Clasificación de sustancias químicas

FUNDAMENTO

Una sustancia es una forma de materia que tiene composición definida (constante) y propiedades distintivas. Las sustancias difieren entre sí por su composición y pueden identificarse según su aspecto, color, sabor y otras propiedades. Mientras que un compuesto químico, son sustancias en las que se combinan los átomos de diferentes elementos unos con otros. (1)

 Compuestos orgánicos

Son sustancias químicas que contienen carbono y en los que únicamente se presentan enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno, son conocidos como “hidrocarburos”. En muchos casos también contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos. Muchos de sus compuestos pueden presentar isomería.

Figura 1. Estructura química de un ácido graso saturado

En general, dentro de sus propiedades físicas y químicas están:

• Tienen puntos de fusión y ebullición bajos

• Son solubles en disolventes no polares o débilmente polares

• Son insolubles en disolventes polares como el agua

• Son combustibles y producen principalmente CO2 y H2O

• No conducen electricidad

• Se descomponen fácilmente al calentarlos y generan carbón al calcinarse

• La combustión puede ser instantánea lenta o explosiva

Se considera combustible a un compuesto orgánico que puede dar lugar a una reacción de combustión. Un comburente, es aquella sustancia cuya presencia es necesaria para que suceda la reacción (el oxígeno, por ejemplo).

La reacción que se lleva a cabo durante la combustión, se considera un proceso exotérmico porque la cantidad de energía que se produce es extremadamente alta comparada con la cantidad de energía de activación que se requiere para que se inicie la reacción. (2)

Tipos de compuestos orgánicos

1. Alcanos

Son hidrocarburos saturados, es decir, compuestos con enlaces sencillos entre los átomos de carbono. La geometría de esta molécula es tetraédrica con un ángulo de enlace de 109.5°.

A partir de una cadena de 5 carbonos, se utilizan prefijos griegos o latinos para indicar la cantidad de átomos de la cadena, además, al final se agrega la terminación -ano, al tratarse de alcanos.

Figura 2. La molécula de metano posee una geometría tetraédrica.

Prefijo Número de carbonos

Met- 1

Et- 2

Prop- 3

But- 4

Pent- 5

Hex- 6

Hept- 7

Oct- 8

Non- 9

Dec- 10

Tabla 1. Prefijos según el número de carbonos

2. Alquenos y alquinos

Son considerados hidrocarburos insaturados, los alquenos tienen al menos un doble enlace entre 2 átomos de carbono y los alquinos al menos un triple enlace. El alqueno más simple es el etileno (eteno) con fórmula C2H, el alquino más simple es el acetileno (etino) de fórmula C2H2.

Figura 3. Estructura del etileno tiene doble enlace. b) Estructura del acetileno tiene triple enlace.

3. Compuestos aromáticos

Son un tipo de hidrocarburos que incluyen al benceno, con estructuras afines a él. El benceno es un arreglo de 6 carbonos en forma cíclica con dobles enlaces alternados entre ellos, los cuales pueden alternarse en la siguiente posición, a este fenómeno se le conoce como resonancia y le otorga propiedades químicas muy diferentes al resto de los compuestos orgánicos anteriormente mencionados, llamados también alifáticos (alcanos, alquenos y alquinos). (3)

Figura 4. a) Estructura del benceno mostrando la resonancia. b) Estructura de líneas del benceno.

 Compuestos inorgánicos

Se forman por distintos elementos, pueden ser óxidos, bases, ácidos o sales. Un reducido número de compuestos que contienen carbono se clasifican como inorgánicos, entre éstos se encuentran: el monóxido de carbono (CO), el dióxido de carbono (CO2) y los compuestos que contienen el ion; carbonato (CO32), bicarbonato (HCO3-) y cianuro (CN-). Generalmente presentan una estructura cristalina y predominan los enlaces iónicos, pero pueden tener enlaces covalentes y metálicos. (2)

Figura 5. Estructura de la molécula de dióxido de azufre

Algunas de sus propiedades físicas y químicas son:

• Tienen puntos de fusión y ebullición altos.

• Se disuelven en disolventes polares como el agua

• Son insolubles en disolventes orgánicos no polares

• Son poco o nada combustibles

• Pueden conducir electricidad en estado sólido (metales), algunos lo hacen disueltos o fundidos (sales).

• Soportan altas temperaturas y generan ceniza al calcinarse

Tipos de compuestos inorgánicos

1. Compuestos binarios

Son aquellos que se componen únicamente de dos elementos químicos. Tales como:

a) Óxidos. Son compuestos formados por la unión del oxígeno (O2) con algún elemento metálico (óxidos básicos) o no metálico (óxidos ácidos).

b) Peróxidos. Los peróxidos se forman por unión del grupo peróxido (O22-) con un elemento metálico. En estos compuestos el oxígeno tiene número de oxidación-1.

c) Hidruros. Pueden ser metálicos y no metálicos. Los hidruros metálicos se forman por unión de un anión hidruro (H–) de carga eléctrica negativa, con un catión metálico cualquiera (carga positiva). Los hidruros no metálicos se forman por unión de un no metal (que, en este caso, siempre reacciona con su menor estado de oxidación) e hidrogeno.

d) Hidrácidos o ácidos binarios. Son ácidos binarios compuestos por hidrógeno y un no metal diferente del oxígeno.

e) Sales binarias. Son compuestos formados por conjuntos de átomos cargados eléctricamente, ya sean cationes (+) o aniones (-). Estas sales están compuestas por solo dos tipos de átomos.

2. Compuestos ternarios

Son compuestos en los que se involucran tres elementos químicos. Tales como:

a) Hidróxidos. Son compuestos resultantes de la unión de un elemento metálico con un grupo hidroxilo (OH–). Son comúnmente llamados “bases” o “álcalis”.

b) Oxácidos. Son compuestos ácidos que surgen de la reacción entre un anhídrido (un óxido no metálico) y agua. Su fórmula siempre depende de un patrón HaAbOc, donde A es un metal de transición o un no metal, y a, b, y c son los subíndices que indican la cantidad de cada átomo.

c) Sales

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