Compuesto químico, concepto y clasificación

Un compuesto químico se origina a partir de la unión de dos o más elementos de la tabla periódica mediante reacciones químicas. Estos compuestos se representan mediante fórmulas químicas. Un ejemplo de ello es el agua (H2O), compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. A diferencia de los elementos individuales, los compuestos no pueden ser divididos o separados mediante métodos físicos como la decantación, filtración o destilación, sino únicamente a través de procesos químicos.

 

Introducción y concepto

Los compuestos químicos se componen de moléculas o iones que poseen enlaces estables y no están sujetos a una selección arbitraria por parte de los seres humanos. A diferencia de las mezclas o aleaciones como el bronce o el chocolate, los compuestos químicos no consisten en la unión de elementos idénticos. Es importante destacar que cuando dos elementos químicos idénticos se unen, no se forma un compuesto químico, ya que este requiere la presencia de dos elementos diferentes.

Un compuesto químico se forma a partir de la unión de dos o más elementos químicos diferentes, a través de enlaces químicos. Estos compuestos no pueden ser separados en sus elementos constituyentes mediante métodos físicos como la destilación o la decantación, sino que requieren reacciones químicas para su descomposición.

La complejidad de un compuesto químico puede variar, dependiendo del número de átomos que lo conforman y cómo se combinan entre sí. Pueden existir compuestos con pocos átomos, así como compuestos con cientos de átomos que ocupan posiciones específicas en la estructura.

Ejemplos de compuestos químicos son el dióxido de carbono (CO2) y el agua (H2O), que son sustancias binarias. También hay compuestos más complejos como el ácido sulfúrico (H2SO4) y la glucosa (C6H12O6), e incluso macromoléculas como el ADN humano, que no pueden ser expresadas en una fórmula química simple.

A pesar de ser agrupaciones de elementos, los compuestos químicos presentan un conjunto estable de propiedades físicas y químicas. Sin embargo, cambios mínimos en la configuración de los átomos pueden producir cambios radicales en estas propiedades, e incluso generar sustancias completamente nuevas a través de reacciones químicas.

Tipos de compuestos químicos

Existen dos criterios diferentes para clasificar los compuestos químicos:

Según el tipo de enlace entre sus átomos

• Moléculas: Están formadas por átomos que comparten electrones a través de enlaces covalentes.
• Iones: Consisten en átomos unidos por enlaces electromagnéticos y poseen carga positiva o negativa.
• Compuestos intermetálicos: Se caracterizan por enlaces metálicos entre átomos de tipo metálico.
• Complejos: Mantienen estructuras largas unidas mediante enlaces covalentes coordinados, donde uno de los átomos aporta el par de electrones compartido.

Según la naturaleza de su composición

Compuestos orgánicos: Tienen el carbono como elemento base alrededor del cual se estructuran otros átomos. Son fundamentales para la química de la vida y se clasifican en:

• Alifáticos: Compuestos orgánicos no aromáticos que pueden ser lineales o cíclicos.
• Aromáticos: Compuestos orgánicos formados por estructuras con enlaces conjugados, lo que les confiere gran estabilidad.
• Heterocíclicos: Compuestos orgánicos cuya estructura es cíclica, pero contienen al menos un átomo diferente al carbono.
• Organometálicos: Compuestos orgánicos que incluyen un metal en su estructura.
• Polímeros: Macromoléculas formadas por la unión de monómeros más pequeños.

Compuestos inorgánicos: No tienen al carbono como base y presentan una amplia diversidad. Se clasifican en:

• Óxidos básicos: Resultan de la reacción de un metal con oxígeno.
• Óxidos ácidos: Se forman mediante enlaces entre oxígeno y un elemento no metálico.
• Hidrocarburos: Pueden ser metálicos y no metálicos. Los hidruros metálicos se forman por la unión de un anión hidruro (H–) con un catión metálico, mientras que los hidruros no metálicos se forman por la unión de un no metal y el hidrógeno.
• Hidrácidos: Compuestos formados por hidrógeno y un no metal que, al disolverse en agua, generan soluciones ácidas.
• Hidróxidos (o bases): Compuestos resultantes de la combinación de un óxido básico con agua, reconocidos por el grupo funcional hidroxilo (-OH).
• Oxácidos: También conocidos como oxoácidos u oxiácidos, son ácidos que contienen oxígeno y se forman cuando reacciona un óxido ácido con agua.
• Sales: Resultado de la unión de sustancias ácidas y básicas, se clasifican en neutras, ácidas, básicas y mixtas.

Formula

En química inorgánica, se utilizan fórmulas químicas para representar los compuestos. Una fórmula química es una manera de expresar la información sobre las proporciones de los átomos que conforman un compuesto químico específico, utilizando abreviaturas normalizadas de los elementos químicos y subíndices para indicar el número de átomos involucrados.

Por ejemplo, el agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno, y su fórmula química es H2O. En el caso de compuestos no estequiométricos, las proporciones pueden ser reproducibles en términos de su preparación y pueden presentar proporciones fijas de sus elementos constituyentes, pero estas proporciones no son números enteros (por ejemplo, para el hidruro de paladio, PdHx, donde 0.02 < x < 0.58).

En las fórmulas de los compuestos inorgánicos, el orden de los elementos comienza desde la izquierda con el elemento menos electronegativo y continúa hacia la derecha con el más electronegativo. Por ejemplo, en NaCl, el cloro, que es más electronegativo que el sodio, se coloca en la parte derecha. En el caso de los compuestos orgánicos, se aplican varias reglas y se utilizan fórmulas esqueletales o semidesarrolladas para su representación.

Enlaces y fuerzas

Existen varios tipos de enlaces y fuerzas que mantienen unidos a los compuestos químicos. Estas diferencias dependen de los elementos presentes en el compuesto.

Las fuerzas de dispersión de London son las más débiles entre las fuerzas intermoleculares. Son atracciones temporales que se forman cuando los electrones en átomos adyacentes se distribuyen de manera que crean un dipolo temporal. Estas fuerzas son responsables de la condensación de sustancias no polares en líquidos y su posterior solidificación en función de la temperatura del entorno.

El enlace covalente, también conocido como enlace molecular, implica el intercambio de electrones entre dos átomos. Este tipo de enlace se produce principalmente entre elementos cercanos en la tabla periódica, aunque también se observa entre algunos metales y no metales. Los elementos cercanos en la tabla periódica tienen electronegatividades similares, lo que significa que tienen una afinidad similar por los electrones. En un enlace covalente, los elementos comparten electrones de manera que ambos puedan lograr una configuración electrónica más estable.

El enlace iónico se produce cuando los electrones de valencia se transfieren por completo entre elementos. En este tipo de enlace, se forman dos iones de carga opuesta. Los metales tienden a perder electrones de valencia y convertirse en cationes cargados positivamente, mientras que los no metales ganan electrones del metal, convirtiéndose en aniones cargados negativamente. Los enlaces iónicos ocurren entre un donante de electrones, generalmente un metal, y un aceptor de electrones, que suele ser un no metal.

El enlace de hidrógeno se forma cuando un átomo de hidrógeno unido a un átomo electronegativo establece una conexión electrostática con otro átomo electronegativo a través de dipolos o cargas que interactúan. El enlace de hidrógeno es responsable de propiedades particulares en compuestos como el agua, donde los enlaces de hidrógeno contribuyen a su alta capacidad de vaporización y a su estructura molecular única.