domingo, 7 de octubre de 2012

Unidad 3 Compuestos Inorgánicos y Orgánicos


3.1 CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS INORGÁNICOS

Los compuestos inorgánicos son aquellos que están formados por distintos elementos, pero en los que su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más abundante. En los compuestos inorgánicos se podría decir que participan casi la totalidad de elementos conocidos.

En su origen los compuestos inorgánicos se forman ordinariamente por la acción de las fuerzas físico químicas: fusión, sublimación, difusión, electrolisis y reacciones químicas a diversas temperaturas. La energía solar, el oxígeno, el agua y el silicio han sido los principales agentes en la formación de estas sustancias.

Los enlaces que forman los compuestos inorgánicos suelen ser iónicos o covalentes

Ejemplos de compuestos inorgánicos:

    • Cada molécula de cloruro de sodio (NaCl) está compuesta por un átomo de sodio y otro cloro.
    • Cada molécula de agua (H2O) está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
    • Cada molécula de amoníaco (NH3) está compuesta por un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno.
    • El anhídrido carbónico se encuentra en la atmósfera en estado gaseoso y los
seres vivos aerobios lo liberan hacia ella al realizar la respiración. Su fórmula química, CO2, indica que cada molécula de este compuesto está formada por un átomo de carbono y dos de oxígeno. El CO2 es utilizado por algunos seres vivos autótrofos como las plantas en el proceso de fotosíntesis para fabricar glucosa. Aunque el CO2 contiene carbono, no se considera como un compuesto orgánico porque no contiene hidrógeno.

De acuerdo con los elementos que los forman, los compuestos químicos inorgánico se clasifican por grupos que poseen la misma característica y comportamiento. Estos grupos, llamados también funciones, están estructurados de la siguiente manera:

De acuerdo con los elementos que los forman, los compuestos químicos inorgánico se clasifican por grupos que poseen la misma característica y comportamiento. Estos grupos, llamados también funciones, están estructurados de la siguiente manera:

Óxidos básicos
Óxidos ácidos o anhídridos
Hidruros
Ácidos
Sales

3.2.  ÓXIDOS

Un óxido es un compuesto binario que contiene uno o varios átomos de oxígeno (el cual, Normalmente, presenta un estado de oxidación -2) y otros elementos. Existe una gran variedad de óxidos, los cuales se presentan en los 3 principales estados de agregación de la materia: sólido, líquido y gaseoso, a temperatura ambiente. Casi todos los elementos forman combinaciones estables con oxígeno y muchos en varios estados de oxidación. Debido a esta gran variedad las propiedades son muy diversas y las características del enlace varían desde el típico sólido iónico hasta los enlaces covalentes.
Por ejemplo, son óxidos óxido nítrico (NO) o el dióxido de nitrógeno (NO2). Los óxidos son muy comunes y variados en la corteza terrestre. Los óxidos no metálicos también son llamados anhídridos porque son compuestos que han perdido una molécula de agua dentro de sus moléculas. Por ejemplo, al hidratar anhídrido carbónico en determinadas condiciones puede obtenerse ácido carbónico:

CO2 + H2OH2CO3
En general, los óxidos se pueden sintetizar directamente mediante procesos de oxidación; por ejemplo, óxidos básicos con elementos metálicos (alcalinos, alcalinotérreos o metales de transición) como el magnesio:

2Mg + O2 → 2 MgO;

TIPOS DE ÓXIDOS

Según la estequiometria del compuesto:
  • Óxidos binarios, formados por oxígeno y otro elemento.
  • Óxidos mixtos, formados por dos elementos distintos y oxígeno como son las espinelas.
3.3 hidróxidos

Los metales y los no metales se combinan con el oxígeno molecular para formar los óxidos básicos y ácidos correspondientes. A partir de los óxidos formados se los puede hidratar con agua dando origen a otros tipos de compuestos. Pero los compuestos que vamos a desarrollar tienen su origen en la combinación de los óxidos básicos con el agua, dando origen a los compuestos llamados hidróxidos. En forma simbólica dicho enunciado

Óxido Básico + H2O --------------------> Hidróxido
En las industrias y en la vida diaria, se utilizan una gran variedad de hidróxidos, tales como el Na (OH) fabricación del papel, jabones, fibras textiles, etc. "Debe manejarse con mucha precaución por que causa lesiones muy dolorosas en la piel por su contacto directo con el hidróxido de sodio". Otro hidróxido conocido es el Hidróxido de calcio, llamado también cal apagada. Se emplea en la construcción para obtener la pasta que une los ladrillos, además  se utiliza en la odontología para reparar las dentaduras dañadas. Para formar los hidróxidos a partir del óxido básico y el agua, primero tenemos que saber como se ioniza la molécula del agua. El agua es un electrolito débil, poco disociado. Cuando ocurre esta disociación, existirán tanto iones hidrógenos (tienen carga positiva)  como iones oxhidrilos o hidroxilos (tienen carga negativa).



El diagrama la disociación de la molécula del agua



Propiedades: Los hidróxidos presentan sabor amargo, son cáusticos para la piel y untuosos al tacto, muchos son solubles en agua, liberando aniones oxhidrilos, son electrolitos (conducen la corriente eléctrica). Existen hidróxidos que tienen propiedades particulares tales como la leche de magnesia se encuentra también, sin duda en el botiquín hogareño. Se trata de una suspensión en agua de hidróxido de magnesio, Mg(OH)2, que actúa como laxante suave.
Nomenclatura

* Antigua: Los hidróxidos se llaman por esta nomenclatura hidróxidos del elemento correspondiente. Con respecto al elemento metálico, a los elementos monovalentes (se coloca hidróxido del elemento metálico, a todos), a los elementos divalentes (se le agrega la terminación -oso para la menor valencia, e -ico para la mayor valencia con la que esté trabajando el elemento  metálico).

* Numeral de stock: Los hidróxidos se llaman por esta nomenclatura hidróxido del elemento correspondiente, seguido de la valencia con que esté trabajando, expresada en números romanos.

* Atomicidad: se nombra la cantidad de átomos que constituyen al compuesto obtenido. Leyendo la fórmula molecular de atrás para adelante, utilizando los prefijos (mono-, di- , tri-, tetra-, penta-, hexa- o hepta-)

3.4 ÁCIDOS

Teoría atómica de ARRHENIUS

Dicha teoría expresa que cuando un electrólito se disuelve en agua, se ioniza. La ionización, también llamada disociación electrolítica, consiste en la liberación de los iones preexistentes en el compuesto iónico.
Por ejemplo, si AB representa la fórmula del electrólito, la ionización se expresa con la ecuación:
AB = A- + B+
La terminología creada por ARRHENIUS subsiste:
Anión es el ión cargado negativamente: A-
Catión es el ión cargado positivamente: B+
grado de ionización
En la ionización pueden presentarse dos alternativas:
Hay electrolitos que, disueltos en agua, ionizan casi totalmente. Los iones liberados no se unen y permanecen separados. Esta característica se pone en evidencia dibujando la flecha de izquierda a derecha de mayor longitud que la opuesta:
AB = A- + B+
Otros, por el contrario, se ionizan escasamente. Predomina la asociación de iones sobre la ionización:
XY = X- + Y+
electrólitos: fuertes y débiles;
Los electrólitos se clasifican en fuertes y débiles.
Un electrólito fuerte está muy ionizado
Un electrólito débil está poco ionizado
En un electrólito fuerte, que está casi totalmente ionizado, quedan pocas moléculas no ionizadas en contacto en sus respectivos iones.
En un electrólito débil, poco ionizado, hay escasos iones en contacto con las moléculas no ionizadas.
El grado de ionización, queda definido por el cociente entre el número de moles ionizado y el número de moles disuelto.
Mecanismo de ionización del agua:
El átomo de oxígeno, fuertemente electronegativo, ocupa el centro de la molécula del agua, angular y polarizada.
Las cargas parciales negativas de una molécula atraen electrostáticamente a las positivas de la otra.
Una fuerza atractiva arranca un catión hidrógeno de una molécula y lo acerca a la otra.
- En el H + hay un orbital 1s vacío, capaz de alojar un par de electrones, aportados por el átomo de oxígeno. Así se constituye un enlace covalente coordinado, engendrado una nueva entidad: el catión hidronio.
El catión hidronio está formado por un catión hidrógeno combinado con una molécula de agua.
H + + H 2 O = H 3 O
La estructura del catión hidronio se refleja en los diagramas de puntos y de rayas. En el espacio, la molécula de agua queda insertada dentro de un tetraedro imaginario. El catión hidrógeno coordinado se ubica en un vértice. Desde luego, su carga positiva se comunica a toda la agrupación.
propiedades de ácidos y bases;
• Las soluciones ácidas tienen sabor "ácido", de gustable sin riesgos en el vinagre, que contiene ácido acético; el limón, con ácido cítrico y la leche, con ácido láctico
• Las soluciones básicas concentradas son cáusticas: afectan la piel como si la quemaran.
Ácidos y bases actúan sobre los indicadores, virando su coloración.
Muchos ácidos reaccionan con metales comunes:
Fe, Al, Zn, Mg, Sn
Desprendiéndose hidrógeno gaseoso, inflamable:
H 2 (g)
Tanto los ácidos como las bases son electrólitos: sustancias que cuando se disuelven en agua se ionizan, y, por lo tanto, conducen la corriente eléctrica.
ácidos y bases, según ARRHENIUS;
La teoría iónica de ARRHENIUS define conceptualmente a ácidos y bases:
• Ácido es una sustancia que, disuelta en agua, da cationes de hidrógeno.
Anión + H+
• Base es una sustancia que, disuelta en agua, da aniones de oxhidrilo.
Catión + OH-
ácidos y bases según BRÖNSTED;
De acuerdo con BRÖNSTED, basta considerar un solo elemento, el catión de hidrógeno.
Un ácido suministra cationes de hidrógeno: H +.
Una base acepta cationes de hidrógeno: H +
El agua es anfótera, cuando reacciona con cloruro de hidrógeno acepta cationes de hidrógeno: actúa como una "base de BRÖNSTED",  y cuando reacciona con amoníaco, le cede un catión hidrógeno: es un "ácido de BRÖNSTED"`.

3.5 Sales

Son compuestos que provienen de la sustitución de los hidrógenos de los ácidos por un metal, cuando reacciona un ácido con un hidróxido; por lo tanto, de los hidrácidos resultan las sales haloideas o binarias, las cuales quedan formadas por un metal y un no metal. Ej.: cloruro de sodio, sulfuro de plata:

                                                           Hidrácido   +  Hidróxido à Sal haloidea o binaria  + Agua

De los oxiácidos pueden formarse tres tipos de sales: oxisales neutras, ácidas y complejas.

Oxisales neutras: Se forman cuando se sustituyen totalmente los hidrógenos del ácido. Ej.: nitrato de sodio, sulfato de potasio.
Oxisales ácidas: Se obtienen cuando la sustitución de los hidrógenos es parcial.
Oxisales complejas: Resultan de la sustitución de los hidrógenos del ácido por dos o tres metales diferentes. Ej.: fosfato de calcio y potasio.

3.6 Hidruros

 Son compuestos formados de la unión del hidrogeno con elementos metálicos como el hidruro de estroncio, etc. La formación de los hidruros es el único caso en que el hidrogeno trabaja con valencia negativa. Ejemplos: hidruro de sodio, hidruro cúprico.

                                    Metal    +   Hidrógeno   Hidruro
                                                          2Na1+  +   H2 (1-)          2NaH (hidruro de sodio)
                                                          Cu2+    +   H2 (1-)           CuH2 (hidruro cúprico)


Son combinaciones binarias del hidrógeno con los metales, en las que el H tiene número de oxidación -1.
    Los hidruros de los grupos 1 y 2 tienen un carácter iónico más acentuado que los de los grupos 13 y 14, que se caracterizan por poseer un carácter covalente importante. Pero a efectos de nomenclatura los nombraremos igual, excepto el hidruro de boro que por su carácter no metálico lo nombraremos dentro de los compuestos de H + no metal.

 Se nombran con las palabras “hidruro de” y el nombre del metal. El número de hidrógenos coincide con el número de oxidación del metal.
   
 Hidruro de METAL

En la fórmula: Se nombra con la palabra hidruro y el nombre del metal.
En el nombre: El número de hidrógenos coincide con el número de oxidación del metal.

3.7 Compuestos inorgánicos de impacto económico, industrial, ambiental y social en la región o en el país.

Los compuestos inorgánicos también se diferencian de los orgánicos en la forma como reaccionan, las reacciones inorgánicas son casi siempre instantáneas, iónicas y sencillas, rápidas y con un alto rendimiento cuantitativo, en tanto las reacciones orgánicas son no iónicas, complejas y lentas, y de rendimiento limitado, realizándose generalmente con el auxilio de elevadas temperaturas y el empleo de catalizadores. Se denomina compuesto químico inorgánico a todos aquellos compuestos que están formados por distintos elementos, pero en los que su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más abundante. En los compuestos inorgánicos se podría decir que participan casi la totalidad de elementos conocidos.
Ejemplos de compuestos inorgánicos:
Cada molécula de cloruro de sodio (NaCl) está compuesta por un átomo de sodio y otro cloro.
Cada molécula de agua (H2O) está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
Cada molécula de amoníaco (NH3) está compuesta por un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno.

Elemento de Importancia Económica:

Boro: (B) Este no metal se utiliza como fertilizante foliar y edáfico.

Carbono: (C) Este metal es importante ya que forma parte de numerosos compuestos y sonimportantes para la vida cotidiana del ser humano.También forma parte de las estructuras de las grasas o lípidos de la cual la parte estructural esta formada por el glicerol y glicerina el cual es un alcohol.
 El carbono también forma parte de las estructuras de ácidos nucleicos, vitaminas.    

Nitrógeno: (N) La mayor parte del nitrógeno se encuentra en el aire de la atmósfera y se usa para fabricar amoniaco al combinarse con el hidrogeno en su forma liquida, el nitrógeno se utiliza como congelante.

Oxigeno: (O) Este elemento también se encuentra en el aire de la atmósfera y es muy importante en la vida del ser humano ya que el depende de su respiración.También se utiliza ampliamente en la industria y también se utiliza en la soldadura autógena o acetilénica.

Flour: (F) Los usos de los fluoruros principalmente el fluoruro de sodio se utiliza en la fluoración del agua potable y en las pastas dentales para prevenir las caries.

Cloro: (Cl) Se utiliza para la elaboración de plástico disolvente, pesticidas, producto farmacéutico, refrigerante y colorante. También se utiliza en la desinfección y para blaquiar textiles.

Bromo: (Br) Los compuestos orgánicos que contienen bromo se utilizan como intermediarios en las síntesis industriales de colorantes. Los bromuros inorgánicos se utilizan como medicina en el blanqueo de tejidos y en fotografías bromuro de plata.

Yodo: (I) Sus compuestos no se usan tan extensamente como las de otros halógenos del grupo 7ª y sus principales  usos: productos farmacéuticos, pinturas, para fotografía en su forma de yoduro de plata y también como desinfectantes.

Elemento de  Importancia Industrial:
  
Aluminio: es resistente a la corrosión, se puede laminar e hilar por los que se emplea en la construcción de vehículos, aviones y utensilios domésticos. Se extrae de la bauxita por reducción electrolítica.

Cobalto: se emplea en la elaboración de aceros especiales debido a su alta resistencia al calor, corrosión y fricción. Se emplea en herramienta mecánica de alta velocidad, imanes y motores. En forma de polvo, se emplea como pigmento azul para el vidrio. Su isótopo radiactivo se emplea en el Instituto Nacional deI investigación Nuclear (ININ) de México, por que produce radiaciones gamma. 

Mercurio: es resistente a la corrosión y un bueno conductor eléctrico. Se usa en la fabricación de instrumentos de presión, baterías, termómetro, barómetro, amalgamas dentales, sosa cáustica, medicamentos e insecticidas.
  
Antimonio: se utiliza, metal de imprenta, baterías y textiles.

Plata: se emplea en la acuñación de monedas y manufacturas de vajillas y joyas, en fotografías, aparatos eléctricos, aleaciones y soldaduras.
  
Cobre: usado principalmente como conductor eléctrico, en la elaboración de monedas y aleaciones como el latón y bronce.
  
Plomo: se emplea para la fabricación de de barias y acumuladores, de pinturas, soldaduras e investigaciones nucleares.
  
Hierro: se utiliza en la industria, el arte y la medicina. Para fabricar acero, cemento,fundiciones de metales ferrosos, además es un componente importante de lasangre contenido en la hemoglobina.
  
Oro es el patrón monetario internacional, sus aleaciones se emplean en joyerías, y ornamentos, piezas dentales y equipo científicos de elaboración. En la actualidad se ha reemplazado por iridio y rutenio en la joyera, y en piezas dentales, por platino y paladio.
  
Elementos de Importancia Ambiental:
   
Bromo: sus vapores contamina el aire, además sus compuestos derivados solo la crimogenos y venenosos.

Azufre: sus óxidos (SO2 Y SO3) contaminan el aire y mezclados con agua producen la lluvia ácida. Algunas sustancias como los derivados clorados, sulfatos y ácidos son corrosivos, el gas H2S es sumamente toxico y contamina el aire.
  
Cadmio: contamina el agua y el aire es constituyente de algunos fertilizantes que contaminan el suelo.

Mercurio: contamina el agua, el aire y causa envenenamiento. Las algas lo absorben, luego los peces y finalmente el hombre. Los granos lo retienen y como el hombre los ingiere, lo incorpora a sus tejidos. También puede absorberse por la piel.
  
Antimonio: el envenenamiento por antimonio se produce por ingestión, inhalación de vapor y principalmente por un gas llamado estibina.
  
Arsénico: en general, todos sus compuestos y derivados son altamente tóxicos.
  
Fósforo: debido a que se emplea en la síntesis de pinturas, plaguicidas y fertilizantes,contaminan el aire, el suelo y el agua.
  
Plomo: contaminan el aire, el agua y el suelo (produce graves daños a la agricultura), y cuando se inhala o se ingiere como alimento, se acumula en el cuerpo y produce una enfermedad conocida como saturnismo. 
  
Cloro: sus vapores contaminan el aire y son corrosivo. En forma de clorato, contamina el agua, además de forma mezcla explosiva con compuestos orgánicos que dañan el hígado y el cerebro. Algunos medicamentos que contienen cloro afectan al sistema nervioso.
  
Cromo: en su forma de cromato soluble contamina el agua. Sus compuestos son perjudiciales para el organismo, pues destruyen todas las células.

 Manganeso: los polvos y humos que contienen manganeso causan envenenamientos y atrofian el cerebro, cuando se inhala, además de contaminar el agua.

Ruth Acela Mancilla Rosas
Aida Santiago Matinez
Jesus Arnoldo Hernandez Cavazos

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