Las sales se forman cuando un ácido reacciona con una base, un óxido básico o un metal, resultando en un compuesto iónico. En las sales, el catión proviene de la base o del metal, mientras que el anión proviene del ácido. La fórmula de las sales se construye combinando los cationes y los anioness en proporciones que aseguren que el compuesto final sea eléctricamente neutro.
El principio básico para la formulación de sales es la regla de recíprocos, que establece que la carga del catión y la carga del anión deben equilibrarse para que el compuesto final no tenga carga neta. Por ejemplo, si un catión tiene una carga de +1 y el anión tiene una carga de -1, la fórmula de la sal será simplemente el catión y el anión combinados, como en el caso de la sal común, NaCl (cloruro de sodio). Si el catión tiene una carga de +2, como el calcio (Ca²⁺), y el anión tiene una carga de -1, como el cloruro (Cl⁻), la fórmula de la sal será CaCl₂ (cloruro de calcio), ya que se necesitan dos aniones para equilibrar la carga del catión.
En el caso de los metales de transición que tienen varios estados de oxidación, como el hierro, se pueden formar diferentes sales con distintas proporciones de cationes y anioness, dependiendo del estado de oxidación del metal. Por ejemplo, FeCl₂ (cloruro de hierro(II)) y FeCl₃ (cloruro de hierro(III)) tienen diferentes proporciones de hierro y cloro debido a las cargas de los cationes Fe²⁺ y Fe³⁺, respectivamente.
Nomenclatura y Propiedades
Las sales se nombran siguiendo las reglas de nomenclatura de la IUPAC y la nomenclatura Stock. por ejemplo, FeCl₃ se nombra como cloruro de hierro(III), mientras que FeCl₂ se nombra como cloruro de hierro(II).
Las sales suelen ser compuestos sólidos a temperatura ambiente, y se caracterizan por tener altos puntos de fusión y ebullición debido a la fuerte interacción electrostática entre los iones en la estructura cristalina. En solución acuosa, las sales se disocian en sus respectivos iones, lo que les permite conducir electricidad, por lo que se consideran electrolitos.
Las sales tienen una amplia variedad de propiedades químicas y físicas, dependiendo de los cationes y anioness presentes. Algunas sales, como el carbonato de sodio (Na₂CO₃), son alcalinas y reaccionan con ácidos para formar dióxido de carbono, mientras que otras, como el cloruro de sodio (NaCl), son neutras y no tienen un efecto significativo sobre el pH de una solución acuosa.
Síntesis
La formación de sales ocurre típicamente por la reacción de un ácido con una base (reacción de neutralización). Un ejemplo clásico de esta reacción es cuando el ácido clorhídrico (HCl) reacciona con el hidróxido de sodio (NaOH) para formar cloruro de sodio (NaCl) y agua (H₂O): HCl + NaOH → NaCl + H₂O.
Las sales también pueden formarse por la reacción directa de un metal con un ácido, como cuando el zinc (Zn) reacciona con ácido clorhídrico (HCl) para formar cloruro de zinc (ZnCl₂) y gas hidrógeno (H₂): Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂.
En la industria, las sales también pueden formarse mediante la evaporación de soluciones acuosas de sales o por reacciones de intercambio iónico. Un ejemplo es la obtención de sal de mesa (NaCl) a partir de la evaporación del agua del mar.
Hidratos
Las sales
hidratadas son compuestos iónicos que contienen moléculas de agua integradas en
su estructura cristalina. Estas moléculas de agua se conocen como "agua de
cristalización" o "agua de hidratación" y están en proporciones
fijas. La presencia de agua en las sales hidratadas afecta tanto sus
propiedades físicas como químicas. La fórmula de una sal hidratada incluye el
número de moléculas de agua asociadas con cada unidad fórmula del compuesto.
Un ejemplo común de sal hidratada es el sulfato de cobre(II) pentahidratado (CuSO₄·5H₂O). Esto indica que, por cada unidad fórmula de sulfato de cobre, hay cinco moléculas de agua de hidratación asociadas. Las sales hidratadas presentan propiedades físicas distintas en comparación con sus formas anhidras (sin agua). Por ejemplo, el color, la forma cristalina y la solubilidad pueden variar notablemente. El sulfato de cobre(II) anhidro (CuSO₄) es de color blanco, mientras que su forma hidratada (CuSO₄·5H₂O) tiene un color azul brillante debido a la presencia de agua de hidratación.
Figura
1. El sulfato de cobre(II) pentahidratado (CuSO₄·5H₂O), conocido como vitriolo azul, es un compuesto químico con cristales azules brillantes. Es una sal hidratada que contiene cinco moléculas de agua por cada unidad de sulfato de cobre. Es soluble en agua y tiene múltiples aplicaciones: en agricultura como fungicida y fertilizante, en la industria para procesos de galvanoplastia, y en educación para demostrar reacciones químicas y propiedades de las sales hidratadas. Al calentarse, pierde su agua de hidratación y se convierte en sulfato de cobre anhidro (CuSO₄), que es de color blanco. Su distintivo color azul se debe a la presencia de agua en su estructura cristalina.
Cuando una sal hidratada se calienta, el agua de hidratación puede evaporarse, dejando la forma anhidra de la sal. Este proceso es reversible en muchos casos, ya que la sal anhidra puede reabsorber agua y volver a formar la sal hidratada. Este comportamiento es fundamental en diversos contextos químicos y puede influir en la exactitud de las mediciones y en la precisión de las reacciones químicas.
En la industria, las sales hidratadas se utilizan en procesos donde la presencia de agua es esencial para la estabilidad del compuesto o para sus propiedades reactivas. Además, algunas sales hidratadas tienen aplicaciones en materiales de almacenamiento de calor, debido a su capacidad para liberar y absorber grandes cantidades de energía durante los procesos de deshidratación e hidratación.
Referencias
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