Química inorgánica

 

La química inorgánica se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la química orgánica. Dicha separación no es siempre clara, como por ejemplo en la química organometálica que es una superposición de ambas.

Hidruros

Los hidruros son compuestos binarios formados por átomos de hidrogeno y de otro elemento (pudiendo ser este, metal o no metal). Existen dos tipos de hidruros: los metálicos y los hidrácidos.

 

 ¿Cómo se formulan?

Hidruros Metálicos

Para formular los hidruros metálicos se escribe primero el símbolo del metal, a continuación el símbolo del Hidrógeno (H) y después la valencia del metal. Fórmula: XHn

Ácidos Hidrácidos

Para formular los ácidos hidrácidos se escribe primero el símbolo del Hidrógeno (H), a continuación la valencia del no metal y por últimos el símbolo del Azufre, Selenio, Teluro, Flúor, Cloro, Bromo o Yodo. Fórmula: XnH

Hidruros Volátiles

Para formular los hidruros volátiles se escribe primero el símbolo del nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio, boro,

Carbono o silicio, a continuación el símbolo del Hidrógeno (H) y después la valencia del no metal correspondiente. Fórmula: XHn

¿Cómo se nombran?

Hidruros Metálicos

Provienen de la combinación entre el Hidrógeno y un metal. Si el metal con el que se combina tiene una sola valencia se nombran con las palabras Hidruro de, y el nombre del metal con el que se combina. En las demás nomenclaturas que igual que en los óxidos, lo único que en vez de óxido se pone hidruro.

Ejemplos: Tradicional / Stock / Sistemática.

CaH2-------------------------------------Hidruro de Calcio / Hidruro de Calcio / Dihidruro de Calcio.

NaH---------------------------------------Hidruro de Sodio / Hidruro de Sodio / Hidruro de Sodio.

Si el metal con el que se combina tiene dos valencias, se pone como en el de una valencia pero el nombre del metal acaba en oso cuando actúa con la valencia menor y en ico cuando actúa con la valencia mayor y se le quita el prefijo de.

Ejemplos:

FeH3-------------------------------------Hidruro ferrico.

FeH2-------------------------------------Hidruro ferroso.

 Hidruros Volatiles

Son las combinaciones del hidrógeno con los siguientes elementos químicos, y que contienen las siguientes valencias:

Elemento Símbolo Valencia

Nitrógeno N 3

Fósforo P

Arsénico As

Antimonio Sb

Boro B

Carbono C 4

Silicio Si

Los Hidruros Volátiles se nombran en la sistemática, en vez de la tradicional tienen un nombre especial cada uno de ellos, y se indican en este cuadro:

Formula Nombre Común  Sistemática

NH3 Amoniaco Trihidruro de Nitrógeno

PH3 Fosfina Trihidruro de fósforo

Los hidruros no metálicos:

 Son los que se encuentran en estado gaseoso o estado puro y se nombran agregando al no metal el sufijo -uro y la palabra hidrógeno precedido de la sílaba "de". En este caso el nombre genérico es para el elemento más electropositivo que sería el del hidrógeno y el nombre específico es para el elemento más electronegativo que sería el del no metal, por ejemplo H^{+1 Br-1} _(g) ^{bromuro de hidrógeno, bromuro como nombre específico e hidrógeno como nombre genérico.}

Estos hidrácidos o hidruros no metálicos son compuestos binarios de hidrógeno y un elementos de la familia V que se enlazan siguiendo la fórmula No Metal + H3. A estos compuestos se les llama por sus nombres comunes, aunque muy raramente se les nombra con las reglas de nomenclatura de los hidruros (metálicos). En estos hidruros no metálicos el hidrógeno es el elemento más electronegativo en el compuesto.

No metal + Hidrógeno → Hidruro no metálico

N2 + 3H2 → 2NH3

No metal + Hidrógeno → Hidruro no metálico

Cl2 + H2 → 2HCl(g)

Hidruros salinos

Son combinaciones del hidrógeno con los elementos más electropositivos (elementos alcalinos y alcalinotérreos, con excepción del Be, cuyo enlace con el hidrógeno es covalente). Son compuestos iónicos, no volátiles, no conductores en estado sólido y cristalino. En estos compuestos el hidrógeno se encuentra como ion hidruro H¯.

Hidruros moleculares o covalentes

Son combinaciones del hidrógeno con los elementos no metálicos de los grupos p. Son sustancias volátiles y presentan enlace covalente.

Hidruros Metálicos

El hidrógeno reacciona con diversos metales de transición, incluyendo los lantánidos y actínidos, para producir un tipo de hidruros cuya naturaleza aún no se conoce en su totalidad.

Los hidruros de los grupos 7-12 o no existen o son poco conocidos, con excepción de los hidruros de Pd, Ni, Cu y Zn. Generalmente, son sólidos quebradizos, presentan apariencia metálica, y son buenos conductores de la electricidad y son de composición variable. La conductividad varía con la mayor o menor ocupación de la banda de conducción o del dopado de hidrógeno. De esta manera, el CeH_{3-x es conductor y sin embargo el CeH3 es aislante, ya que presenta la banda de conducción llena..}

Una de las características típicas de los hidruros metálicos es la gran velocidad de difusión del hidrógeno a través del sólido a elevadas temperaturas. Esta cualidad se emplea para obtener H2 de alta pureza mediante difusión a través de un tubo de aleación de Pd-Ag (Figura 4).

Estos hidruros se forman fácilmente por combinación directa del hidrógeno gas y el metal. Este proceso se invierte a altas temperaturas, pudiendo liberar hidrógeno gas y el metal finamente dividido. Por tanto estos compuestos suponen una buena forma de almacenar hidrógeno. Por ejemplo, el compuesto LaNi5 forma una fase con el hidrógeno de composición LaNi5H6. Este compuesto contiene más hidrógeno por unidad de volumen que el propio H2 líquido y se emplea para el almacenamiento de H2. Un sistema alternativo y más económico es el de composición FeTiHx (x<1.95), que es un sistema comercial que se emplea en determinado prototipo de vehículos.

USO DEL HIDRURO METALICO.

Batería de níquel e hidruro metálico

Una batería de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) es un tipo de bateria recargable que utiliza un ánodo de oxidróxido de níquel (NiOOH), como la batería de níquel cadmio, pero su cátodo es de una aleación de hidruro metálico. Esto permite eliminar el costoso (y medioambientalmente peligroso) cadmio a la vez que se beneficia de una mayor capacidad de carga (entre dos y tres veces la de una pila de NiCd del mismo tamaño y peso) y un menor efecto memoria. Por contra, presentan una mayor tasa de auto descarga que las de NiCd (un 30% mensual frente a un 20%), lo que hace que estas se perpetúen en nichos de largos periodos entre consumo (como los mandos a distancia, luces de emergencia, etc), mientras que son desplazadas por las NiMH en el de consumo continuo.

Cada célula de Ni-MH puede proporcionar un voltaje de 1,2 voltios y una capacidad entre 0,8 y 2,9 amperio-hora Su densidad de energía llega a los 80 Wh/kg. Este tipo de baterías se encuentran menos afectadas por el llamado efecto memoria, en el que en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de un tiempo largo, una alta temperatura, o una corriente elevada), imposibilitando el uso de toda su energía.

Los ciclos de carga de estas baterías oscilan entre las 500 y 700 cargas, algunos de sus inconvenientes son las "altas" temperaturas que alcanzan en las cargas o en los usos.