, y se clasifican en: óxidos básicos y óxidos ácidos.
Ejemplos de los dos tipos de óxidos
OXIDOS BASICOS
(óxidos metálicos)
|
OXIDOS ACIDOS
(anhídridos, óxidos no-metálicos)
|
- Oxido de sodio (Na2O)
- Oxido de magnesio (MgO)
- Oxido de calcio (CaO)
|
- Monóxido de carbono (CO)
- Dióxido de carbono (CO2)
- Monóxido de azufre (SO)
- Oxido de boro (B2O3)
- Monóxido de nitrógeno (NO)
|
Óxidos básicos. Son llamados también óxidos metálicos, y resultan de la combinación del oxí- geno con un
metal, mediante enlace iónico. Para nombrarlos se usa la
nomenclatura de Stock
(la valencia del metal se escribe en números romanos y entre paréntesis).
Al combinar 2 o más sustancias simples, o bien compuestas, luego sucede una reacción química entre ellas, es decir, los átomos de las sustancias combinadas se reacomodan entre si y se o- rigina una nueva sustancia. Esta reacción no es visible, pero puede explicarse o representarse gráficamente por medio de una ecuación química; así, cuando se combina el oxígeno con un e- lemento metal sucede una reacción química, que se representa mediante la ecuación siguiente:
La mecánica de formación es la siguiente:
En la ecuación anterior existen dos grupos de sustancias: los
reactivos, que son las sustantancias que están antes de la flecha, y los
productos, que están después de la flecha. En este
producto, CaO, primero va colocado el símbolo del metal y después el del oxígeno; así mismo, el nombre de estas sustancias siempre lleva la palabra oxido de por delante, acompañada del nombre del metal.
Óxidos ácidos. Se les conoce también como anhídridos y óxidos no-metálicos, y resultan de la combinación del oxígeno (O) con un no-metal (NM), mediante enlace covalente. Para nombrarlos se aplica la nomenclatura de proporciones (mono, di, tri...). La ecuación general es:
La
mecánica de formación es la siguiente:
b. FORMACION DE HIDROXIDOS.
Conocidos también como bases. Estas sustancias son ternarias y resultan de combinar un oxido básico con agua; se caracterizan por llevar siempre, además del elemento metal, una molécula llamada ion hidroxilo u oxidrilo, formada por el oxígeno e hidrogeno (OH)-; se nombran usando la nomenclatura de Stock. A continuación algunos ejemplos de estos compuestos y su
concepto:
los
símbolos de esta ecuación se refieren a:
M = Elemento metal
O = Oxigeno
H2O = Fórmula del agua (una molécula)
(OH) = Ion oxidrilo (símbolos del oxígeno e hidrogeno)
Pasos para formar un hidróxido:
c. FORMACION DE ACIDOS
El hidrogeno es el elemento químico fundamental de los ácidos inorgánicos o ácidos
minerales, y existen dos grupos: oxácidos e hidrácidos.
Oxácidos. Llamados también ácidos oxigenados, por contener siempre este elemento, y resultan de combinar un oxido acido con agua. Cuando se combina un elemento no-metal conoxigeno resulta una sustancia llamada oxido acido, y si a esta se le agrega agua luego se obtiene un tipo de ácido denominado oxácido; asi, estas sustancias están formadas porhidrogeno, un no-metal y oxígeno, en este orden, por lo que son sustancias ternarias y su ecuación general es:
donde:
NM = Elemento no-metal
O = Oxigeno
H2O = Fórmula del agua
H = Hidrogeno
Pasos para formar un oxácido:
Hidrácidos. Son llamados también ácidos no-oxigenados, ya que no contienen oxigeno sino que tan solo hidrogeno y un no-metal. Existen dos pasos para obtener un hidrácido: primero obtener el hidruro y después su respectivo Hidrácido (disolver el hidruro en agua).
- Obtención del hidruro: el hidrogeno es un elemento químico que puede combinarse directamente con algunos metales y no-metales; así, existen hidruros metálicos (HM) e hidruros no-metalicos, y estos últimos se clasifican en hidruros no-metálicos especiales(HNME) e hidruros no-metálicos ácidos(HNMA), siendo estos últimos los que originan los hidrácidos. Todos son sustancias binarias.
Clasificación de los hidruros
Los hidruros metálicos (HM) resultan de combinar hidrogeno (H) con metales (M) de los grupos I y II-A. El hidrogeno actúa como no-metal con valencia – 1, y la ecuación general es:
Note que estos Hidruros se nombran mencionando primero la palabra hidruro y luego el nombre del metal; además, en reactivos y producto primero se coloca el símbolo del metal (M) y luego el del hidrogeno (H).
Los hidruros no-metálicos (
HNM) se subdividen en dos grupos: hidruros no-metálicos especiales (
HNME) e hidruros no-metálicos ácidos (
HNMA). Los primeros se originan al combinar hidrogeno con los no-metales de los grupos IIIA,
IVA y VA de la tabla periódica; y los segundos se obtienen al combinar hidrogeno con elementos no-metales de los grupos VIA y VIIA (el azufre y cuatro halógenos, respectivamente); aquí el hidrogeno actúa como metal con valencia +1 y los demás elementos con su menor valencia negativa. Observe que difiere la colocación de los símbolos químicos en los
productos de ambos tipos de hidruros no-metálicos.
Los hidruros especiales se nombran tal como los hidruros metálicos; los hidruros ácidos se nombran mencionando primero el nombre del no-metal, con terminación uro, y luego las palabras de hidrogeno; la mayoría de estos últimos son gases.
- Obtención del Hidrácido: los Hidruros no-metálicos ácidos (HNMA) son los que interesan para formar u obtener los Hidrácidos. Al colocar estos hidruros en agua entonces se disuelven y forma el respectivo Hidrácido; para el caso, cuando el hidruro no-metálico acido llamado Fluo- ruro de Hidrogeno se coloca en agua luego se disuelve y forma el ácido fluorhídrico. Los hidrá - cidos se presentan en estado líquido y su formación es la siguiente (ver cuadro abajo):
Observe que el nombre del Hidrácido se forma poniendo primero la palabra acido, seguida del nombre del no-metal junto con el sufijo hídrico. Se deduce que tan solo existen cinco hidrácidos, los que se dife -rencian de los oxácidos por no contener oxígeno.
d. FORMACION DE SALES.
Las sales son cristales y solubles en agua, por lo general. Son sustancias binarias, ternarias y cuaternarias. Existen 2 tipos principales de ellas:
Las diferentes sales resultan de la reacción entre un ácido y una base, siendo esta reacción de neutralización completa o bien parcial, y en todos los casos se produce también agua (4).
Ejemplos para cada tipo de sal inorgánica
Sales haloides. Llamadas también sales haloideas y no-oxigenadas. Este tipo de sustancias se forman por una reacción de neutralización entre un hidrácido y un hidróxido o base, sobrando agua. Son compuestos binarios pues la sal contiene un metal y un no-metal halógeno o bien azufre.
Para nombrar la sal haloidea se pone primero el nombre del no-metal, con terminación uro, y se le agrega el nombre del elemento metal. En este caso la sal recibe el nombre(nomenclatura)
de fluoruro de litio. Los dos hidrógenos del agua provienen uno del hidrácido y el otro del hidróxido, y el oxígeno proviene del hidróxido; por lo tanto, solo sobran el flúor (F) y el litio (Li), los cuales se unen y forman la sal haloidea (LiF). Otros ejemplos balanceados son:
Oxisales. Estas sales se conocen también como reacciones de neutralización. Cuando se combina un oxácido con un hidróxido se obtienen o producen la oxisal y un poco de agua. Anteriormente se apuntó que existen cuatro tipos de oxisales, las que se explican a continuación.
a. Sal neutra. Formada por un metal (del hidróxido), un no-metal y oxigeno (del oxácido);
los metales del hidróxido sustituyen totalmente a los hidrógenos del oxácido.
Recuerde que un oxácido se obtiene por combinar un oxido acido con agua; el hidróxido resulta de combinar un oxido básico con agua, y al combinar el oxácido con el hidróxido luego se producen la sal neutra y el agua. La ecuación general anterior se puede desglosar así:
Observe que la sal neutra está formada solo por un metal (del hidróxido), un no-metal y Oxigeno (del oxácido), sobrando siempre agua. Nunca contiene Hidrogeno, porqué este se encuentra formando parte del agua. Respecto al nombre de estas sales, cuando el ácido termina en ico entonces la sal termina en ato, y cuando el ácido termina en oso entonces la sal termina en ito.
Ejemplos:
b. Sal ácida. Esta resulta de combinar un oxácido con un hidróxido, y está formada por un metal (del hidróxido), un hidrogeno, un no-metal y oxigeno (del oxácido), en ese orden.
Estas sales se diferencian de las anteriores en que llevan además hidrogeno, el que les da el
carácter de acidas; los metales del Hidróxido sustituyen parcialmente a los Hidrógenos del oxácido. El ácido debe tener más de
1 hidrogeno (H2SO4, H2CO3) y el metal ser monovalente
Se nombran como las anteriores sales, agregando la palabra ácido entre la sal y el metal.
Ejemplos:
c. Sal básica. Resulta también de la combinación de un hidróxido con un oxácido, y está formada por un metal y un ion oxidrilo (OH), que provienen del hidróxido, y por un no-metal y oxígeno, que provienen del oxácido, en ese orden.
El metal junto con uno de los iones oxidrilos, que provienen del Hidróxido, se unen al no-metal y el oxígeno, que provienen del Oxácido, para formar la sal básica; así mismo, el otro ion oxidrilo (OH) se une al Hidrogeno del Oxácido para formar agua. Esto implica que el Hidróxido debe de tener dos iones oxidrilos (OH)2, por lo que el metal deberá ser bivalente(actuar con valencia 2). Recuerde que cuando el ácido termina en ico entonces la sal termina en ato, y cuando el ácido termina en oso entonces la sal termina en ito.
Ejemplos:
c. Sal doble. Recuerde que la sal acida contiene un hidrogeno; sin embargo, en la sal doble este hidrogeno es sustituido por otro metal (catión) proveniente de un segundo Hidróxido. Esto significa que para formar una sal doble es necesario combinar 2 diferentes hidróxidos con un solo oxácido; así pues, este tipo de sal está formada por dos metales diferentes, un no-metal y el oxígeno (no siempre), en ese orden, sobrando siempre agua; esta última se forma a partir de la unión de los 2 iones oxidrilos (OH), que provienen de los Hidróxidos, más los hidrógenos del oxácido.
Ejemplos:
1. de Santos, Verónica Escobar y Gladys Rodríguez de Vega. Ciencias naturales 3. Editorial
2. Del Bosque, Francisco Recio.
Química Inorgánica. Tercera
edición. Mc Graw-Hill. México, 2005.
3.
http://www.slideshare.net/jomiespa/funciones-quimicas-inorganicas
4. Instituto Nacional de
Ecología. "El
universo de las sustancias químicas peligrosas y su regulación para un manejo adecuado". online. Disponible en la
web:
http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/422/universo.html
5. Diario El Atlántico. online, edición del 09 de diciembre del 2012. Disponible en la web:
http://www.diarioelatlantico.com/diario/2012/12/09/48439-ya-son-setenta-millones-las-sustancias-quimicas.html
6. Educando para el futuro. "10 ejemplos de sustancias orgánicas y inorgánicas (Química)".
online. Disponible en la web: http://dopedia.blogspot.com/2012/08/10-ejemplos-de-sustancias-organicas-y.html
7. HABERMAN."Sales inorgánicas", online. Agosto 23 del 2010 (Enero 21 del 2012). Disponible
en la web: http://haberman.blogcindario.com/2010/08/00001-sales-inorg-aacute-nicas.html
8. jomiespa. "Funciones químicas inorgánicas", online, Mayo 24 del 2011. Disponible en la web:
http://www.slideshare.net/jomiespa/funciones-quimicas-inorganicas
