12.1: Preludio a la Química Descriptiva

Hasta ahora nos hemos dedicado a explicar conceptos y principios fundamentales como la teoría atómica, la estructura electrónica y la unión química, las fuerzas intermoleculares y sus efectos sobre sólidos, líquidos o gases, y clases de reacciones como redox o ácido-base. Sin embargo, es bueno recordar que todos estos conceptos y principios han sido desarrollados y utilizados por los químicos para comprender mejor, recordar y sistematizar las observaciones macroscópicas de laboratorio. Es decir, aunque los conceptos que hemos descrito hasta ahora tienen su propia belleza inherente como grandes ideas, son primordialmente importantes porque reducen la cantidad de memorización que es necesaria para dominar la química descriptiva, permitiendo a las personas recordar hechos que de otro modo podrían ser olvidados.

Tal reducción en el trabajo de memoria solo es posible si se sabe aplicar principios a elementos específicos, sus compuestos y las reacciones que sufren. Esto no es tan fácil como puede parecer, pero tampoco lo es imposiblemente difícil. Describiremos parte de la química de los elementos representativos, mostrando a medida que lo hacemos cómo se pueden racionalizar sus propiedades sobre la base de conceptos y principios. La explicación de estas propiedades se organiza de acuerdo con el concepto de periodicidad, correspondiendo cada sección posterior a uno de los ocho grupos de elementos representativos. Al leer, se debe tratar de ver por qué ocurre una cierta reacción, así como lo que realmente sucede, y en lugar de memorizar cada ecuación específica, se debe tratar de organizar la química de estos elementos de acuerdo con las generalizaciones que ya ha aprendido.

En este punto es útil buscar y consolidar algunas de las tendencias generales observadas para los elementos representativos. Primero, los metales en el extremo izquierdo de la tabla periódica son buenos agentes reductores, mientras que los no metales en el extremo derecho (excluyendo los gases nobles) son agentes oxidantes fuertes. Así estos elementos son bastante reactivos, sobre todo cuando uno de la izquierda se combina con uno de la derecha. ^{Los compuestos de hidrógeno (hidruros) de los metales alcalinos y alcalinotérreos contienen iones H fuertemente básicos y producen soluciones básicas.} Hacia la mitad de la tabla periódica, las propiedades ácido-base de los compuestos de hidrógeno son más difíciles de predecir. Algunos, como CH ₄ en el Grupo IVA, no son ni ácidos ni bases, pero otros, como el NH ₃, tienen pares solitarios de electrones y pueden aceptar protones. Los protones pueden ser fácilmente donados y son ácidos solo cuando están unidos a halógenos u oxígeno.

El comportamiento ácido de los óxidos también aumenta de izquierda a derecha a través de la tabla periódica y disminuye de arriba a abajo. La situación se complica por el hecho de que cuanto mayor sea el estado de oxidación de un átomo, más covalente será su óxido y más ácido será. Así SO ₃ se disuelve en agua para dar un ácido fuerte, mientras que SO ₂ da uno débil. Teniendo en cuenta ambas tendencias, se puede predecir bastante bien qué óxidos probablemente sean básicos, qué anfótero y cuáles ácidos.

También se pueden usar reglas generales para predecir qué estados de oxidación serán los más comunes. A la izquierda de la tabla periódica el número de grupo da el estado de oxidación más común. Del grupo IIIA en adelante, el número de grupo menos 2 (para los ns ² electrones) también es común, especialmente para los elementos cercanos al fondo de la tabla. El número de grupo es una buena opción cuando un elemento se combina con un elemento altamente electronegativo, pero el número de grupo menos 2 es más común cuando un elemento está unido a otro elemento de poder intermedio de extracción de electrones. Por ejemplo de los Calcógenos, SF ₄ y SF ₆ son ambos estables, pero SF ₄ es el cloruro de azufre más estable.

Del grupo VA a la derecha de la tabla, el número de grupo menos 8 es un estado de oxidación importante, especialmente para el primer miembro de un grupo. Los números de oxidación distintos a los ya mencionados suelen diferir en incrementos de 2. Por ejemplo, el cloro exhibe —1, +1, +3, +5 y +7 estados de oxidación en compuestos estables, y el azufre se encuentra en los estados —2, +2, +4 y +6.

En conclusión, no pasar por alto el bosque concentrándose demasiado en árboles individuales. Busque e intente comprender y utilizar las generalizaciones y correlaciones que se han desarrollado en este capítulo. Si haces esto, conservarás los hechos aquí presentados de manera mucho más eficiente.