Química inorgánica: resumen, nomenclatura, compuestos

LA química Inorgánica es la rama de la química que engloba la química general y el estudio de compuestos inorgánicos, es decir, sustancias que no tienen cadenas formadoras de carbono en su constitución. Los compuestos inorgánicos son más abundantes en la Tierra que los orgánicos, principalmente debido a su composición central (principalmente hierro) y generalmente se encuentran en la naturaleza como minerales.

El estudio de la química inorgánica comienza con las teorías atómicas, pasando por sustancias y mezclas, enlaces y reacciones químicas, toda esta construcción del conocimiento se basa en las leyes de la química física.

Fritz Haber, en 1908, sintetizó nitrato de amonio, que fue el primer compuesto inorgánico elaborado íntegramente en el laboratorio. El proceso de Haber es una reacción catalizada por hierro y ocurre de la siguiente manera:

norte_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)} → 2 NH_{3 (g)} + energía

Los compuestos inorgánicos en general necesitan catalizadores para ser sintetizados, tales como pentóxido de vanadio, hidruro de aluminio o metales.

Las funciones inorgánicas se dividen en 4 grupos:

Ácidos

Según Arrhenius, ácido es cualquier sustancia que en solución acuosa libera, como único catión, el ion H⁺ (H₃O⁺). Se subdividen en hidratos y oxiácidos.

Hidrácidos: ácidos que no contienen el elemento oxígeno en su estructura. Por ejemplo: HCl, H_dosS, HCN.

La nomenclatura característica de los hidratos viene dada por la regla:

ÁCIDO nombre del elemento + HIDRICO.

Por ejemplo: HCl – ácido clorhídrico.

oxiácidos: ácidos que contienen el elemento oxígeno en su estructura. Por ejemplo: H_dosSOLO₄, HNO₃, H_dosCO₃.

La nomenclatura de los oxiácidos sigue la regla NOX:

Nombre	NOX del elemento central
HYPO ———– OSO	+1
—————— OSO	+3, +4
—————— ICO	+5, +6
POR ———— ICO	+7

Por ejemplo: HClO₃ – ácido clorhídrico

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Bases o hidróxidos

Según Arrhenius, base o hidróxido es cualquier sustancia que en solución acuosa libera, como único anión, el ion OH.^– (hidroxilo).

La nomenclatura de las bases se da según el catión formador.

Cationes que tienen NOX fijo:

HIDRÓXIDO nombre del catión.

Por ejemplo: NaOH – hidróxido de sodio.

Cationes que tienen NOX variable:

Regla I – HIDRÓXIDO DE nombre del elemento + número de carga catiónica.

Por ejemplo: Fe (OH)_dos – hidróxido de hierro II

Regla II:

HIDRÓXIDO nombre del elemento + OSO (carga más baja)

HIDRÓXIDO nombre del elemento + ICO (carga más alta)

Por ejemplo: Fe (OH) 3 – óxido férrico, Fe (OH) 2 – hidróxido ferroso

sales

La sal es cualquier sustancia que, en solución acuosa, sufre disociación, liberando al menos un catión distinto del H⁺ y un anión distinto del OH^–.

Ejemplo:

BASO₄ → Ba²⁺ + SO₄^dos-

La nomenclatura de las sales varía según la nomenclatura del ácido que dio lugar al catión, respetando la regla:

sufijo ácido	HIDRÁULICO	HUESO	CO
sufijo aniónico	ETO	ITO	-ACTUAR

Por ejemplo: NaCl – cloruro de sodio

Caso₄ – sulfato de calcio

Al (NO_dos)₃ – nitrito de aluminio

Las sales se obtienen generalmente a partir de reacciones de neutralización entre un ácido y una base. La reacción de neutralización puede ser total o parcial, pero siempre produciendo sal y agua.

Neutralización total – neutraliza todos los hidrógenos con hidroxilos disponibles.

HCl + NaOH → NaCl + H_dosO

Neutralización parcial – neutraliza los hidrógenos con hidroxilos, pudiendo “quedar” el exceso de uno de los iones.

H₃POLVO₄ + NaOH → NaH_dosPOLVO₄ + H_dosO

Hidrógeno “sobrante” en la fórmula de la sal: el producto es una sal de hidrógeno.

HCl + Ca (OH)_dos → Ca (OH) Cl + H_dosO

hidroxilo «sobrante» en la fórmula de la sal: el producto es una sal de hidroxilo

Óxidos

Los óxidos son compuestos binarios (tienen dos elementos) donde el oxígeno es el elemento más electronegativo.

Ejemplo: CO_dos, SOLO₃, A_dosO

La nomenclatura de óxidos tiene dos posibilidades.

Óxidos formados por no metales (óxidos moleculares):

Prefijo que indica la cantidad de oxígeno	Prefijo que indica la cantidad del otro elemento
Mono, di, tri …	Di, tri, tetra …

Por ejemplo: CO – monóxido de carbono

CO_dos – dióxido de carbono

SO3 – trióxido de azufre

norte_dosO₃ – trióxido de dinitrógeno

Óxidos formados por metales (óxidos iónicos):

ÓXIDO DE nombre del elemento (si es necesario + carga catiónica)

Por ejemplo: en_dosO – óxido de sodio

Culo_dosO – óxido de cobre I

Los óxidos se pueden dividir en:

• Óxidos básicos: formados por metales con una carga +1 y +2, cuando reaccionan con el agua, forman una base. Por ejemplo: en_dosO.
• Óxidos de ácido: formados por no metales, cuando reaccionan con el agua forman un ácido. Por ejemplo: CO_dos.
• Óxidos neutros: son aquellos que no reaccionan con el agua. Son CO, NO y N_dosO.
• Óxidos anfóteros: son aquellos que se comportan como una base en presencia de un ácido y como un ácido en presencia de una base. Por ejemplo: ZnO.
• Óxidos dobles o mixtos: son el resultado de la combinación de dos óxidos del mismo elemento. Por ejemplo: Fe₃O₄ (combinación de FeO + Fe_dosO₃).
• Peróxidos: son óxidos donde el oxígeno tiene NOX -1. Habitualmente formado por hidrógeno, zinc, plata, metal alcalino o alcalinotérreo. Por ejemplo: H_dosO_dos (peroxido de hidrogeno).
• Superóxidos: son óxidos donde el oxígeno tiene NOX -½. Generalmente formado por metales alcalinos o alcalinotérreos. Por ejemplo: en_dosO₄ (superóxido de sodio).

También hay algunos grupos más pequeños de sustancias inorgánicas, clasificadas como funciones secundarias, como los hidruros (p. Ej., CaH_dos), carburos (por ejemplo: Li₄C), nitruros (p. Ej .: Nb₃N) y sulfuros (por ejemplo: CS_dos).

Compuestos de coordinación

Son un campo de la química inorgánica que estudia las sustancias formadas por elementos del bloque. D y F de la tabla periódica. Son moléculas que tienen uno o más ácidos de Lewis unidos a una o más bases de Lewis. Cuando están en forma de un compuesto eléctricamente neutro, se denominan compuestos de coordinación y cuando están en forma de iones hidratados, se denominan complejos. Los complejos tienen colores característicos del enlace entre el metal y el ligando, que generalmente son diferentes de los colores de las sustancias que generaron el complejo cuando se aislaron.

Ejemplos:

• [Cu(H₂O)₆]²⁺ – es una solución azul debido a los iones de cobre hidratados.
• K₄[Fe(CN)₆] – es un sólido eléctricamente neutro.

El color en los complejos es el resultado de transiciones dd, en las que un electrón se excita desde un orbital. D a otro y el color generado se puede relacionar con la longitud de onda que se genera por el tamaño del ‘salto’ del electrón durante la transición.

Como el agua es una base de Lewis, forma complejos con la mayoría de los metales en bloque. D cuando se disuelven en él. Por lo tanto, las soluciones acuosas de iones metálicos D Suelen ser soluciones complejas con agua, por lo que tienen color.

Los complejos metálicos tienen este nombre porque tienen un átomo o catión metálico que funciona como un aceptor de electrones (ácido de Lewis) unido a una o varias moléculas de otra sustancia, que funciona como una base de Lewis (ligandos).

Reacciones inorgánicas

Una reacción química ocurre cuando una o más sustancias se someten a un proceso que conduce a la formación de nuevas sustancias. En general, las reacciones inorgánicas son exotérmicas, es decir, son reacciones que liberan energía durante su proceso, pero hay algunas que tienen un comportamiento endotérmico, absorbiendo energía durante su procesamiento. Las reacciones inorgánicas se dividen en síntesis (o adición), descomposición (o análisis), intercambio simple (o desplazamiento) y doble intercambio.

reacciones de síntesis: dos o más sustancias producen un solo producto.

Ejemplo:

norte_{2 (g)} + 3H_{2 (g)} → 2NH_{3 (g)}

reacciones de descomposición: Una sola sustancia experimenta una reacción y se divide en dos o más.

Ejemplo:

2NaN_{3 (s)} → 3N_{2 (g)} + 2Na_(s)

reacciones de intercambio simples: una sustancia simple reacciona con otro compuesto, generando una nueva sustancia simple y un compuesto.

Ejemplo:

Zn_(s) + 2HCl_(aquí) → ZnCl_{2 (aq)} + H_{2 (g)}

reacciones de doble intercambio: dos sustancias compuestas reaccionan y generan dos nuevas sustancias compuestas.

Ejemplo:

H_dosSOLO_{4 (aq)} + Ba (OH)_{2 (aq)} → BaSO_{4 (aq)} + 2H_dosO₍₁₎

Bibliografía:

Atkins, PW, Jones, L., Principios de la química: cuestionando la vida moderna y el medio ambiente, 5a ed., Porto Alegre: Ed. Bookman, 2012.

Usberco J., Salvador E., Química General, 12a ed., São Paulo: Saraiva, 2006.

http://www.ufjf.br/cursinho/files/2012/05/apostila_cd.01.381.pdf