Funciones químicas

En química, el grupo de algunas sustancias compuestas que poseen propiedades químicas semejantes, denominadas propiedades funcionales, recibe el nombre de función química. Cuando un determinado compuesto con características como acidez o basicidad, solubilidad en agua, reactividad de acuerdo con determinada función química, se dice que este pertenece a esta función química. Las funciones químicas son divididas de acuerdo con la división clásica de la química.

Existen cuatro tipos de función inorgánica: óxido, ácido, base y sal. El criterio de clasificación de una sustancia en una de esas funciones es el tipo de iones que se forman cuando ella es disuelta en agua.

En función de la naturaleza inexistente de los compuestos químicos, las funciones pueden primariamente ser divididas entre funciones inorgánicas que son las funciones de compuestos que no poseen cadena carbonada, que es la principal característica de esos compuestos. Además están divididas en ácidos, bases, sales y óxidos; y funciones orgánicas que son las relativas a los compuestos orgánicos.

Óxidos

Artículo principal: Óxido

Los óxidos son compuestos binarios en que el elemento oxígeno presenta número de oxidación igual a -2 y es el más electronegativo de la fórmula, volviéndolo el elemento más potente.

Clasificación de los óxidos

clasificación	formadores	ejemplos
básicos	metales con nox +1 o +2 y del grupo 1A e 2A	CaO, FeO, K₂O
ácidos o anhídridos	metales con nox +5, +6 e +7 y no metales con cualquier nox, excepto C⁺², N⁺¹ y N⁺²	SO₃, Cl₂O, Mn₂O₇
neutros	C⁺², N⁺¹ e N⁺²	NO, CO, N₂O
anfóteros	Los más comunes están formados por los metales RaI, Da, BuN, Da, BrA, BReMBA	Al₂O₃, MnO₂, ZnO, PbO, SnO
salinos, mixtos o dobles	metales con nox medio +8/3	Pb₃O₄, Fe₃O₃

Obs: los óxidos anfóteros se comportan como óxidos básicos en presencia de ácidos y como óxidos ácidos en presencia de bases.

Obs²: los óxidos mixtos son la "suma" de los óxidos formados por un elemento, o sea, es una nube con todos los tipos de óxidos de ese elemento:

FeO + Fe₂O₃ → Fe₃O₄

Nomenclatura de los óxidos

Los óxidos son compuestos binarios del oxígeno con otro elemento. Los óxidos se dividen en dos grupos, de acuerdo con el carácter del elemento que se une con el oxígeno. Si el elemento es metálico, el o´óxido que resulta es óxido básico o simplemente óxido. Cuando el elemento que se une al oxígeno es no metálico, el compuesto formado es un óxido ácido o anhídrido. Esta clasificación tiene como base el comportamiento de los óxidos con el agua. Los óxidos básicos con el agua reaccionan produciendo disoluciones básicas o hidróxidos, compuestos que neutralizan a los ácidos, por ejemplo:

CaO(s) + H2O(l) ———› Ca(OH)2(s)

Muchos óxidos ácidos se disuelven en agua formando soluciones ácidas; por ejemplo:

SO3(g) + H2O(l) ———› H2SO4(l)

El ácido sulfúrico formado y las soluciones similares, neutralizan a las bases o hidróxidos. Algunos metales ubicados en la tabla periódica, a partir del grupo IV en adelante, forman a menudo óxidos básicos u óxidos ácidos , razón por la cual se les denominan óxidos indiferentes o anfóteros. En ellos, el carácter ácido aumenta al crecer la proporción oxígeno-metal; ejemplo de óxidos anfótero:

ZnO(s) + 2H+(g) ———› 2Zn+(s) +H2O (l) ZnO(s) + 2OH-(aq) + H2O (l) ———› Zn(OH)2-4 (s)

Obsérvese, que en la primera reacción el óxido actúa como una base (hidróxido), y en la segunda reacción como un ácido. En términos generales, en la nomenclatura de los óxidos básicos se utiliza la palabra genérica óxido seguida del nombre del metal presente en la formación del compuesto. Ejemplo: Na2O óxido de sodio.

Cuando un metal forma más de un óxido, para su nomenclatura se tienen en cuenta el estado de oxidación (valencia) menor y mayor; para el menor estado de oxidación , el nombre del metal se hace terminar en oso, y para el mayor estado de oxidación la terminación es en ico. Cu2O óxido cuproso CuO óxido cúprico

El hierro también forma dos óxidos Fe2O óxido ferroso Estos óxidos con el agua dan Fe2O3 óxido férrico hidróxidos

El óxido Fe3O4, ferroso férrico, se considera formado por la unión de los dos óxidos anteriores; es un óxido salino.

Los óxidos ácidos o anhídridos se nombran con la palabra genérica anhídrido y el nombre del nometal, como palabra especifica: CO2 anhídrido de carbono o dióxido de carbono SO2 anhídrido sulfuroso. Aquí también existen no metales, que forman con el oxígeno más de un anhídrido. Su nomenclatura se hace siguiendo las mismas reglas, mencionadas anteriormente. además, si existen tres estados de oxidación para igual número de anhídridos de mismo no metal, se antepone a la terminación en oso de la palabra especifica el prefijo hipo, al óxido o anhídrido de menor estado de oxidación

Br2O Anhídrido hipobromoso Br2O3 Anhídrido bromoso Br2O5 Anhídrido brómico SO Anhídrido hiposulfuroso SO2 Anhídrido sulfuroso SO3 Anhídrido sulfúrico Para los elementos que presentan cuatro estados de oxidación (seguir editando)

Ácidos

Artículo principal: Ácido

Según la teoría ácido-base de Arrhenius, ácido es toda sustancia que libera un ion H⁺ en agua, o, más detalladamente sustancias que en medio acuoso se disocian, liberando el catión $\ H^{+}$ . La teoría actual de Brønsted-Lowry define como ácido una sustancia capaz de recibir un par de electrones.

ácido es toda sustancia que libera un ion H₃O⁺

Clasificación de los ácidos

a) de acuerdo con la presencia de oxígeno

Hidrácidos: no poseen oxígeno en la fórmula.
- Ejemplos: HI, HCl, HF.

Oxiácidos: poseen oxígeno en la fórmula.
- Ejemplos: H₂CO₃, H₂SO₃, H₂SO₄, HNO₂.

b) de acuerdo con el grado de disociación iónica

Obs: el cálculo de α en los ácidos es igual al desenvuelto en las bases.

α (en porcentaje) = 100 x número de moléculas disociadas/número total de moléculas disueltas

α > 50% → fuerte

α < 5% → débil

Hidrácidos:
- Fuertes: HCl < HBr < HI
- Medios: HF (puede ser considerado débil)
- Débiles: los demás

Oxiácidos:
- Fuertes: si x > 1 (H₂SO₄)
- Médios: si x = 1 (HClO₂)
- Débiles: si x < 1 (HClO)

x = número de oxígeno - número de hidrógeno

Nomenclatura de los ácidos

a) Hidrácidos

ácido + elemento + hídrico

Ejemplos:

\ HI

= ácido yodhídrico

\ HCl

= ácido clorhídrico

\ H_{2}S

= ácido sulfhídrico

b) Oxácidos

Como pueden ser obtenidos a través de la hidratación de los óxidos ácidos, hay la misma sistemática de nomenclatura.

ácido + prefijo + elemento + sufijo

nox	prefijo	sufijo
+1 o +2	hipo	oso
+3 o +4	-	oso
+5 o +6	-	ico
+7	(hi)per	ico

Obs: cuanto menos oxígeno, menor es el nox del elemento central y cuanto más oxígeno, mayor es el nox del mismo, como muestran los ejemplos abajo.

Ejemplos:

\ HClO

= ácido hipocloroso (nox Cl = +1)

\ HClO_{2}

= ácido cloroso (nox Cl = +3)

\ HClO_{3}

= ácido clórico (nox Cl = +5)

\ HClO_{4}

= ácido perclórico (nox Cl = +7)

Bases

Artículo principal: Base

Bases son, según Arrhenius, compuestos que en medio acuoso se disocian, liberando como anión $\ OH^{-}$ y un catión diferente de $\ H^{+}$ . La teoría actual de Lewis define como base una sustancia capaz de donar un par de electrones.

Clasificación de las bases

A) de acuerdo con el grado de disociación

Es el mismo cálculo usado en los ácidos

Fuertes: α = 100% → Bases formadas por metales de los grupos 1A y 2A. Cuando el Grado de Ionización es prácticamente 100%. Es el caso de los hidróxidos de los metales alcalinos y de los metales alcalinos terrosos, que ya son iónicos por naturaleza.

Débiles: α < 5% → Cuyo Grado de Ionización es, en general, inferior a 5%. Es el caso del hidróxido de amonio y de los hidróxidos de los metales en general excluidos los metales alcalinos y alcalinos terrosos; que son moleculares por su propia naturaleza.

Nomenclatura de las bases

A) cuando el catión posee nox fijo

hidróxido de + catión

Ejemplo:

\ KOH

= Hidróxido de Potasio

B) cuando el catión no presenta nox fijo

hidróxido de + catión + sufijo O hidróxido + catión + nox en algarismo romano

Ejemplos:

\ Fe(OH)_{2}

= hidróxido de hierro II o hidróxido ferroso

\ Fe(OH)_{3}

= hidróxido de hierro III o hidróxido férrico

Sales

Artículo principal: Sal (química)

Las sales son compuestos que en medio acuoso se disocian, liberando por lo menos un catión diferente de $\ H^{+}$ y por lo menos un anión diferente de $\ OH^{-}$ . Son definidos, muy limitadamente, como compuestos binarios resultantes de la reacción de un ácido y una base.

Obs: Cuando están disueltos en agua, sus iones disociados adquieren movilidad y se vuelven conductores de electricidad.

Clasificación de las sales

a) de acuerdo con la presencia de oxígeno

Sales haloides: no poseen oxígeno
- Ejemplos: $\ NaI$ , $\ KBr$

Oxisales: poseen oxígeno
- Ejemplos: $\ CaCO_{3}$ , $\ MgSO_{4}$

b) de acuerdo con la presencia de H⁺ u OH^-

Sal normal: está formado por la neutralización terminada entre un ácido y una base. No posee ni H⁺ ni OH^-
- Ejemplo: $\ HCl+NaOH\rightarrow NaCl+H_{2}O$

Hidrogenosal o hidroxisal: está formado en una reacción de neutralización cuando el ácido y la base no están en proporción estequiométrica. Siendo así, hay una neutralización parcial, sobrando H⁺ u OH^-
- Ejemplo (hidrogenosal): $\ H_{2}CO_{3}+NaOH\rightarrow NaHCO_{3}+H_{2}O$
- Ejemplo (hidroxisal): $\ Mg(OH)_{2}+HCl\rightarrow Mg(OH)Cl+H_{2}O$

Sal mixta: la sal presenta en su fórmula más de un catión o más de un anión diferentes. Está formado a partir de neutralización de un ácido por más de una base o de una base por más de un ácido.
- Ejemplo: $\ Al(OH)_{3}+HCl+H_{2}SO_{4}\rightarrow AlClSO_{4}+3H_{2}O$

Nomenclatura de las sales

a) para sales haloides

metal + uro de catión

Ejemplo:

\ NaCl

= cloruro de sodio

b) para oxisales

Usamos una extensión de la tabla de óxidos ácidos y oxiácidos, pues la nomenclatura de los oxisales también depende del nox.

-	-	óxidos ácidos y oxiácidos	oxisales
nox	prefijo	sufijo	sufijo
+1 o +2	hipo	oso	ito
+3 o +4	-	oso	ito
+5 o +6	-	ico	ato
+7	(hi)per	ico	ato

Excepciones: Como los elementos B⁺³, C⁺⁴ y Si⁺⁴ solo poseen sufijo "ico" en la forma de ácido, cuando son sales, se usa siempre el sufijo "ato".

Ejemplos:

\ KNO_{2}

(nox N = +3) = nitrito de potasio

\ NaClO

(nox Cl = +1) = hipoclorito de sodio

\ KMnO_{4}

(nox Mn = +7) = permanganato de potasio

Obs: cuando en la fórmula del sal hay un hidrógeno, agregamos el prefijo "bi" al nombre del catión.

\ NaHCO_{3}

= bicarbonato de sodio

Funciones químicas orgánicas

Artículo principal: Grupo funcional

Son las funciones de compuestos que poseen una cadena carbónica con hidrógenos terminales definida. Alcohol, fenol, aldehído y éter son demostraciones de funciones orgánicas.

Datos: Q5405290