Inercia química: qué es, características y ejemplos

¿Qué es la inercia química?

La inercia química es la propiedad que tiene una sustancia o material de resistir la degradación ocasionada por agentes externos. En este sentido sus propiedades físicas y, en especial las químicas, permanecen inalteradas. No hay rompimientos de enlaces ni formación de otros nuevos.

Ahora bien, la inercia química es relativa. Algunas sustancias o materiales son más inertes que otros, lo cual se debe a la naturaleza y fortaleza de sus interacciones. Tal cualidad pudiera, en principio, contraponerse a los fenómenos del cambio, indispensable para que la materia evolucione en diversos productos.

Es por eso que, por muy inerte que sea una sustancia o material, siempre habrá una condición bajo la cual se vuelva reactiva. Por ejemplo, el oro es el más noble de los metales, y se le considera inerte. Sin embargo, es atacado y disuelto por el agua regia, solución hacia la cual es muy reactivo.

Quizás, y hasta la fecha, el único elemento químico que ha demostrado una inercia química absoluta es el neón. No se le conoce ningún compuesto, ni siquiera bajo condiciones de ultrapresiones, como las habidas en los núcleos de los planetas o lunas.

Características de la inercia química

Falta de oxidación

Para que un material o sustancia sea inerte, en principio, no debe reaccionar con el aire que le rodea. Esto quiere decir, que no tiende a formar enlaces con las moléculas de oxígeno o nitrógeno que rodean su superficie. En otras palabras: no se oxida a la exposición del aire.

Los alimentos y todas las sustancias orgánicas en cuestión tienden a oxidarse. Se dice por lo tanto que no son inertes.

La falta de oxidación en la inercia química debe mantenerse a temperaturas más altas que los 100 ºC. Mientras más alta sea la temperatura, las sustancias o materiales comenzarán a oxidarse con mayor rapidez, reaccionando con el oxígeno o nitrógeno del aire para formar óxidos o nitruros, respectivamente.

Resistencia a los ácidos o álcalis

Otra característica presente en la inercia química es la resistencia hacia los ácidos o bases. Esto quiere decir, que una sustancia o material inerte debería resistir el ataque de los ácidos, sin tendencia a degradarse por la aceptación de iones H⁺ o electrófilos muy fuertes; o el ataque de las bases, sin degradarse por culpa de los iones OH^–.

Nuevamente, esto es relativo, ya que hay diferentes tipos de ácidos y bases. Algunas sustancias inertes pueden ser muy resistentes al, digamos, ácido sulfúrico, pero se degradan en cambio a la menor gota del ácido fluorhídrico. Tal es el caso de las botellas de vidrio cuando reaccionan con el HF.

Estabilidad electrónica

Las características anteriores tienen que ver con la estabilidad termodinámica derivada de la naturaleza de las interacciones intermoleculares, amén de otros factores. En cambio, la inercia química también se vislumbra en las características electrónicas de los mismos átomos.

Mientras más estable sea la configuración electrónica de un átomo, menor será su tendencia a ganar o perder electrones. Por lo tanto, exhibirá mayor inercia química. Este es el caso de los gases nobles, que se verán en el próximo apartado.

Bioinactividad

En la medicina, una sustancia o material es inerte si carece de bioactividad. Es decir, que puede situarse dentro de un organismo sin que sea asimilado durante su metabolismo. Esta característica es muy deseable en las prótesis de huesos, o en la reconstrucción de tejidos.

Resistencia a la radiación

Por último, las sustancias o materiales inertes también deben ser resistentes a la radiación, séase ultravioleta o nuclear.

Ejemplos de inercia química

Vidrio

Entre los ejemplos de materiales que exhiben inercia química tenemos el vidrio. Si no fueran inertes no servirían para la elaboración de recipientes o contenedores, pues reaccionarían con su contenido. Dependiendo de su composición, como los de borosilicatos, pueden llegar a ser muy resistentes a la corrosión y a la temperatura.

No obstante, como se mencionó al principio, el vidrio no es inmune a todas las sustancias: reacciona con el HF, incluso diluido, álcalis calientes, como el NaOH, y H₃PO₄ muy concentrado y en caliente.

Plásticos

Los plásticos también cumplen funciones parecidas a la de los vidrios, pero son muchos más versátiles (no se quiebran tan fácilmente). Algunos plásticos, como el Teflón (politetrafluoroetileno), Kynar (fluoruro de polivinilideno), y el Telene (polidiciclopentadieno), son extremadamente resistentes al ataque de los ácidos y a la corrosión.

Cerámicas

Las cerámicas inertes van un paso más allá que los plásticos. Están destinadas a aplicaciones donde predominan altas temperaturas, bastante usuales en la industria automotriz y aeroespacial; o en sistemas bioquímicos, como sucede en la industria farmacéutica y en la implementación de prótesis óseas.

Entre algunas de estas cerámicas con gran inercia química tenemos: la alúmina (Al₂O₃, presente en el corindón y zafiro), los silicatos (vidrios especializados), el carburo de silicio (SiC, duro y tenaz), y la zirconia (ZiO₂).

Gases inertes

Dejando a un lado los materiales inertes, tenemos ahora las sustancias inertes. Los gases inertes no son muy reactivos, por lo que su presencia en el aire no supone ningún riesgo de reacción bajo condiciones normales.

Entre estos gases tenemos el CO₂, CO y N₂. El nitrógeno es el más inerte de todos estos gases; y sin embargo, es capaz de reaccionar en caliente con algunos metales para formar nitruros, M₃N_n, siendo n la valencia o estado de oxidación del metal.

El CO₂ es relativamente inerte; excepto cuando se encuentra con soluciones alcalinas, donde se transforma en carbonatos, o en presencia de las enzimas anhidrasas carbónicas.

Por su parte, el CO permanece inerte a temperatura ambiente; pero a altas temperaturas reacciona con el carbón, vapor de agua, óxidos metálicos, olefinas, entre otros compuestos.

Tales reacciones pueden proceder en presencia de catalizadores metálicos. Asimismo, el CO, aun sin romper sus enlaces covalentes, es capaz de coordinarse a átomos metálicos neutros.

Metales nobles

Los metales nobles son los metales más resistentes a la corrosión y al ataque de los ácidos y álcalis. Cada uno, a altas temperaturas, o en formato de polvo, reaccionará con el oxígeno o flúor. Por lo tanto, la inercia química de estos elementos es bastante relativa.

Entre los metales nobles tenemos: oro (Au), rutenio (Ru), platino (Pt), paladio (Pd), osmio (Os) e iridio (Ir). De todos ellos, el oro es el más noble, encontrándose incluso en estado metálico en la corteza terrestre.

Gases nobles

Y finalmente, en el escaño más alto de la inercia química, tenemos a los gases nobles: helio (He), neón (Ne), argón (Ar), criptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn). Todos ellos son extremadamente inertes. Sin embargo, se han sintetizado muchos compuestos del xenón, entre ellos sales conocidas como perxenatos, con el anión XeO₆^4-.

Su inercia química se debe a que sus átomos contienen sus capas energéticas y orbitales totalmente llenos de electrones. A partir del argón, es posible que bajo ultrapresiones accedan a recibir electrones utilizando orbitales vacíos de capas más energéticas (3d y 4s, por ejemplo); cosa que resulta imposible para el helio o el neón.

De los gases nobles precisamente el helio y el neón son los más inertes. El helio es capaz de formar compuestos con el sodio a presiones muy altas (HeNa).

Mientras, al neón no se le conoce ningún compuesto en absoluto, siendo todavía más inerte que el mismo helio a causa de su mayor carga nuclear efectiva, la cual repele fuertemente cualquier átomo que intente acercarse a los átomos de neón.

Referencias

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