Sales binarias: características, nomenclatura, formación, ejemplos

¿Qué son las sales binarias?

Las sales binarias son compuestos químicos formados principalmente por la unión de un elemento metálico con un potencial de ionización bajo, y un elemento no metálico con alta afinidad por los electrones (electronegativo). Este tipo de compuestos químicos son denominados sales binarias iónicas.

Mientras, las sales binarias moleculares, conocidas también como sales volátiles, es un grupo reducido de sales binarias formado por la unión de dos elementos no metálicos con pequeñas diferencias de electronegatividad.

La presencia del enlace iónico es causante de las características y propiedades de las sales binarias iónicas, tales como sus altos puntos de fusión y ebullición, su formación de cristales, su dureza, etc.

Un ejemplo de una sal binaria iónica es el cloruro de sodio, NaCl. El sodio representa el elemento metálico con el potencial de ionización bajo, mientras el cloro es el elemento no metálico electronegativo. El NaCl tiene todas las propiedades que puede esperarse para una sal binaria.

En las sales binarias moleculares, en cambio, existe un enlace covalente entre los componentes de las sales. El enlace covalente es más débil que el iónico y esto produce diferencias en las características y propiedades de las sales binarias moleculares en comparación con las iónicas. Por ejemplo, los puntos de ebullición y fusión de las sales binarias moleculares son más bajos.

Un ejemplo de una sal binaria molecular es el tetracloruro de carbono, CCl₄, la cual es volátil y no es iónica. Se clasifica como tal, aun cuando no exhiba ninguna de las propiedades esperadas para una sal: no es sólida, ni cristalina, ni está compuesta por iones.

Características de las sales binarias

Las sales binarias tienen una serie de características:

Elementos

Las sales binarias iónicas están formadas por la unión de un elemento del grupo de los metales, con un elemento perteneciente al grupo de los no metales. Mientras, las sales binarias moleculares se forman por la unión entre dos elementos no metálicos, distintos al oxígeno y al hidrógeno.

Enlaces

Los componentes de una sal binaria iónica están unidos por un enlace iónico. Los metales, aunque hay excepciones como el berilio, se caracterizan por tener potenciales de ionización bajos. Esto permite que liberen fácilmente los electrones, transformándose en iones cargados positivamente (cationes).

Los electrones liberados por los metales son captados por los elementos no metales, debido a su gran afinidad por los electrones (electronegatividad). Esto hace que el elemento no metal presente en la sal binaria se cargue negativamente (anión).

Debido a la interacción electrostática entre la carga positiva que adquiere el metal presente en la sal binaria iónica, y la carga negativa que aparece en el elemento no metal, se forma un enlace iónico de gran energía entre los componentes de la sal.

Los componentes no metálicos de las sales binarias moleculares están unidos por un enlace covalente, en el cual los dos elementos no metálicos comparten un par de electrones.

Estructuras

Las sales binarias iónicas adquieren una estructura cristalina, la cual se debe a la fuerza del enlace iónico entre los componentes de la sal. En el caso del cloruro de sodio, forma un cristal cúbico.

Conductividad eléctrica

Las sales binarias iónicas en forma cristalina no son conductoras de la electricidad, por lo que se consideran como aislantes eléctricos. Sin embargo, cuando los cristales de las sales binarias se disuelven en el agua se convierten en buenas conductoras de la electricidad.

Esto se debe a que las cargas eléctricas existentes en las sales binarias iónicas conducen la electricidad. Igualmente, las sales fundidas son buenas conductoras de la electricidad.

Puntos de fusión y ebullición

Debido al gran contenido energético del enlace iónico presente en las sales binarias iónicas, sus puntos de ebullición y fusión son altos.  Por ejemplo, el cloruro de sodio tiene un punto de fusión de 801 ºC, y un punto de ebullición de 1413 ºC.

Las sales binarias moleculares, en cambio, tienen puntos de fusión y ebullición menores que las iónicas.

Colores

Las sales binarias iónicas con enlaces iónicos de alto contenido energético, tal como los que forman los metales alcalinos (litio, sodio, potasio, rubidio y cesio) suelen ser blancas y cristalinas. Este es el caso del cloruro de sodio, que es de color blanco.

Pero si el enlace que une a los componentes de la sal binaria iónica tiene un carácter iónico de menor intensidad, el color de la sal puede ser amarillo, anaranjado o rojo. Además, el color de la sal binaria iónica puede depender del grado de hidratación que ella posea.

Por ejemplo, el cloruro de cobalto (II) (CoCl₂) tiene un color azul si la sal se encuentra en forma anhidra; pero cuando el cloruro de cobalto se encuentra en forma hexahidratada (CoCl₂·6 H₂O) adquiere un color rojizo.

Dureza

Las sales binarias iónicas son fuertes y duras debido a los enlaces iónicos presentes en ellas. Pero se pueden tornar quebradizas al ser sometidas a presión.

Esto se debe a que se puede producir una deformación en la estructura de la sal que acerquen las cargas eléctricas presentes en ellas. Por lo tanto, se producen repulsiones electrostáticas entre las cargas eléctricas de los cristales de las sales binarias, capaces de ocasionar su rompimiento.

Nomenclatura

Las sales binarias iónicas o neutras son las más numerosas. Se les representan con la fórmula MX, donde M representa el elemento metálico, y X al elemento no metálico, y se nombran en las formas siguientes:

Forma tradicional

Primero se coloca la raíz del elemento no metal, agregándole el sufijo “uro”, seguido de la palabra “de” y del nombre de metal. Si el metal tiene una sola valencia se coloca simplemente el nombre del metal tal cual. Por ejemplo, la sal de fórmula KBr se nombra bromuro de potasio.

Pero si el metal tiene dos valencias se le suele cambiar el nombre del metal por su raíz latina y se añade el sufijo “oso” a la raíz del metal. Si está presente en el metal la valencia mayor, se utiliza el sufijo “ico”, y se suprime además la preposición “de”.

Ejemplo: en el FeCl₂ la valencia del hierro es +2, por lo que se nombra como cloruro ferroso. Mientras, en el FeCl₃ la valencia del hierro es +3, entonces el compuesto es nombrado como cloruro férrico.

Sistemática

Primero se coloca un prefijo numérico que puede ser di, tri, tetra, etc., el cual indica el número de átomos del elemento no metálico en la sal binaria, seguido de la raíz del nombre del no metal con el sufijo “uro”. Luego se coloca la preposición “de” seguido de un prefijo numérico y el nombre del metal.

Ejemplo: al compuesto de la fórmula AlCl₃ se le nombra como tricloruro de aluminio.

Stock

Primero se coloca la raíz del nombre del no metal seguida del sufijo “uro”. A continuación se coloca la preposición “de” y luego se añade el nombre del metal. Al final del nombre del metal se coloca entre paréntesis y en números romanos su valencia o estado de oxidación.

Ejemplo: la sal CuCl₂ se nombra como cloruro de cobre (II).

Nomenclatura de sales binarias moleculares

Las sales binarias moleculares se representan con la fórmula molecular X_aY_b, donde:

• X representa el elemento no metálico menos electronegativo.
• Y representa el elemento más electronegativo.
• Los subíndices a y b representan las valencias de los elementos no metálicos.

Nomenclatura sistemática

Primero se coloca un prefijo numérico, si lo hubiese, seguido de la raíz del elemento no metálico más electronegativo, agregándosele el sufijo “uro”. A continuación se coloca la preposición “de” seguido de un prefijo numérico y el nombre del elemento no metálico menos electronegativo.

La sal binaria molecular PCl₃ se nombra como tricloruro de fósforo.

¿Cómo se forman las sales binarias?

Las sales binarias iónicas pueden formarse por una reacción de neutralización entre un ácido y un hidróxido. Por ejemplo, el cloruro de potasio puede formarse de la reacción del ácido clorhídrico (HCl) con el hidróxido de potasio (KOH), adicionalmente se produce una molécula de agua:

HCl   +    KOH   →  KCl      +     H₂O

Los metales, especialmente los pertenecientes al grupo de los metales alcalinos, pueden reaccionar directamente con los gases de los elementos no metálicos electronegativos para formar sales binarias iónicas.

Al evaporarse el disolvente de una solución por las altas temperaturas, puede producirse un aumento de la concentración de los componentes de las sales binarias iónicas, lo que favorece su interacción y el proceso de nucleación; es decir, la formación de enlaces iónicos, proceso que lleva a la formación de los cristales de las sales binarias iónicas.

Ejemplos de sales binarias

Sales binarias iónicas

• NaCl: cloruro de sodio
• NaBr: bromuro de sodio
• NaI: yoduro de sodio
• NaF: fluoruro de sodio
• Na₂S: sulfuro de sodio
• Na₃P: nitruro de sodio
• LiF: fluoruro de litio
• LiBr: bromuro de litio
• Li₂S: sulfuro de litio
• Li₃N: nitruro de litio
• CuF: fluoruro de cobre
• CuF₂: difluoruro de cobre
• CuBr: bromuro de cobre
• Cu₂S: sulfuro de dicobre
• Cu₃N: nitruro de tricobre
• PbS: sulfuro de plomo
• FeF₃: trifluoruro de hierro
• FeF₂: difluoruro de hierro
• FeCl₃: tricloruro de hierro
• PbF₄: tetrafluoruro de plomo
• PbS₂: disulfuro de plomo
• AlCl₃: tricloruro de aluminio
• AlN: nitruro de aluminio
• AlP: fosfuro de aluminio
• MgCl₂: dicloruro de magnesio
• MgF₂: difluoruro de magnesio
• CaCl₂: dicloruro de calcio
• CaF₂: difluoruro de calcio
• CaS: sulfuro de calcio
• K₂S: sulfuro de dipotasio
• KCl: cloruro de potasio
• K₃N: nitruro de potasio

Sales binarias moleculares o volátiles

• BCl₃: tricloruro de boro
• CS₂: disulfuro de carbono
• PCl₃: tricloruro de fósforo
• CCl₄: tetracloruro de carbono

Referencias

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgánica. (Cuarta edición). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 de agosto de 2020). Ionic Compound Properties, Explained. Recuperado de: thoughtco.com
4. Wikipedia. (2021). Ionic compound. Recuperado de: en.wikipedia.org
5. Ed Vitz et al. (05 de noviembre de 2020). Binary Ionic Compounds and Their Properties. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org