Enfoques históricos y modernos de la clasificación
Históricamente, los químicos dividían las sustancias según su fuente natural. Las sustancias inorgánicas se obtenían de los minerales de la corteza terrestre, mientras que las orgánicas se extraían de plantas, tejidos animales o productos de su descomposición (por ejemplo, carbón y turba). El químico sueco J.J. Berzelius fue el primero en establecer la química orgánica como una disciplina completamente independiente.
Hoy en día, el criterio principal de clasificación es la presencia de átomos de carbono:
- Compuestos orgánicos: Incluyen la gran mayoría de las sustancias que contienen carbono (con la excepción de los hidrocarburos que, aunque constan de dos elementos, pertenecen a la química orgánica).
- Compuestos inorgánicos: Todas las sustancias sin carbono, así como una breve lista de excepciones carbonadas: óxidos binarios ($CO, CO_2$), carburos y sales del ácido carbónico (carbonatos).
Compuestos binarios: reglas y nomenclatura
Se consideran binarios los compuestos formados exactamente por dos elementos químicos. Prácticamente todos ellos son inorgánicos. Por regla general, en su composición hay uno o dos no metales, según cuya naturaleza se realiza la clasificación posterior.
Principios de la nomenclatura sistemática:
- El nombre se lee desde el final de la fórmula química.
- Lo primero que se pronuncia es el nombre del no metal con el sufijo -uro.
- A continuación va el nombre del segundo elemento (metal o no metal menos activo) en caso genitivo.
- Si el primer elemento (catión) tiene valencia variable, esta se indica obligatoriamente con un número romano entre paréntesis y sin espacios (por ejemplo, cloruro de hierro(III)).
Si el compuesto consta de dos no metales, el sufijo -uro lo recibe el elemento que en la Tabla Periódica se encuentra más arriba y/o más a la derecha. Al mismo tiempo, en la fórmula química este elemento siempre se coloca en segundo lugar.
Familias de compuestos binarios
| Elemento determinante | Nombre del grupo | Ejemplo de compuesto |
|---|---|---|
| Hidrógeno | Hidruros | Hidruro de calcio ($CaH_2$) |
| Carbono | Carburos | Carburo de calcio ($CaC_2$) |
| Oxígeno | Óxidos | Óxido de nitrógeno(IV) ($NO_2$) |
| Azufre | Sulfuros | Sulfuro de aluminio ($Al_2S_3$) |
| Cloro | Cloruros | Cloruro de oro(III) ($AuCl_3$) |
Propiedades de los compuestos binarios
Los compuestos binarios se encuentran en todos los estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Abarcan diferentes clases de sustancias, incluidas las sales (por ejemplo, halogenuros y sulfuros metálicos), que tienen una enorme importancia práctica.
Su comportamiento frente al agua varía considerablemente:
- La gran mayoría de los halogenuros metálicos se disuelven de manera excelente.
- Las demás sustancias binarias son inertes frente al agua o sufren hidrólisis (se descomponen bajo su acción).
Estos compuestos se obtienen con mayor frecuencia mediante la reacción de sustancias simples, variando las condiciones desde la simple mezcla hasta el calentamiento intenso y la alta presión. Por ejemplo, el sodio altamente activo reacciona con el hidrógeno solo al calentarse hasta 300 °C, formando una capa blanca de hidruro de sodio en la superficie: $2Na + H_2 = 2NaH$.
Compuestos multielementos
Los compuestos multielementos (incluidos los ternarios) se forman habitualmente por la interacción de sustancias binarias. Un ejemplo típico es la reacción entre óxidos con formación de sales, oxácidos o bases (por ejemplo, la síntesis del ácido fosfórico: $P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4$).
Características estructurales: La escritura de las fórmulas químicas de estas sustancias es tradicional y a menudo no refleja la geometría real de la molécula. La característica estructural más importante radica en que el primer elemento de la fórmula (hidrógeno o metal) casi nunca está unido directamente al átomo central. El enlace se realiza a través de un puente de oxígeno.
La mayoría de los minerales naturales también pertenecen a los compuestos químicos multielementos. Un ejemplo característico es la mica común con la fórmula química compleja $KAl_3Si_3O_{10}(OH)_2$.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué familias de compuestos binarios se distinguen según el elemento determinante?
Según el elemento determinante (electronegativo), se distinguen las siguientes familias de compuestos binarios:
- Hidrógeno — hidruros;
- Carbono — carburos;
- Silicio — siliciuros;
- Nitrógeno — nitruros;
- Oxígeno — óxidos;
- Azufre — sulfuros;
- Flúor — fluoruros;
- Cloro — cloruros;
- Bromo — bromuros;
- Yodo — yoduros.
Los compuestos de flúor, cloro, bromo y yodo también se agrupan bajo el nombre común de halogenuros.
¿Qué tipos de hidrólisis de compuestos binarios existen?
Existen los siguientes tipos de hidrólisis de compuestos binarios:
- Hidrólisis fuerte: característica de los sulfuros solubles, en la cual las soluciones adquieren olor a sulfuro de hidrógeno.
- Hidrólisis total (irreversible): descomposición completa de la sustancia por acción del agua. Este tipo afecta a los compuestos con enlaces de aluminio con cloro, azufre y carbono (por ejemplo, cloruro y sulfuro de aluminio), así como a los nitruros de metales activos.
¿De qué maneras se obtienen los compuestos binarios?
Los compuestos binarios se obtienen principalmente mediante reacciones entre sustancias simples. Las condiciones de tales reacciones pueden variar: mezcla en condiciones normales, calentamiento o alta presión.
Los óxidos también se forman en las transformaciones químicas de sustancias complejas:
- combustión de sustancias complejas (por ejemplo, madera, metano, alcohol, propano);
- reacciones de descomposición;
- reacciones de sustitución;
- reacciones de intercambio.
¿Qué elementos pueden actuar como átomo central en compuestos oxigenados multielemento?
Las fuentes indican que en la mayoría de los compuestos oxigenados multielemento, tanto los átomos de metales como los de no metales están unidos al oxígeno. En las fuentes no se proporciona una lista específica de los elementos que actúan como átomos centrales. En las fórmulas de estos compuestos, el primer elemento (generalmente hidrógeno o metal) por lo general no está unido directamente al átomo central; la unión se realiza a través de un puente de oxígeno.
¿Qué nombres triviales de compuestos binarios se utilizan en la práctica química en lugar de los sistemáticos?
Las fuentes presentan directamente un ejemplo de nombre tradicional de un compuesto binario:
- Agua: en lugar del nombre sistemático «óxido de hidrógeno» ($H_2O$).
Las fuentes también mencionan los nombres amoníaco ($NH_3$), fosfina ($PH_3$), arsina ($AsH_3$), hidrazina ($N_2H_4$), cuarzo ($SiO_2$) y dióxido de carbono ($CO_2$); sin embargo, denominan explícitamente como nombre tradicional en lugar del sistemático únicamente al «agua».
Para no confundir el orden de las palabras en los compuestos binarios de dos no metales, recuerde la regla «Derecha-Arriba-Uuro»: el elemento que se encuentra más a la derecha y/o más arriba en la tabla periódica recibe el sufijo «-uro» y se coloca al final de la fórmula.
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué el monóxido de carbono (CO) se clasifica como inorgánico?
Es una excepción nomenclatural de origen histórico. A pesar de contener carbono, los óxidos de carbono, los carburos y los carbonatos se asemejan más a las sustancias inorgánicas por sus propiedades y origen.
¿Se siguen utilizando hoy en día los nombres tradicionales en lugar de los sistemáticos?
Sí, se utilizan universalmente. Por ejemplo, el nombre sistemático «óxido de hidrógeno» casi no se escucha en la práctica química; prescindir del nombre trivial «agua» carece de sentido.
¿Muestra siempre la fórmula de una sustancia ternaria el orden de los enlaces?
No. La fórmula se escribe según las reglas tradicionales. En la práctica, en los compuestos oxigenados, los elementos extremos (metales o hidrógeno) están unidos al átomo central a través del oxígeno.
Qué más repasar sobre el tema
- Fórmulas estructurales de los oxácidos
- Procesos de hidrólisis de compuestos binarios
- Propiedades químicas y aplicación de los halogenuros
- Reacciones de obtención de hidruros de metales activos
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