Formulación y nomenclatura de hidruros: metálicos y volátiles

Hidruros: Cuando el hidrógeno muestra su doble personalidad

El hidrógeno es el elemento más simple y abundante del universo, pero tiene una particularidad química fascinante: puede comportarse como un metal que pierde electrones (H⁺) o como un no metal que gana electrones (H⁻). Esta dualidad da lugar a dos familias completamente diferentes de compuestos: los hidruros metálicos (como NaH, donde H actúa como no metal) y los hidruros volátiles (como CH₄, donde H actúa como metal). Descifrar esta dualidad es clave para dominar la formulación química.

🎯 En este post aprenderás: La diferencia fundamental entre hidruros metálicos y volátiles, cómo formularlos correctamente según el comportamiento del hidrógeno, sistemas de nomenclatura específicos para cada tipo, y propiedades sorprendentes de estos compuestos.

🔍 ¿Qué son los hidruros?

🧪 Compuestos binarios con hidrógeno

Los hidruros son compuestos binarios formados por la combinación de hidrógeno con cualquier otro elemento (excepto los gases nobles). La clave está en que el hidrógeno puede presentar dos comportamientos diferentes:

🤔 La dualidad del hidrógeno

H⁺

Como METAL

Nox: +1
Pierde 1 e⁻
Ej: HCl, H₂O, CH₄

↔

H⁻

Como NO METAL

Nox: -1
Gana 1 e⁻
Ej: NaH, CaH₂, LiH

🎭 Analogía del actor con dos papeles

Imagina al hidrógeno como un actor que puede interpretar dos papeles completamente diferentes:

Papel A

«El Protagonista»
En hidruros volátiles
H actúa como metal
Nox: +1

Mismo Actor

HIDRÓGENO
Elemento 1
Configuración: 1s¹
Puede ganar o perder e⁻

Papel B

«El Antagonista»
En hidruros metálicos
H actúa como no metal
Nox: -1

⚖️ Clasificación de los hidruros

🧪 Dos familias con propiedades opuestas

HIDRUROS METÁLICOS

Formados por: Metal + Hidrógeno (como H⁻)
Nox del H: -1 (excepción a la regla)
Ejemplos: NaH, CaH₂, AlH₃
Propiedades: Sólidos iónicos, básicos
Con agua: Producen H₂ gas + hidróxido
Fórmula general: MH_n (n = valencia metal)

HIDRUROS VOLÁTILES

Formados por: No metal + Hidrógeno (como H⁺)
Nox del H: +1 (regla general)
Ejemplos: CH₄, NH₃, H₂S, HCl
Propiedades: Gases/líquidos, moleculares
Con agua: Algunos forman ácidos
Nomenclatura: No se llaman «hidruros» tradicionalmente

💡 ¿Cómo saber qué tipo es?

Regla rápida: Si el otro elemento está a la izquierda de la línea escalonada en la tabla periódica → hidruro metálico (H: -1). Si está a la derecha → hidruro volátil (H: +1). Excepción: los metales de transición pueden formar ambos tipos.

📐 Formulación de hidruros metálicos

🎯 Método para hidruros metálicos (H con Nox -1)

🔢 ALGORITMO DE FORMULACIÓN

Paso 1: Identificar metal y su valencia
Paso 2: Asignar valencias: H siempre -1 en hidruros metálicos
Paso 3: Cruzar valencias (sin signos)
Paso 4: Simplificar si es posible
Paso 5: Escribir fórmula: Metal primero, H después

Ejemplo 1: Hidruro de sodio (Na + H)

Valencias: Na (+1), H (-1) ¡Ojo! H es -1 aquí
Cruzar: Na¹ H¹ → Na₁H₁
Simplificar: NaH (los 1 no se escriben)
Fórmula: NaH

Comprobación: Na⁺ + H⁻ → NaH ✓
Reacción con agua: NaH + H₂O → NaOH + H₂↑ (gas hidrógeno)

Ejemplo 2: Hidruro de calcio (Ca + H)

Valencias: Ca (+2), H (-1)
Cruzar: Ca² H¹ → Ca₁H₂
Simplificar: CaH₂ (ya simplificado)
Fórmula: CaH₂

Comprobación: Ca²⁺ + 2H⁻ → CaH₂ ✓
Reacción con agua: CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂↑

Ejemplo 3: Hidruro de aluminio (Al + H)

Valencias: Al (+3), H (-1)
Cruzar: Al³ H¹ → Al₁H₃
Simplificar: AlH₃ (ya simplificado)
Fórmula: AlH₃

Comprobación: Al³⁺ + 3H⁻ → AlH₃ ✓
Nota: AlH₃ es más covalente que iónico, pero sigue la misma regla de formulación.

📝 Nomenclatura de hidruros metálicos

🧪 Sistemas de nomenclatura para hidruros metálicos

Sistema	Fórmula general	Ejemplos	Observaciones
Tradicional	Hidruro [nombre metal] + sufijo	Hidruro sódico, Hidruro cálcico	Para metales con una valencia
Stock	Hidruro de [metal] (nº romano)	Hidruro de sodio, Hidruro de hierro(III)	Recomendada por IUPAC
Sistemática	[Prefijo]hidruro de [prefijo][metal]	Monohidruro de sodio, Dihidruro de calcio	Muy clara pero poco usada

🎯 Ejemplos de nomenclatura completa

Para metales con una sola valencia

Fórmula: Hidruro de [nombre del metal]

Ejemplos:
• NaH → Hidruro de sodio
• CaH₂ → Hidruro de calcio
• AlH₃ → Hidruro de aluminio

Para metales con varias valencias

Fórmula: Hidruro de [nombre del metal] (número romano)

Ejemplos:
• CuH → Hidruro de cobre(I)
• CuH₂ → No existe (Cu²⁺ formaría CuH₂ teórico)
• FeH₂ → Hidruro de hierro(II)
• FeH₃ → Hidruro de hierro(III)

🌪️ Hidruros volátiles (o hidruros de no metales)

🎯 Características especiales

No se nombran como «hidruros» tradicionalmente

Aunque químicamente son hidruros (compuestos binarios con H), los hidruros volátiles tienen nombres comunes establecidos que se usan preferentemente:

Fórmula	Nombre común	Nombre sistemático	Tipo
CH₄	Metano	Tetrahidruro de carbono	Hidrocarburo
NH₃	Amoníaco	Trihidruro de nitrógeno	Amina
H₂O	Agua	Monóxido de dihidrógeno	Óxido
HF	Fluoruro de hidrógeno	Fluorano	Haluro
HCl	Cloruro de hidrógeno	Clorano	Haluro
H₂S	Sulfuro de hidrógeno	Dihidruro de azufre	Sulfuro
PH₃	Fosfina	Trihidruro de fósforo	Fosfano
SiH₄	Silano	Tetrahidruro de silicio	Silano

Formulación de hidruros volátiles

Aquí el H tiene Nox = +1 (comportamiento metálico):

Determinar valencia del no metal con H
Cruzar valencias: H (+1) y no metal (valencia negativa)
Ejemplo: HCl → H⁺ Cl⁻ → HCl
Ejemplo: H₂S → H⁺ S²⁻ → H₂S
Ejemplo: NH₃ → H⁺ N³⁻ → NH₃

📊 Tabla resumen: Hidruros importantes

🧪 Hidruros metálicos comunes

Fórmula	Nombre Stock	Nombre tradicional	Metal (valencia)	Propiedades
LiH	Hidruro de litio	Hidruro lítico	Litio (+1)	Blanco, reacciona con agua
NaH	Hidruro de sodio	Hidruro sódico	Sodio (+1)	Base fuerte, reductora
KH	Hidruro de potasio	Hidruro potásico	Potasio (+1)	Más reactivo que NaH
CaH₂	Hidruro de calcio	Hidruro cálcico	Calcio (+2)	Secante, genera H₂
MgH₂	Hidruro de magnesio	Hidruro magnésico	Magnesio (+2)	Almacenamiento H₂
AlH₃	Hidruro de aluminio	Hidruro alumínico	Aluminio (+3)	Polímero, combustible
CuH	Hidruro de cobre(I)	Hidruro cuproso	Cobre (+1)	Inestable, rojo
FeH₂	Hidruro de hierro(II)	Hidruro ferroso	Hierro (+2)	Teórico, inestable

🧪 Hidruros volátiles comunes

Fórmula	Nombre común	Nombre sistemático	No metal	Propiedades
CH₄	Metano	Tetrahidruro de carbono	Carbono (-4)	Gas natural, combustible
NH₃	Amoníaco	Trihidruro de nitrógeno	Nitrogeno (-3)	Gas, base débil, fertilizante
H₂O	Agua	Monóxido de dihidrógeno	Oxígeno (-2)	Líquido vital, solvente
HF	Fluoruro de hidrógeno	Fluorano	Flúor (-1)	Ácido débil, corroe vidrio
HCl	Cloruro de hidrógeno	Clorano	Cloro (-1)	Ácido fuerte, digestivo
HBr	Bromuro de hidrógeno	Bromano	Bromo (-1)	Ácido fuerte
HI	Yoduro de hidrógeno	Yodano	Yodo (-1)	Ácido fuerte, reductor
H₂S	Sulfuro de hidrógeno	Dihidruro de azufre	Azufre (-2)	Gas, olor huevos podridos
PH₃	Fosfina	Trihidruro de fósforo	Fósforo (-3)	Gas, muy tóxico
SiH₄	Silano	Tetrahidruro de silicio	Silicio (-4)	Gas, pirofórico

⚗️ Propiedades y reacciones características

🎯 Hidruros metálicos: Bases fuertes y reductores

Reacción con agua (hidrólisis)

Todos los hidruros metálicos reaccionan con agua produciendo hidrógeno gas y el hidróxido correspondiente:

MH_n + nH₂O → M(OH)_n + nH₂↑

Ejemplos:
• NaH + H₂O → NaOH + H₂↑
• CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂↑
• AlH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3H₂↑

Como agentes reductores

Los iones H⁻ son reductores muy fuertes porque pueden donar electrones fácilmente:

H⁻ → ½H₂ + e⁻

Aplicación: En síntesis orgánica para reducir compuestos.
Ejemplo: LiAlH₄ (hidruro de litio y aluminio) es un reductor poderoso.

🎯 Hidruros volátiles: De gases tóxicos a moléculas vitales

Comportamiento ácido-base

Muchos hidruros volátiles en agua forman ácidos:

HCl(g) + H₂O(l) → H₃O⁺(ac) + Cl⁻(ac) → Ácido clorhídrico
H₂S(g) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(ac) + HS⁻(ac) → Ácido sulfhídrico (débil)
NH₃(g) + H₂O(l) ⇌ NH₄⁺(ac) + OH⁻(ac) → Base amoniacal (débil)

Estabilidad y toxicidad

La estabilidad disminuye al bajar en un grupo:
Grupo 15: NH₃ (estable) > PH₃ > AsH₃ > SbH₃ > BiH₃ (muy inestable)
Grupo 16: H₂O (estable) > H₂S > H₂Se > H₂Te (menos estable)
Grupo 17: HF > HCl > HBr > HI (más estable a menos estable)

⚠️ Casos especiales y excepciones

🎯 Hidruros complejos y boranos

Hidruros complejos (tetrahidruroaluminatos)

Algunos hidruros contienen iones poliatómicos con H:

LiAlH₄: Hidruro de litio y aluminio (tetrahidroaluminato de litio)
NaBH₄: Borohidruro de sodio (tetrahidroborato de sodio)
K[BH₄]: Tetrahidroborato de potasio

Estructura: [AlH₄]⁻ o [BH₄]⁻ como aniones complejos.

Boranos (hidruros de boro)

El boro forma una familia especial de hidruros con fórmulas extrañas:

B₂H₆: Diborano (6 átomos de H pero fórmula B₂H₆)
B₅H₉: Pentaborano(9)
B₁₀H₁₄: Decaborano(14)

Característica: Tienen enlaces de tres centros dos electrones (3c-2e).

Hidruros de metales de transición

Muchos metales de transición absorben H intersticialmente:

PdH_0.6: Hidruro de paladio (no estequiométrico)
TiH₂: Hidruro de titanio
ZrH₂: Hidruro de circonio

Aplicación: Almacenamiento de hidrógeno para celdas de combustible.

🧪 Ejercicios prácticos

Ejercicio 1: Formular hidruros

Formula los siguientes hidruros:

Hidruro de potasio
Hidruro de bario
Hidruro de hierro(III)
Hidruro de litio
Hidruro de plata

✅ Ver solución

Solución:

KH (K⁺ + H⁻ → KH)
BaH₂ (Ba²⁺ + 2H⁻ → BaH₂)
FeH₃ (Fe³⁺ + 3H⁻ → FeH₃, aunque inestable)
LiH (Li⁺ + H⁻ → LiH)
AgH (Ag⁺ + H⁻ → AgH, aunque inestable)

Ejercicio 2: Nombrar hidruros

Nombra los siguientes hidruros en sistema Stock:

NaH
CaH₂
AlH₃
CuH
MgH₂

Indica además si son hidruros metálicos o volátiles.

✅ Ver solución

Solución:

Hidruro de sodio – Metálico (H: -1)
Hidruro de calcio – Metálico (H: -1)
Hidruro de aluminio – Metálico (H: -1)
Hidruro de cobre(I) – Metálico (H: -1)
Hidruro de magnesio – Metálico (H: -1)

Ejercicio 3: Identificar tipo de hidruro

Para cada compuesto, indica si es hidruro metálico o volátil, y el Nox del H:

CH₄
NaH
H₂S
LiH
NH₃

✅ Ver solución

Solución:

CH₄: Volátil, H: +1 (C: -4)
NaH: Metálico, H: -1 (Na: +1)
H₂S: Volátil, H: +1 (S: -2)
LiH: Metálico, H: -1 (Li: +1)
NH₃: Volátil, H: +1 (N: -3)

Ejercicio 4: Reacciones de hidruros

Completa y balancea las reacciones:

NaH + H₂O →
CaH₂ + H₂O →
AlH₃ + H₂O →
KH + HCl →
LiH + O₂ (calor) →

✅ Ver solución

Solución:

NaH + H₂O → NaOH + H₂↑
CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂↑
AlH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3H₂↑
KH + HCl → KCl + H₂↑ (reacción ácido-base)
4LiH + O₂ → 2Li₂O + 2H₂ (combustión)

Ejercicio 5: Problema integrador

Se tiene un compuesto XH₃ que cumple:
1. Es un gas a temperatura ambiente
2. Tiene olor penetrante y es tóxico
3. En agua forma una solución básica débil
4. El elemento X está en el grupo 15
5. Su densidad es 0.77 g/L en condiciones normales

Preguntas:

¿Qué compuesto es XH₃?
¿Es hidruro metálico o volátil?
¿Qué Nox tiene el H en este compuesto?
Escribe su reacción con agua
Calcula su masa molar

✅ Ver solución

Solución:

Amoníaco (NH₃) – Grupo 15, gas, básico, olor penetrante
Hidruro volátil (no metal + H)
H: +1 (en hidruros volátiles, H actúa como metal)
NH₃(g) + H₂O(l) ⇌ NH₄⁺(ac) + OH⁻(ac)
Masa molar: N(14) + 3H(3) = 17 g/mol
Comprobación densidad: 17 g/mol ÷ 22.4 L/mol = 0.76 g/L ≈ 0.77 g/L ✓

🌍 Aplicaciones de los hidruros en la vida real

🔋 Almacenamiento de energía

Pilas de hidruro metálico (NiMH): Alternativa a pilas NiCd, menos tóxicas
Almacenamiento de hidrógeno: Para celdas de combustible (MgH₂, TiH₂)
Baterías recargables: Electrodos de hidruros en baterías alcalinas

🏭 En industria química

Agentes reductores: LiAlH₄ y NaBH₄ en síntesis orgánica e inorgánica
Catalizadores: Hidruros en hidrogenación de grasas y petróleo
Secantes: CaH₂ para eliminar trazas de agua en disolventes
Generación de H₂: NaH + agua para inflar salvavidas y globos

🔬 En investigación y tecnología

Semiconductores: Silano (SiH₄) para deposición de silicio amorfo
Superconductores: Hidruros metálicos a alta presión (H₃S, LaH₁₀)
Propulsión: Hidruros en combustible para cohetes
Medicina: NH₃ para refrigeración, HF para grabado de vidrio

⚠️ Errores comunes y cómo evitarlos

Error	Ejemplo incorrecto	Corrección	Regla
No distinguir tipo de hidruro	Llamar «hidruro» a HCl	HCl es cloruro de hidrógeno, no se nombra como hidruro	Hidruros metálicos: H con Nox -1
Error en Nox del H	Asignar H: +1 en NaH	En hidruros metálicos, H: -1	Regla: H es -1 con metales, +1 con no metales
Formulación incorrecta	Escribir NaH₂ para sodio	Na⁺ + H⁻ → NaH, no NaH₂	Cruzar valencias correctamente
Confundir con hidróxidos	Confundir NaH con NaOH	NaH es hidruro, NaOH es hidróxido (base)	-H = hidruro, -OH = hidróxido
Olvidar reactividad	Manejar NaH como inocuo	NaH reacciona violentamente con agua → peligro	Hidruros metálicos son reactivos
Nomenclatura tradicional incorrecta	Decir «hidruro férrico» sin especificar	Debe ser hidruro de hierro(III)	Usar números romanos para varias valencias

📖 Glosario de términos sobre hidruros

Término	Definición	Ejemplo
Hidruro metálico	Compuesto de metal con H donde H tiene Nox -1	NaH, CaH₂, LiH
Hidruro volátil	Compuesto de no metal con H donde H tiene Nox +1	CH₄, NH₃, H₂S
Hidruro complejo	Hidruro con anión poliatómico que contiene H	LiAlH₄, NaBH₄
Hidrólisis	Reacción con agua que produce H₂ gas	NaH + H₂O → NaOH + H₂↑
Hidrógeno nascente	Hidrógeno atómico recién formado, muy reactivo	Se genera en hidrólisis de hidruros
Borano	Hidruros de boro con fórmulas especiales	B₂H₆ (diborano)
Silano	Hidruros de silicio análogos a alcanos	SiH₄ (silano), Si₂H₆ (disilano)
Fosfina	Nombre común del PH₃ (hidruro de fósforo)	PH₃ gas tóxico
Hidruro iónico	Hidruro metálico con enlace predominantemente iónico	NaH, CaH₂
Hidruro covalente	Hidruro con enlace predominantemente covalente	CH₄, NH₃, H₂O

📚 Serie completa: Formulación y Nomenclatura Inorgánica

Domina toda la formulación química:

Valencia y número de oxidación – Conceptos fundamentales
Formulación de óxidos – Óxidos básicos y ácidos
Formulación de hidruros – ¡Estás aquí! Hidruros metálicos y volátiles
Formulación de hidróxidos – Bases o hidróxidos
Formulación de ácidos y sales – Ácidos oxácidos y sales

🔍 Reto de observación en productos químicos:

Busca hidruros: Pilas recargables NiMH (níquel-hidruro metálico).
Identifica amoníaco: Limpiadores (NH₃), refrigerantes.
Reconoce metano: Gas natural (CH₄), pantanos (gas de los pantanos).
Experimenta con cuidado: Tabletas efervescentes generan CO₂, no H₂. Los hidruros metálicos con agua generan H₂ (¡peligroso!).

Investiga: ¿Por qué el amoníaco (NH₃) huele fuerte pero el metano (CH₄) es inodoro?