Seguro que alguna vez has visto un metal que originalmente era plateado y que ha terminado poniéndose de color anaranjado o rojo. Quizás lo hayas notado en los columpios del parque o en las alcantarillas del suelo de tu ciudad. Pero esto no solo pasa en los metales, sino que también podemos observarlo en la comida: si dejamos una manzana abierta y al aire libre, podemos observar que su color blanquecino o amarillento cambia a un tono más anaranjado o marrón. Bien, pues en este artículo veremos por qué pasa esto; aunque, en concreto, nos enfocaremos en el caso de los metales (óxidos metálicos).
Fig. 1: Los metales se oxidan cuando se quedan mucho tiempo en contacto con el aire.
- Este artículo trata sobre los óxidos metálicos.
- En primer lugar, veremos los tipos de óxidos que existen.
- Luego, analizaremos en profundidad los óxidos básicos, los óxidos ácidos y los óxidos anfóteros.
- Terminaremos estudiando la nomenclatura de los óxidos metálicos.
Es muy importante que veamos la definición de óxido, antes de empezar a ver más información:
Un óxido es un compuesto químico en el que los átomos de otro compuesto reaccionan con el oxígeno; es decir, es un un tipo de compuesto en el que hay, al menos, un átomo de oxígeno y un átomo de otro elemento químico.
Tipos de óxidos
Estos son los tipos de óxidos que existen:
- Óxidos básicos.
- Óxidos ácidos.
- Óxidos anfóteros.
Esta clasificación se hace con base en tipo de elemento que se mezcla con el oxígeno. Veamos a continuación todo esto con más detalle.
Óxidos básicos
Los óxidos básicos también se denominan óxidos metálicos. Son compuestos formados a partir de la reacción entre el oxígeno y un elemento metálico, por un enlace iónico. El oxígeno actúa con su número de oxidación -2:
$$Elemento\ metalico\ +\ Oxigeno\ (O_{2})\rightarrow\ Oxido\ basico\ o\ metalico$$
Características de los óxidos básicos metálicos
Veamos ahora algunas de las características principales de los óxidos metálicos:
- Son conductores eléctricos y del calor.
- Son solubles en agua.
- Son cristalinos y sólidos.
- Sus puntos de fusión son altos.
Ejemplos de óxidos básicos o metálicos
Los siguientes son ejemplos de óxidos básicos o metálicos.
Óxido de calcio (CaO)
El óxido de calcio (CaO) se conoce comúnmente como cal. Es uno de los óxidos metálicos más comunes y que más podemos encontrar en nuestra vida cotidiana. Es una sustancia de color blanco que, en la industria química se utiliza (por ejemplo) para producir caucho o jabones. También se recurre a ella en el proceso de extracción del azúcar de remolacha.
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Fig. 2: Polvo de óxido de calcio.
Calentar el carbonato de calcio (CaCO3) resulta en óxido de calcio y dióxido de carbono:
$$CaCO_{3} + calor \rightarrow CaO + CO_{2}$$
Óxido de plata (I) (Ag2O)
El óxido de plata (I) es una sustancia de color negro que se utiliza, sobre todo, para la fabricación de baterías. Es un compuesto muy reactivo con ácidos de halógenos; es decir, con ácido bromhídrico (HBr), ácido clorhídrico (HCl) o ácido yodhídrico (HI).
Veamos un ejemplo de la reacción que se lleva a cabo:
$$Ag_{2}O + 2HCl \rightarrow 2AgCl + H_{2}O$$
Óxido de litio (Li2O)
Es un sólido de color blanco que se puede utilizar, por ejemplo, para la fabricación de baterías, vidrio o cerámica.
El óxido de litio (Li2O) es un compuesto que se forma mediante la siguiente reacción química:
$$4Li + O_{2} \rightarrow 2Li_{2}O$$
Óxido de mercurio (II) (HgO)
El óxido de mercurio (II) es un compuesto de color naranja fuerte, que podemos encontrar como un mineral sólido en condiciones normales; aunque es un mineral bastante poco común.
Artificialmente, podemos obtenerlo de dos maneras:
1. La primera forma de obtención es calentando mercurio en una atmósfera en la que haya oxígeno presente.
La reacción que se da es la siguiente:
$$Hg+\frac{1}{2}O_{2}\rightarrow HgO$$
2. La segunda manera de obtención es por pirólisis de un compuesto denominado nitrato de mercurio.
La reacción es la siguiente:
$$Hg(NO_{3})_{2}\rightarrow HgO+2NO_{2}+O$$
Es un compuesto del que es muy fácil obtener sus compuestos sueltos; es decir, es fácil de descomponer. Por esto, se utiliza para obtener mercurio, en muchas ocasiones.
Fig. 3: Óxido de mercurio.
Óxidos ácidos
Los óxidos ácidos también se conocen como óxidos no metálicos. Son compuestos que se forman por la reacción entre el oxígeno y un elemento no metálico:
$$Elemento\ no\ metalico\ +\ Oxigeno\ (O_{2})\rightarrow\ Oxido\ acido\ o\ no\ metalico$$
Características de los óxidos ácidos
Algunas de las características de los óxidos ácidos son:
- Si reaccionan con agua, forman ácidos.
- Normalmente se encuentran en estado gaseoso.
- Sus puntos de fusión son bajos.
Ejemplos de óxidos ácidos
Veamos ahora algunos ejemplos de óxidos ácidos o no metálicos.
Óxido perclórico (Cl2O7)
El óxido perclórico es un óxido ácido muy estable; se trata de un compuesto líquido a temperatura ambiente.
Monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2)
El monóxido de carbono (CO) es un óxido que se encuentra en estado gaseoso a temperatura ambiente. Es muy tóxico para el ser humano y, generalmente, se forma por reacciones de combustión de combustibles.
El dióxido de carbono (CO2) es un óxido que se encuentra también en estado gaseoso a temperatura ambiente. Asimismo, es tóxico para el ser humano; sin embargo, es un gas muy útil para las plantas, ya que lo necesitan para llevar a cabo la fotosíntesis. Los animales lo producen como producto de desecho en el proceso de respiración.
Estos dos compuestos pueden llevar a cabo una reacción gracias a la cual podemos obtener CO2, a partir de CO:
$$2CO+O_{2}\rightarrow 2CO_{2}$$
Dióxido de azufre (SO2)
El dióxido de azufre (SO2) es un compuesto que es gaseoso a temperatura ambiente. Se puede utilizar como desinfectante, sobre todo en la industria alimentaria.
Se puede obtener llevando a cabo la siguiente reacción de combustión del ácido sulfhídrico (H2S):
$$2 H_{2}S + 3 O_{2} \rightarrow 2 H_{2}O + 2 SO_{2}$$
Este compuesto también puede ser perjudicial para el ser humano y el resto de seres vivos. También puede afectar, incluso, las infraestructuras, ya que si se encuentra en grandes cantidades en la atmósfera, produce lo que conocemos como lluvia ácida.
Óxidos anfóteros
Antes de ver qué son los óxidos anfóteros, es importante que conozcamos también la definición de sustancia anfótera, en química:
Una sustancia anfótera es aquella que puede actuar como base o como ácido, dependiendo de las condiciones en las que se encuentre.
Ahora podemos pasar a la definición de óxido anfótero:
Los óxidos anfóteros son aquellos que tienen propiedades tanto básicas como ácidas.
Si un óxido anfótero reacciona con una base, se produce sal y agua, actuando el óxido como un ácido:
$$oxido\ anfotero\ +\ base\rightarrow sal\ +\ agua$$
Sin embargo, si el óxido anfótero reacciona con un ácido, se produce también sal y agua; pero, esta vez, el óxido actúa como una base:
$$oxido\ anfotero\ +\ acido\rightarrow sal\ +\ agua$$
Ejemplos de óxidos anfóteros
Analicemos ahora algunos ejemplos de óxidos anfóteros:
Óxido de zinc (ZnO)
El óxido de zinc (ZnO) se puede encontrar en la naturaleza en forma de mineral, aunque generalmente se produce artificialmente, al encadenar las dos reacciones siguientes:
$$Zn + 2H_{2}O \rightarrow Zn(OH)_{2} + H_{2}$$
$$Zn(OH)_{2} \rightarrow ZnO + H_{2}O$$
Se puede utilizar en la fabricación de pinturas, caucho o vidrio, entre otros.
Fig. 4: Óxido de zinc.
Veamos con este compuesto un ejemplo concreto sobre cómo funcionan los óxidos anfóteros:
El óxido de zinc (ZnO) es un óxido anfótero. Veamos las dos reacciones, según actúe como ácido o como base:
En la siguiente reacción, el óxido de zinc está actuando como base, ya que reacciona con un ácido (el ácido clorhídrico, HCl):
$$ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_{2} + H_{2}O$$
Sin embargo, en la reacción que veremos a continuación, el óxido de zinc actúa como ácido, ya que está reaccionando con una base (hidróxido de sodio, NaOH):
$$ZnO + 2NaOH + H_{2}O \rightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}]$$
Óxido de cromo (III) (Cr2O3)
El óxido de cromo (III) es un óxido anfótero, que podemos encontrar en la naturaleza en forma de mineral. Uno de sus usos es, por ejemplo, como tinte verde de algunas pinturas.
Figura 5: Óxido de cromo (III). Observa que tiene un color verde muy característico.
Óxido de aluminio (Al2O3)
El óxido de aluminio también se conoce como alúmina. La forma más común de encontrarlo en la naturaleza es en forma de corindón, que es un mineral. Es un compuesto muy importante para la fabricación de algunos tipos de arcillas que se usan en construcción, ya que es un material muy resistente.
Tabla de resumen de los óxidos metálicos
Acá tienes una tabla que resume los óxidos metálicos, sus principales características y algunos ejemplos:
| Óxido metálico | Características principales | Ejemplos |
| Óxidos básicos | - Son conductores eléctricos y del calor.
- Son solubles en agua.
- Son cristalinos y sólidos.
- Sus puntos de fusión son altos.
| - Óxido de calcio
- Óxido de plata
- Óxido de litio
- Óxido de mercurio
|
| Óxidos ácidos | - Si reaccionan con agua, forman ácidos.
- Normalmente se encuentran en estado gaseoso.
- Sus puntos de fusión son bajos.
| - Óxido perclórico
- Monóxido de carbono
- Dióxido de carbono
- Dióxido de azufre
|
| Óxidos anfóteros | - Tienen propiedades básicas y ácidas.
| - Óxido de zinc
- Óxido de cromo
- Óxido de aluminio
|
Tabla 1. Óxidos metálicos: Resumen de los tipos de óxidos metálicos, sus características y ejemplos.
Nomenclatura de óxidos metálicos
Para terminar, vamos a ver cómo podemos nombrar los distintos óxidos metálicos que existen. La nomenclatura de estos compuestos no es algo fácil, al principio, ya que los metales suelen tener varios números de oxidación. Pero, en cuanto practiques un poco, verás que podrás hacerlo sin mayor dificultad.
El oxígeno suele actuar con el número de oxidación -2.
Nomenclatura tradicional
Empecemos viendo las normas con respecto a los números de oxidación del elemento que no es oxígeno:
- Si el elemento tiene solamente un número de oxidación: el compuesto se nombra como óxido de + nombre del elemento que no es oxígeno.
- Si el elemento tiene dos números de oxidación: el compuesto se nombra como óxido de + nombre del elemento que no es oxígeno terminado en -oso (en el caso del número de oxidación más bajo) o terminado en -ico (en el caso del número de oxidación más alto).
- Si el elemento tiene tres números de oxidación: el compuesto se nombra como óxido de + nombre del elemento que no es oxígeno con el prefijo -hipo y terminado en -oso (para el número de oxidación más bajo), terminado en -oso (para el número de oxidación intermedio) y con la terminación -ico (en el caso del número de oxidación más alto).
- Si el elemento tiene cuatro números de oxidación: el compuesto se nombra como óxido de + nombre del elemento que no es oxígeno con el prefijo -hipo y terminado en -oso (para el número de oxidación más bajo), con el sufijo -oso (para el segundo número de oxidación más bajo), terminado en -ico (para el segundo número de oxidación más alto) o con el prefijo per- y el sufijo -ico (en el caso del número de oxidación más alto).
Ejemplos de óxidos con nomenclatura tradicional
Hagamos algunos ejemplos de nomenclatura de óxidos, utilizando la tradicional:
Nombra los siguientes óxidos, según las reglas de la nomenclatura de stock:
- FeO.
- Fe2O3.
- SnO2.
- Mn2O7.
El primer compuesto, FeO, se denomina óxido ferroso, ya que el hierro tiene dos valencias: +2 y +3. En este caso actúa con la valencia +2, que es la más baja de las dos, por lo que se le añade el sufijo -oso.
En el segundo caso, Fe2O3, se denomina óxido férrico. El hierro tiene dos valencias: +2 y +3. En este caso actúa con la valencia +3, que es la más alta, por lo que se le añade el sufijo -ico.
En el caso de SnO2, se denomina óxido estánico. El estaño tiene dos valencias: +2 y +4. En el caso de este compuesto, está actuando con la valencia +4 (es decir, la más alta), por lo que se añade el sufijo -ico.
Por último, el Mn2O7, se denomina óxido permangánico. Las valencias del manganeso son +2, +3, +4, +6 y +7. En el caso de este compuesto, está actuando con su valencia más alta, +7, por lo que se añade el prefijo per- y el sufijo -ico.
Nomenclatura de stock
La nomenclatura de stock es más simple que la nomenclatura tradicional de los óxidos. En este caso, los óxidos se denominan óxido de + elemento que no es el oxígeno. Además, indican en números romanos el número de oxidación con el que está actuando.
Ejemplos de óxidos con nomenclatura de stock
Analizaremos ahora algunos óxidos para saber cómo podemos nombrarlos según la nomenclatura de stock:
Nombra los siguientes óxidos, según las reglas de la nomenclatura de stock:
- FeO.
- Fe2O3.
- SnO2.
- Mn2O7.
En el primer caso, FeO, el hierro actúa con su valencia +2, por lo que el nombre de stock es óxido de hierro (II).
En el segundo caso, Fe2O3, el hierro actúa con su valencia +3, por lo que el nombre de stock es óxido de hierro (III).
En el caso de SnO2, el estaño actúa con su valencia +4, por lo que el nombre de stock es óxido de estaño (IV).
Por último, en el caso de Mn2O7, el manganeso actúa con la valencia de +7, así que el nombre de stock de este compuesto es óxido de manganeso (VII).
Nomenclatura sistemática
La nomenclatura sistemática de los óxidos es, quizás, la más simple de todas: no hace falta aprendernos de memoria los prefijos ni los sufijos que hay que añadir; tampoco es necesario saber los números de oxidación con los que actúa el elemento que no es el oxígeno.
Este tipo de nomenclatura consiste en añadir los prefijos de números que indican el número de átomos que hay de cada tipo. Los prefijos son los siguientes:
| Número de átomos | Prefijo |
| 1 | mono- |
| 2 | di- |
| 3 | tri- |
| 4 | tetra- |
| 5 | penta- |
| 6 | hexa- |
| 7 | hepta- |
| 8 | octa- |
| 9 | nona- |
| 10 | deca- |
Tabla 2. Óxidos metálicos: La nomenclatura sistemática de los óxidos.
Ejemplos de nomenclatura de óxidos con nomenclatura sistemática
En los siguientes ejemplos nombraremos algunos óxidos con nomenclatura sistemática:
Nombra los siguientes óxidos, según las reglas de la nomenclatura sistemática:
- FeO.
- Fe2O3.
- SnO2.
- Mn2O7.
En el primer caso, FeO, en nomenclatura de stock se denomina monóxido de hierro, ya que está compuesto por un átomo de hierro y un átomo de oxígeno.
Fe2O3, se denomina trióxido de dihierro (está formado por dos átomos de hierro y tres de oxígeno).
En el caso de SnO2, el compuesto se denomina dióxido de estaño, ya que tiene dos átomos de oxígeno y uno de estaño
Por último: Mn2O7. El compuesto está formado por 7 átomos de oxígeno y 2 átomos de manganeso, por lo que se denomina heptaóxido de dimanganeso.
Óxido metálico - Puntos clave
- Un óxido es un compuesto químico en el que los átomos que forman otro compuesto químico reaccionan con el oxígeno; es decir, es un compuesto en el que hay, al menos, un átomo de oxígeno y un átomo de otro elemento químico.
- Los óxidos básicos también se denominan óxidos metálicos; son compuestos formados a partir de la reacción entre el oxígeno y un elemento metálico por un enlace iónico. El oxígeno actúa con su número de oxidación -2.
- Los óxidos ácidos también se conocen como óxidos no metálicos. Son compuestos que se forman por la reacción entre el oxígeno y un elemento no metálico.
- Una sustancia anfótera es aquella que puede actuar como base o como ácido, dependiendo de las condiciones en las que se encuentre.
- Los óxidos anfóteros son aquellos que tienen propiedades tanto básicas como ácidas.
References
- Fig. Metal oxidado (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rust_screw.jpg) by Paulnasca (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rust_screw.jpg) is licensed by CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en).
- Fig. 2: Polvo de óxido de calcio (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Calcium_oxide_powder.JPG) by Leiem (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Leiem) is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en).
- Fig. 3: Óxido de mercurio (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HgOpowder.jpg) by Materialscientist (https://en.wikipedia.org/wiki/User:Materialscientist) is licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
- Fig. 4: Óxido de zinc (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zinc_oxide_sample.jpg) by Adam Rędzikowski (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Adam_R%C4%99dzikowski) is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en).
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