Química Inorgánica

¿Qué es química?

Es la ciencia que estudia las propiedades y composición de la materia, así como las transformaciones que esta experimenta sin que sean alterados los elementos que la conforman.

La química es una de las ciencias más importantes que existen ya que es la responsable en gran medida del avance que ha experimentado la humanidad, conforme empezó a avanzar en su desarrollo. Sus trabajos cuentan con muchísimas aplicaciones que disponen de una utilización en la industria y hasta en nuestra vida cotidiana. Por nombrar algunos de los campos que más la aplican: ingeniería, medicina, biología, farmacia, geología e higiene, entre otros.

Básicamente, la química, se ocupa, por un lado, del estudio de la materia, cómo está compuesta, su estructura, sus propiedades y por supuesto los cambios que puede llegar a sufrir como consecuencia de las reacciones químicas. Y por otra parte a ella también le corresponde la fabricación de productos artificiales a partir de esas sustancias que estudia.

¿Qué son óxidos básicos?

Un óxido básico es un compuesto que resulta de la combinación de un elemento metal con el oxígeno.

¿Como se forman? Los óxidos básicos se forman con un metal más oxigeno, los óxidos de elementos menos electronegativos tienden a ser básicos. Se les llaman también anhídridos básicos; ya que al agregar agua, pueden formar hidróxidos básicos. Por ejemplo:

Na₂O+H₂O→2Na(OH)

metal + oxigeno = óxido básico

                                               

¿Qué características presentan al reaccionar con el agua? Los óxidos básicos al                            reaccionar con el agua, forman compuestos llamados hidróxidos o bases.

Importancia de los elementos químicos para los seres humanos

 La materia viva está compuesta por aproximadamente 70 elementos, a los cuales denominamos bioelementos o elementos biogénicos. Las células está constituida en un 99% de su masa por 4 elementos: carbono (C), oxigeno (O), hidrógeno (H), nitrógeno (N). Dado por su abundancia en la naturaleza; entre ellos se tiene a los bioelementos primarios y se encuentran en mayor cantidad en los seres vivos constituyendo un 95% de la materia viva; los secundarios, encontrados en una proporción aproximadamente de 4,5% y los oligoelementos, que son 60 en total y su clasificación depende de ser esenciales o no para los organismos.

Nomenclatura de Compuestos Inorgánicos: 
Nomenclatura de óxidos

Los óxidos son compuestos binarios que resultan de la combinación de un elemento metálico o no metálico con el oxígeno. Cuando el elemento que se combina al oxígeno es metálico se clasifica como óxido básico, pero cuando el elemento que se combina al oxígeno es no metálico se clasifica como óxido ácido; para nombrarlos existen varias reglas:

NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se utiliza sufijos para diferenciar la valencia o estado de oxidación con el cual está trabajando el elemento, cuando éste presenta varias.

· Si el elemento presenta una sola valencia no se utiliza sufijo, se coloca la palabra óxido de seguido del nombre del elemento.

· Si el elemento presenta dos valencias se comienza con la palabra ÓXIDO (para los básicos) o ANHÍDRIDO (para los óxidos ácidos), seguido de la raíz del nombre del elemento con la terminación o sufijo OSO para la MENOR VALENCIA e ICO para la MAYOR VALENCIA.

· Si el elemento presenta tres valencias se utiliza: o El prefijo HIPO y terminación OSO para la MENOR DE LAS TRES VALENCIAS. O La terminación o sufijo OSO para la VALENCIA INTERMEDIA o La terminación ICO para la MAYOR VALENCIA.

· Si el elemento presenta cuatro valencias se utiliza: o El prefijo HIPO y terminación OSO para la MENOR DE LAS CUATRO VALENCIAS. O La terminación o sufijo OSO para la VALENCIA INTERMEDIA MENOR o La terminación o sufijo ICO para la VALENCIA INTERMEDIA MAYOR o El prefijo PER y la terminación ICO para la MAYOR VALENCIA.

NOMENCLATURA SISTEMATICA STOCK: Es la nomenclatura más utilizada. Para nombrar los óxidos:

· Se comienza con la palabra ÓXIDO DE

· Seguido del nombre del elemento sea metálico o no metálico.

· Por último la valencia del elemento en paréntesis y números romanos. Nomenclatura Estequiométrica: Considera principalmente la cantidad de átomos de cada elemento presente en el compuesto, indicando tal cantidad mediante prefijos (Mono: 1, Di: 2, Tri: 3, Tetra: 4, Penta: 5, Hexa: 6, Hepta: 7).

· Se comienza con el prefijo que corresponde según la cantidad de oxígenos que presente el compuesto, seguido de la palabra ÓXIDO DE

· Por último, se indica el nombre del elemento.

Nomenclatura de Hidróxidos

Los Hidróxidos son compuestos ternarios que resultan de la combinación de un óxido básico con agua.

NOMENCLATURA TRADICIONAL: Al igual que en los óxidos se utilizan sufijos para diferenciar la valencia o estado de oxidación con el cual está trabajando el elemento, cuando éste presenta varias.

· Si el elemento presenta una sola valencia no se utiliza sufijo, se coloca la palabra HIDRÓXIDO DE seguido del nombre del elemento.

· Si el elemento presenta dos valencias se comienza con la palabra HIDRÓXIDO seguido de la raíz del nombre del elemento con la terminación o sufijo OSO para la MENOR VALENCIA e ICO para la MAYOR VALENCIA.

· Si el elemento presenta tres valencias se utiliza: o El prefijo HIPO y terminación OSO para la MENOR DE LAS TRES VALENCIAS. O La terminación o sufijo OSO para la VALENCIA INTERMEDIA o La terminación ICO para la MAYOR VALENCIA.

· Si el elemento presenta cuatro valencias se utiliza: o El prefijo HIPO y terminación OSO para la MENOR DE LAS CUATRO VALENCIAS. O La terminación o sufijo OSO para la VALENCIA INTERMEDIA MENOR o La terminación o sufijo ICO para la VALENCIA INTERMEDIA MAYOR o El prefijo PER y la terminación ICO para la MAYOR VALENCIA.

NOMENCLATURA SISTEMATICA STOCK: Es la nomenclatura más utilizada.

· Se comienza con la palabra HIDRÓXIDO DE

· Seguido del nombre del elemento sea metálico o no metálico.

· Por último la valencia del elemento en paréntesis y números romanos.

Ácidos Hidracidos y Ácidos Oxacidos

Acidos Hidracidos

Los ácidos hidrácidos resultan de la combinación de un elemento no metálico con el hidrógeno, los cuales al disolverse en agua producen soluciones ácidas.

Para nombrarlos se siguen básicamente dos reglas.

NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se comienza con la palabra ÁCIDO seguido de la raíz del nombre del elemento y la terminación HÍDRICO.

NOMENCLATURA SISTEMÁTICA: Se comienza con la raíz del nombre del elemento no metálico con la terminación URO, seguido DE HIDRÓGENO.

Ácidos Oxacidos

Los ácidos oxácidos son compuestos ternarios que resultan de la combinación de un óxido ácido con agua. Para nombrarlos se siguen las siguientes reglas:

NOMENCLATURA TRADICIONAL

· Se comienza con la palabra ÁCIDO

· Seguido del nombre del elemento con su prefijo y/o terminación correspondiente (HIPO__OSO, ___OSO, ___ICO, PER___ICO). NOMENCLATURA FUNCIONAL STOCK

· Se inicia con la palabra ÁCIDO

· Se antepone el prefijo que corresponde según el número de átomos de oxígeno presentes.

· Seguido de la palabra OXO

· Luego la raíz del nombre del elemento no metálico con la terminación ICO

· Por último la valencia en paréntesis y número romano.

NOMENCLATURA SISTEMÁTICA STOCK

· Se inicia con el prefijo que corresponde según el número de átomos de oxígeno presentes.

· Seguido de la palabra OXO

· Luego la raíz del nombre del elemento no metálico con la terminación ATO

· Seguido de la valencia en paréntesis y número romano

· Por último, la palabra DE HIDRÓGENO.

Sales Haloideas

Las sales haloideas resultan de la combinación de un ácido hidrácido con hidróxido, formándose un compuesto de metal y no metal.

NOMENCLATURA TRADICIONAL

· Se comienza con la raíz del nombre del elemento no metálico, seguido de la terminación URO.

· Luego, se coloca la raíz del nombre del elemento metálico con la terminación OSO (menor valencia) o ICO (mayor valencia).

NOMENCLATURA ESTEQUIOMÉTRICA

· Se antepone el prefijo que corresponde según el número de átomos del elemento no metálico presente.

· Seguido de la raíz del nombre del elemento no metálico con la terminación URO

· Luego el nombre del elemento metálico.

NOMENCLATURA SISTEMÁTICA STOCK

· Se comienza con la raíz del nombre del elemento no metálico, seguido de la terminación URO.

· Seguido del nombre del elemento con la valencia en paréntesis y en números romanos.

Sales Oxisales

Las sales oxisáles resultan de la combinación de un ácido oxácido con hidróxido, formándose un compuesto ternario de metal, oxígeno y no metal.

NOMENCLATURA TRADICIONAL

· Primeramente se identifica las valencias de los elementos presentes en el compuesto.

· Se comienza con la RAÍZ DEL NOMBRE DEL ELEMENTO NO METÁLICO, utilizando los prefijos y/o sufijos que corresponden según su valencia. o HIPO_____ITO, ____ITO, _____ATO, PER_____ATO.

· Por último, se coloca el NOMBRE DEL ELEMENTO METÁLICO.

NOMENCLATURA SISTEMÁTICA

· Se antepone el PREFIJO que corresponde según el número de átomos de oxígeno presente.

· Seguido de la palabra OXO

 · Seguido de la RAÍZ del nombre del elemento no metálico con la terminación ATO

· Luego la VALENCIA en paréntesis y en números romanos.

· Por último el nombre del elemento metálico.

¿Qué es una mezcla y una disolución?

Son combinaciones de dos o más sustancias puras que conservan sus propiedades y composición. Casi cualquier muestra de materia que encontramos es una mezcla. Existen dos tipos de mezclas, entre ellas las mezclas heterogéneas que pueden observarse facilidad ya que puede ser la combinación de las rocas de diferentes tamaños y colores. Otra clase de mezcla cuyas propiedades se consideran uniformes, se denominan mezclas homogéneas, también denominada disolución, ejemplo: cuando agregamos una gota de colorante al agua. Esta disolución resultante conserva las propiedades de cada componente.

Reacciones químicas y su rapidez

La rapidez de una reacción permite conocer el tiempo que demoran los reactivos en consumirse para formar o generar los productos. En general, la rapidez de las reacciones químicas suele aumentar con la temperatura y la concentración, aunque esta tendencia tiene sus excepciones. El estudio de la cinética química permite conocer la rapidez de las reacciones químicas, que pueden ser vistas en la cotidianidad.

Factores que afectan la rapidez de la reacciones

ü  La temperatura

ü  La concentraciones de los reactivos

ü  La naturaleza de los reactivos

ü  La presencia de catalizadores o inhibidores 

       El equilibrio químico

El equilibrio químico es fundamental para el estudio de gran parte de las reacciones químicas, además estamos rodeados por muchos de ellos haciendo que esté presente en nuestro día a día, tanto en nuestro entorno como en nuestro propio cuerpo. Por ejemplo, en la reacción mediante la cual la hemoglobina reacciona con el oxígeno disuelto en la sangre, para su transporte a los diferentes órganos del cuerpo se establece un equilibrio químico que gobierna el proceso. Las bebidas gaseosas que tienen una cantidad de dióxido de carbono (CO2) disuelto, su disolución dependerá entre otras cosas de la presión dentro y fuera del recipiente, cuando está cerrado posee una cantidad determinada de CO2 disuelto en equilibrio, en el momento que se abre hay un cambio de presión que permite mantener el equilibrio químico en la disolución, la cantidad de CO2 disuelto disminuye y parte pasa al ambiente en forma gaseosa.

Así como estos ejemplos, podemos encontrar otros en la naturaleza, en la industria y en los seres vivos; el estudio de ellos permite su manipulación para determinados fines, por ello la importancia en adquirir conocimientos y comprensión de estos fenómenos que nos rodean y, si alguna vez necesitamos interactuar con ellos, podremos entender su comportamiento así como explicar a las personas que lo necesiten.

Tipos de equilibrio químico

En los estados de equilibrio las reacciones químicas se dan en dos direcciones, una en sentido de los productos (reacción directa) y otra en el sentido de los reactantes (reacción indirecta o inversa), este tipo de reacciones se denotan con flechas en ambos sentidos de la siguiente manera: 
A+B ---> C+D

Reacciones reversible)  Un ejemplo de estas reacciones pude ser la oxidación del magnesio (Mg) con oxígeno (O2) para producir óxido de magnesio (MgO).

Llega un punto en la reacción química donde la rapidez de formación de productos es igual a la rapidez de formación de reactantes, en este momento se dice que el sistema está en equilibrio químico.

Para clasificar a los equilibrios químicos de manera sencilla se usan los términos equilibrio homogéneo y equilibrio heterogéneo tal y como su nombre lo indica;

En los equilibrios homogéneos las especies involucradas están en un mismo estado físico,

El equilibrio es heterogéneo las especies involucradas están en distintos estados.

Dentro de esta clasificación podemos mencionar varios tipos de equilibrios importantes, por ejemplo;

-Los equilibrios ácido-base presentes en el cuerpo humano.

-Equilibrios en reacciones de óxido-reducción como los que alcanzan las pilas cuando se agotan.

-Equilibrios químicos de precipitación presentes en cualquier disolución saturada, donde la rapidez con la que el soluto pasa a disolución es la misma con la que el soluto dentro de la disolución vuelve a su estado inicial.

El conocimiento de estos equilibrios mencionados anteriormente es muy importante en la industria química, muchas veces se deben manipular para tener el resultado deseado, haciendo que se favorezca la formación de productos.

El equilibrio químico depende de variables como la concentración, la presión y la temperatura, estas son manipuladas para llevar la reacción a resultados esperados.

¿Sabías que...? El cuerpo humano segrega ácido y órganos como los riñones se encargan de eliminar sus excesos del cuerpo, manteniendo el equilibrio ácido-base del mismo.

La constante de equilibrio

Constante de equilibrio (K), esta constante nos indica si la reacción se encuentra favorecida a la formación de productos o a la formación de reactantes.

Dependiendo de su valor podemos saber el comportamiento de la reacción, por ejemplo, si la constante es mayor a uno la reacción esta favorecida a la formación de productos mientras que si es menor a uno estará favorecida la formación de reactivos.

Industrialmente, la labor de muchos científicos es buscar la manera de modificar las condiciones de la reacción para favorecer la formación de productos. Las variables que modifican el equilibrio son la presión, la temperatura y la concentración; la manera como afectan estas variables va a depender de cada reacción.

Por ejemplo, si la reacción es endotérmica o exotérmica, si está en fase gaseosa o líquida, si reactivos y productos están en la misma fase, la rapidez de la reacción se puede llevar sin comprometer el equilibrio.

El mundo que habitamos está lleno de procesos y productos químicos, naturales, industriales y biológicos, el conocimiento de ellos nos ayuda a entender con mayor facilidad muchos de estos y servirán como una motivación para las personas que decidan formarse y especializarse en el área científica, tanto en el área de procesos químicos como en el área de investigación y desarrollo de nuevas y más eficientes tecnologías.

Con respecto a la temperatura, hay reacciones químicas que absorben energía del medio para llevarse a cabo denominándose reacciones endotérmicas, mientras que hay otras que producen energía como producto de la reacción denominadas reacciones exotérmicas. Esta energía que el sistema puede intercambiar con su entorno se denomina entalpía (H) y su variación entre el estado final e inicial de la reacción tendrá un valor positivo para las reacciones endotérmicas y negativo para las exotérmicas.