Los hidruros son combinaciones de los elementos con el hidrógeno. Vamos a ver qué son los hidruros cómo identificarlos y cómo se clasifican.
En la tabla que sigue tenemos un resumen de todas las posibilidades de combinación del hidrógeno, la cual incluye hidruros y otros compuestos.
Clasificación General de los hidruros según su naturaleza
Por un lado, a la izquierda tenemos los hidruros propiamente dichos, esto es, cuando el hidrógeno se combina con los elementos metálicos del grupo 1 o 2 formando así hidruros iónicos de fórmula MaH para el Grupo 1 y H2 para el Grupo 2, con la excepción del hidruro de berilio ya que este compuesto tiene cierto grado covalente. No deben confundirse con los hidróxidos.
Otros hidruros de carácter intermedio, se formarán por combinación del hidrógeno con metales de transición en la parte media de la tabla, en la que existen combinaciones del hidrógeno donde todavía se comporta como hidruro pero forman estructuras moleculares y cada vez tienen mayor carácter covalente. En estos, el elemento E es aceptor de electrones y la carga del hidrógeno es nula o ligeramente negativa.
Ya en la parte derecha, las combinaciones del hidrógeno presentan carácter prótico formando estructuras moleculares con no metales muy dadores que tienen una importante carga negativa.
En términos generales los hidruros se clasifican en:
- Hidruros simples: son combinaciones binarias del hidrógeno con los elementos, si son elementos metálicos formarán los hidruros metálicos, con los no metales hidruros no metálicos, con una excepción: las combinaciones del hidrógeno con los elementos de los grupos 16 y 17 no se considerarán hidruros.
Pero esto lo veremos más adelante.
- Hidruros mixtos en los que dos metales diferentes se unen al ion hidruro. Éstos son muy famosos por sus propiedades reductoras.
Algunos ejemplos de hidruros mixtos son:
El hidruro de boro y litio o borohidruro de litio, el borohidruro de sodio y el hidruro de litio y aluminio. Para nombrar estos compuestos no es necesario indicar estado de oxidación ni carga ya que solo existe una posibilidad.
En las fórmulas, los elementos metálicos se escriben de menor electronegatividad a mayor y al final, el hidruro. Es importante saber que el ion hidruro suele formar enlaces covalentes con el metal que presente más electronegatividad, quedando como un anión heteropoliatómico que formará un enlace iónico con el metal más electropositivo.
Clasificación de los Hidruros Metálicos
Los hidruros metálicos son compuestos no volátiles y no conductores de la electricidad pudiendo ser de dos tipos:
- Salinos o iónicos: estos compuestos se dan cuando el anión hidruro se combina con metales de los grupos 1 y 2, muy electropositivos.
En estos casos existen auténticos iones hidruro en la composición. Sus fórmulas pueden ser MH para los elementos del Grupo 1 y MH2 para los del grupo 2 con la excepción del berilio que forma enlaces con cierto carácter covalente
- Con metales d y f: son compuestos por lo general de carácter no estequiométrico, es decir, sus coeficientes son porciones de números enteros.
Suelen tener propiedades muy conductoras aunque dada su amplia química todavía son poco conocidos. Su naturaleza de enlace es intermedia entre covalente e iónica.
Clasificación de los hidruros no metálicos
Los hidruros no metálicos tienen carácter covalente y generalmente forman moléculas, son de tipo hidruro aunque realmente no contienen auténticos iones hidruro y por lo general son muy volátiles.
Algunos ejemplos de hidruros no metálicos son: los de silicio, germanio, estaño o boro. (Estos elementos se encuentran a mitad de la tabla).
Es importante tener en cuenta que los compuestos de tipo prótico como NH₃, PH₃ o AsH3 no son hidruros realmente ya que poseen elementos centrales muy dadores, aunque se utilizan en la nomenclatura química de sustitución como hidruros progenitores.
Finalmente, haremos una parada para ver más a fondo un tipo de combinaciones en los que el hidrógeno se une a elementos muy electronegativos de los grupos 16 y 17. A estos compuestos no se les considera hidruros ya que son de tipo prótico.
El elemento que acompaña al hidrógeno es mucho más electronegativo y por lo general también son muy volátiles. Este tipo de compuestos no se nombran como hidruros, sino como halogenuros de hidrógeno o calcogenuros de hidrógeno.
Nomenclatura de hidruros metálicos
Los hidruros metálicos son combinaciones del hidrógeno con estado de oxidación -1 y se combina con metales con un estado de oxidación positivo.
Al formular los hidruros de elementos metálicos, se escribe en primer lugar el símbolo del metal y en segundo lugar el símbolo del hidrógeno con un subíndice que indica el número de oxidación del metal.
Por ejemplo, si la fórmula es MHn el subíndice n, nos indica la valencia del metal siempre y cuando no haya habido simplificaciones previas.
Por lo tanto, se dice hidruro de, seguido del nombre del metal.
Algunos ejemplos de hidruros metálicos son; el trihidruro de hierro, el dihidruro de hierro, el trihidruro de níquel o el hidruro de sodio.
Vamos a ver ahora el primero de los tipos de hidruros metálicos:
- Hidruros salinos: El metal sólo posee un posible estado de oxidación y son de naturaleza iónica. El metal pertenece a los grupos 1 o 2 pertenecientes al bloque s.
Por ejemplo, diremos hidruro de litio para el compuesto con fórmula LiH, hidruro de sodio, hidruro de potasio, hidruro de calcio…
Nota que aquí la fórmula es MH2 ,lo cual nos indica que el 2 es el estado de oxidación del calcio pero no será necesario decir dihidruro de calcio ni indicar la carga ya que el calcio sólo posee un estado de oxidación posible. También, el hidruro de magnesio con fórmula MgH2
- Metales de los bloques d y f: generalmente son los metales de transición. éstos actúan con más de un estado de oxidación por lo que se debe añadir información adicional. Los nombraremos con la nomenclatura de composición ya sea indicando el número de oxidación o la carga.
Se utilizará la antigua nomenclatura sistemática utilizando los prefijos multiplicadores siempre y cuando haya más de un centro metálico.
Se emplean los números de oxidación, es decir, la antigua nomenclatura de stock indicando el número de oxidación al final del nombre, entre paréntesis, sin dejar espacio y con números romanos o el número de carga entre paréntesis al final sin dejar espacios, pero esta vez no con números romanos, sino con números arábigos.
Algunos ejemplos de hidruros metálicos que no son salinos (Hay tres posibles formas de nombrarlos) son:
Por ejemplo, el NiH2 podemos decir dihidruro de níquel con prefijos. Dado que el níquel puede poseer más de un estado de oxidación, es necesario indicar que hay dos hidrógenos. Hidruro de níquel(II) con el número de oxidación o hidruro de níquel(2+) indicando la carga de forma análoga. El CuH, hidruro de cobre(I) o hidruro de cobre(1+) El zinc, como solamente tiene un estado de oxidación, no es necesario indicar ni prefijos ni números de oxidación ni carga será hidruro de zinc simplemente.
Zona de inexistencia de hidruros
Finalmente es importante saber que hay una zona que corresponde a los grupos 7, 8 y 9 que se denomina zona de inexistencia de hidruros ya que no se conoce ningún tipo de hidruros con el elemento manganeso, hierro, cobalto, níquel, plata, mercurio o cadmio. Si es verdad que a veces se escriben de forma didáctica estos hidruros pero no existen en la realidad.
Nomenclatura de hidruros no metálicos
Los hidruros no metálicos (en algunos textos llamados hidruros volátiles) son las combinaciones del hidrógeno con elementos de los grupos entre 13 y 17. En la actualidad existen dos tipos de nomenclatura principales para este tipo de compuestos; la nomenclatura de sustitución y la nomenclatura de composición
La nomenclatura de sustitución se basa en el concepto de hidruro progenitor. Si el compuesto tiene más de un elemento representativo, se debe indicar la cantidad con prefijos y la partícula -uro. Además de todos estos, se aceptan los nombres vulgares como agua para el H2O u oxidano (no se le debe aplicar la nomenclatura de óxidos), amoníaco para el NH3 o azano o hidracina.
| FÓRMULA | NOMBRE | FÓRMULA | NOMBRE |
| BH₃ | borano | H₂Po | polano |
| AlH₃ | alumano | HCl | clorano |
| GaH₃ | galano | HI | yodano |
| InH₃ | indigano | NH₃ | azano |
| TlH₃ | talano | PH₃ | fosfano |
| CH₄ | metano | AsH₃ | arsano |
| SiH₄ | silano | SbH₃ | estibano |
| GeH₄ | germano | BiH₃ | bismutano |
| SnH₄ | estannano | H₂O | oxidano |
| PbH₄ | plumbano | H₂S | sulfano |
| H₂Se | selano | HF | fluorano |
| H₂Te | telano | HBr | bromano |
| HAt | astatano |
En la nomenclatura de composición hay dos posibilidades:
- Elementos de entre los grupos 13 y 15: Se nombran hidruro de, seguido del no metal.
- Elementos de los grupos 16 y 17: Se coloca el nombre del no metal seguido de la partícula -uro de hidrógeno y a continuación, tenemos dos posibilidades; poner el número de oxidación en números romanos y entre paréntesis o el número de carga en números arábigos y entre paréntesis.
(Estas normas no se aplican al oxígeno. Además, se debe indicar la cantidad de elementos haciendo uso de los prefijos multiplicadores)
Es muy importante saber lo siguiente: los compuestos del tipo ácido clorhídrico no se refieren al HCl, sino a disoluciones acuosas de este compuesto. Se trata de mezclas y por tanto la IUPAC no las nombra. Al HCl lo nombraremos como cloruro de hidrógeno o fluorano, siguiendo la nomenclatura de hidruros progenitores.
Nomenclatura de combinaciones del hidrógeno con los elementos de los grupos 16 y 17
Estos elementos que forman parte de los grupos 16 y 17 son muy electronegativos y se deben escribir en segundo lugar en la fórmula. No son hidruros realmente, ya que el hidrógeno actúa como un estado de oxidación positivo y los no metales, como siempre, son negativos. Por lo tanto, estos elementos se deben nombrar como halogenuros o calcogenuros de hidrógeno.
En la nomenclatura sistemática o de composición con número de oxidación o carga, se utilizan los prefijos multiplicadores como ya se ha visto, nombrando primero al no metal, seguido de la terminación -uro y después al hidrógeno (el sufijo -uro nos indica que el estado de oxidación es negativo). En el no metal no será necesario indicar el número de hidrógenos ya que no existe lugar a dudas. En el fluoruro de hidrógeno, el átomo de hidrógeno actúa con estado de oxidación +1 y el flúor con -1 por lo tanto la molécula resulta neutra. En el sulfuro de hidrógeno, el átomo de hidrógeno actúa como estado de oxidación +1 y como hay 2, la suma de las cargas es +2. Esto se compensa con dos cargas negativas que proporciona el azufre.
Finalmente, en la nomenclatura de sustitución, se nombra a partir de los hidruros progenitores que ya se han visto. Estos compuestos no se deben confundir con sus disoluciones acuosas que son los ácidos hidrácidos. Éstos se nombran como ácido seguido del nombre del no metal y terminando en -hídrico. Por ejemplo, el HCl (cloruro de hidrógeno) es un gas denso que cuando se encuentra en disolución, HCl acuoso se le llama ácido clorhídrico, un compuesto de uso muy habitual en el laboratorio.
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