Otras Funciones Químicas: Peróxidos, Hidróxidos, Hidruros

TL;DR

Peróxidos son óxidos especiales con un grupo -O-O- y oxígeno con estado de oxidación -1; Hidróxidos son bases con un metal y uno o más grupos -OH; Hidruros son compuestos de hidrógeno con metales (iónicos) o no metales (covalentes).

1. The Mental Model

Imagina que estas funciones son como familias químicas con reglas específicas para cómo el hidrógeno o el oxígeno se unen a otros elementos. Cada familia tiene una "firma" particular en su fórmula y un comportamiento distinto.

2. The Core Material

Peróxidos

Los Peróxidos son compuestos binarios formados por un metal (o hidrógeno) y el grupo peróxido (-O-O-). La característica principal es que el oxígeno trabaja con estado de oxidación -1 (a diferencia de los óxidos normales donde es -2). La fórmula general para un metal M con valencia 'n' es M₂(O₂)n o M(O)n si 'n' es par y se simplifica.

Nomenclatura: Se nombran como "peróxido de [nombre del metal]".

• Ejemplo:
  • H₂O₂: Peróxido de hidrógeno (agua oxigenada)
  • Na₂O₂: Peróxido de sodio
  • BaO₂: Peróxido de bario (aquí el bario es Ba²⁺, y (O₂) está como un grupo -2, por eso la fórmula es simple).

Hidróxidos

Los Hidróxidos son compuestos ternarios que se forman por la unión de un metal (o un grupo catiónico como el amonio, NH₄⁺) y uno o más grupos hidroxilo (-OH). Son bases, y el grupo -OH tiene un estado de oxidación -1.

Nomenclatura: Se nombran como "hidróxido de [nombre del metal] (valencia si es necesario)".

• Ejemplo:
  • NaOH: Hidróxido de sodio
  • Ca(OH)₂: Hidróxido de calcio
  • Fe(OH)₃: Hidróxido de hierro (III)

Hidruros

Los Hidruros son compuestos binarios donde el hidrógeno se une a otro elemento. Se clasifican en dos tipos principales:

• Hidruros Metálicos (iónicos): El hidrógeno se une a un metal. En estos compuestos, el hidrógeno trabaja con estado de oxidación -1. Suelen ser sólidos y tienen puntos de fusión altos.

  • Nomenclatura: Se nombran como "hidruro de [nombre del metal] (valencia si es necesario)".
  • Ejemplo:
    • NaH: Hidruro de sodio
    • CaH₂: Hidruro de calcio
    • AlH₃: Hidruro de aluminio

• Hidruros No Metálicos (covalentes): El hidrógeno se une a un no metal. Aquí, el hidrógeno generalmente trabaja con estado de oxidación +1 (excepto cuando se une a elementos más electronegativos, aunque en el contexto de estos hidruros comunes, +1 es lo usual). Pueden ser volátiles y gaseosos.

  • Nomenclatura: Depende del grupo del no metal.
    • Grupo 17 (halógenos): "Ácido [nombre del no metal]hídrico" cuando están en disolución acuosa (ej. HCl, HBr, HI). Como gases, se nombran "cloruro de hidrógeno", "bromuro de hidrógeno", etc.
    • Grupo 16 (anfígenos): Se nombran genéricamente "sulfuro de hidrógeno" (H₂S), "seleniuro de hidrógeno" (H₂Se), etc.
    • Grupo 15 (nitrogenoideos): Nombres específicos como amoníaco (NH₃), fosfina (PH₃).
    • Grupo 14 (carbonoideos): Nombres como metano (CH₄), silano (SiH₄).

graph TD
    A["Funciones Químicas Binarias y Ternarias"] --> B["Peróxidos"]
    A --> C["Hidróxidos"]
    A --> D["Hidruros"]

    B --> B1["Grupo -O-O-"]
    B --> B2["O con e.o. -1"]
    B --> B3["Ej: H₂O₂, Na₂O₂"]

    C --> C1["Grupo -OH"]
    C --> C2["Metal + -OH"]
    C --> C3["Ej: NaOH, Ca(OH)₂"]

    D --> D1["Hidruros Metálicos"]
    D1 --> D1a["H con e.o. -1"]
    D1 --> D1b["Metal + H"]
    D1 --> D1c["Ej: NaH, CaH₂"]

    D --> D2["Hidruros No Metálicos"]
    D2 --> D2a["H con e.o. +1 (generalmente)"]
    D2 --> D2b["No metal + H"]
    D2 --> D2c["Ej: HCl, H₂S, NH₃"]

3. Worked Example

Escribe la fórmula y nombra los siguientes compuestos:

1. El hidróxido que forma el metal potasio (K) con valencia +1.
2. El peróxido formado por el elemento litio (Li), que tiene valencia +1.
3. El hidruro que forma el calcio (Ca) con valencia +2.

Solución:

1. Hidróxido de potasio: El potasio (K) tiene valencia +1, y el grupo hidroxilo (-OH) tiene valencia -1. Necesitamos un grupo -OH para equilibrar la carga.

   • Fórmula: KOH
   • Nombre: Hidróxido de potasio.

2. Peróxido de litio: El litio (Li) tiene valencia +1, y el grupo peróxido (-O₂) tiene valencia -2. Necesitamos dos átomos de litio para equilibrar la carga del grupo peróxido.

   • Fórmula: Li₂O₂
   • Nombre: Peróxido de litio.

3. Hidruro de calcio: El calcio (Ca) tiene valencia +2, y en los hidruros metálicos el hidrógeno (H) tiene valencia -1. Necesitamos dos hidrógenos para equilibrar la carga del calcio.

   • Fórmula: CaH₂
   • Nombre: Hidruro de calcio.

4. Key Takeaways

• Los peróxidos se caracterizan por el grupo -O-O- donde el oxígeno tiene estado de oxidación -1.
• Los hidróxidos son compuestos básicos que contienen el grupo hidroxilo (-OH) unido a un metal.
• Los hidruros metálicos forman el enlace con H, donde el H actúa con estado de oxidación -1.
• Los hidruros no metálicos se forman con no metales y el H suele actuar con estado de oxidación +1.
• La nomenclatura para estas funciones sigue patrones específicos que debes memorizar.
• Identificar el estado de oxidación del oxígeno o hidrógeno es clave para diferenciar estas funciones de otras similares (como óxidos o ácidos hidrácidos).

5. Now Try It

Identifica la función química (peróxido, hidróxido o hidruro) y escribe el nombre de los siguientes compuestos: K₂O₂, Al(OH)₃, HCl (como gas), MgH₂.

Criterios de éxito: Tendrás éxito si puedes clasificar correctamente cada compuesto en una de las tres funciones y nombrarlo adecuadamente, prestando especial atención al estado de oxidación del oxígeno o hidrógeno en cada caso.