Hidróxidos QUÍM.

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Química

Generalidades. Son compuestos químicos (v.) que contienen grupos hidroxilo (OH). Derivan tanto de los elementos metálicos como de los no metálicos. Sin embargo, en general únicamente se consideran como h. los compuestos metálicos oxhidrílicos que se comportan como bases fuertes o débiles (v. ÁCIDOS l). Sus propiedades y comportamiento dependen principalmente del carácter del metal unido al grupo hidróxilo, pero de acuerdo con su posición en el Sistema periódico (v. ELEMENTOS Químicos l) hay grupos de metales cuyos h. presentan claras analogías. Así, los de los metales alcalinos y alcalinotérreos son bases fuertes, mientras que los de aluminio, cinc, cromo, hierro y otros metales de transición dan lugar a h. anfóteros, es decir, que se comportan como ácidos o como bases, según el medio en que se encuentren.

Hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos. Los metales ligeros (litio, sodio, potasio, calcio), cuando se ponen en contacto con el agua, producen una reacción violenta, en especial el sodio y el potasio, obteniéndose sus h. y desprendiéndose hidrógeno rápidamente:2Na+2H20=2NaOH+H2; Ca + 2H20 =Ca(OH)2 + H2.

Las disoluciones (v.) acuosas o las suspensiones de estos h. de los metales ligeros presentan propiedades comunes y típicas de las bases fuertes: son viscosas, colorean de azul el papel de tornasol, con fenolftaleína dan coloración roja intensa, y poseen un sabor "cáustico" como de lejía.

Los h. de sodio y potasio son productos químicos industriales que se pueden obtener en gran escala por varios ’ procedimientos (v. ÁLCALIS, FABRICACIÓN DE). En el laboratorio, se pueden obtener puros por un procedimiento sencillo: en un desecador se coloca un recipiente perforado en el que se depositan unos trozos de sodio o potasio y el fondo del desecador se cubre con una pequeña capa de agua. El vapor de agua que se desprende del fondo reacciona con el metal, formándose una solución muy concentrada de h. que va goteando al fondo hasta que todo el metal se transforma en sosa o potasa. El proceso es lento, por lo que no hay peligro de accidente, y el hidrógeno que se desprende en la reacción sale por una válvula instalada en la parte superior del desecador, evitando de esta forma la entrada de aire.

Los h. de sodio y potasio son incoloros, muy solubles en agua, son higroscópicos (fijan la humedad de la atmósfera rápidamente por lo que pueden ser empleados como agentes desecantes), absorben igualmente el dióxido de carbono produciéndose la carbonatación correspondiente; sus disoluciones acuosas son fuertemente básicas y pueden ser empleadas como agentes de hidrólisis (v.) de gran eficacia. Tienen gran aplicación en el laboratorio y a escala industrial, sobre todo en las industrias textiles, de celulosa, de jabonería, de colorantes, y de resinas yfibras sintéticas. Los h. de otros metales alcalinos como el rubidio y cesio son mucho menos importantes.

Los derivados hidroxilados de los metales alcalinotérreosBe(OH)2, Mg(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2 y Ba(OH)2 no se pueden preparar satisfactoriamente por electrólisis de las disoluciones acuosas de sus haluros, pero sí por hidratación de sus óxidos. El h. de berilio tiene poca importancia práctica; es el menos básico de todos, incluso actúa como un ácido frente a disoluciones concentradas de álcalis. El Mg(OH)2 se prepara normalmente por precipitación a partir de disoluciones de sales de magnesio, p. ej.:SO4M9+ 2Na0H =Mg(OH)2+ SO4Na2.

Es básico y poco soluble en agua (3.10-° moles/l. a 200C), de tal forma que la disolución saturada hace tan pequeña la concentración de iones OH- que puede beberse sin peligro; y se venden suspensiones acuosas de Mg(OH)2 con el nombre de "lechada de magnesia", que se usan para disminuir la acidez gástrica y como laxantes.

El h. cálcico se obtiene con gran facilidad si se hace reaccionar óxido de calcio con agua: CaO+H20=Ca(OH)2.

La reacción es exotérmica y se desprende calor suficiente para que parte del agua adicionada se transforme en vapor de agua. Al óxido de calcio se le denomina vulgarmente cal, y al h. cal apagada. Si en la anterior reacción se añade exceso de agua, se obtiene una papilla espesa denominada "lechada de cal". El "agua de cal" es una disolución saturada de Ca(OH)2 obtenida por filtración de las partículas sólidas en suspensión. El Ca(OH)2, como los h. alcalinos, absorbe el dióxido de carbono, produciéndose carbonatación:Ca(OH)2+ C02= C03Ca + HP.

Éste es el fundamento del empleo del mortero de cal, mezcla que se hace con cal apagada, arena y agua, que endurece merced al C02 del aire, cediendo agua de acuerdo con la reacción anterior, y el carbonato cálcico que se obtiene con la arena adicionada forma una masa sólida compacta.

El h. de estroncio se obtiene al tratar el óxido con agua:SrC + H2O = Sr(OH )2.

Es medianamente soluble en agua, dando lugar a disoluciones básicas. Se emplea en la refinación del azúcar. Al combinarse el monóxido de bario (Ba0) con el agua, resulta el h. de bario Ba(OH)2, que es el más soluble de todos los h. alcalinotérreos (2,2. 10-1 moles/l. a 20° C), y, por tanto, sus soluciones son las que poseen mayor carácter básico, de tal forma que la disolución saturada, que se conoce con el nombre de "agua de barita" es considerada como una base fuerte.

Existen un gran número de metales y algunos no metales cuyos hidróxidos son anfóteros. Se pueden liberar de disoluciones acuosas de sus sales mediante la adición de ácidos o bases de acuerdo con su carácter, precipitando como compuestos no cristalinos, voluminosos, de aspecto de gelatina, y con un gran contenido en agua. Ejemplos característicos sonAl(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3, Fe(OH)3, y otras muchas sustancias. Estos precipitados no cristalinos no constituyen estructuras estables; con el tiempo, sufren transformaciones (aunque en algunos casos resulten extraordinariamente lentas) consistentes, generalmente, en una pérdida paulatina de volumen con disminución de su contenido en agua y evolucionando al mismo tiempo a estados de menor energía, más estables. Así, p. ej., un h. de aluminio recientemente precipitado se disuelve fácilmente en ácidos y álcalis, mientras que si ha estado cierto tiempo en reposo no se disuelve en estos reactivos a no ser que se aumente la concentración de ellos o incluso se calienten hasta ebullición. Este proceso espontáneo de transformación se conoce como "envejecimiento de geles", y el producto final suele ser en la mayoría de los casos un óxido o un h. cristalino de fórmula y estructura definidas. El comportamiento de esta clase de compuestos, de gran importancia tecnológica por su aplicación en procesos de catálisis (v.) y adsorción, ha planteado el problema de conocer la estructura y constitución de estos geles según la forma en que el agua se combina física o químicamente en los mismos.

Desde un punto de vista químico, muchas de estas sustancias no son exactamente h. ni óxidos hidratados (oxihidratos) sino que se trata de sustancias "acuosas". Mediante experiencias de deshidratación se pueden apreciar analogías en el comportamiento de tres grupos definidos de estos compuestos. En un primer grupo el envejecimiento se produce en dirección hacia el óxido y agua. Se trata, por tanto, claramente, de oxihidratos, a los cuales pertenecen los oxihidratos de cobre, plata y mercurio monovalentes, los del talio, arsénico y antimonio trivalentes, silicio, titanio, circonio, estaño y otros tetravalentes. Algunos envejecen muy lentamente, como los oxihidratos de silicio, titanio, circonio o estaño, mientras que otros lo hacen con extraordinaria rapidez, evolucionando hacia el óxido como es el caso de los oxihidratos de plata, mercurio divalente y arsénico trivalente. En el segundo grupo se encuentran geles que envejecen con mayor o menor rapidez hacia agua y el h. cristalino. Algunos geles de este tipo, como son los h. de hierro (II), níquel, cobalto, cobre, manganeso y algunos otros metales, el proceso de envejecimiento se produce muy rápidamente y es difícil separar precipitados sin mezcla de productos cristalinos. Es como si las partículas coloidales se uniesen en alguna extensión para formar pequeños cristales que van creciendo a expensas de las pequeñas partículas en suspensión (v. COLOIDES). Incluso es posible que durante este proceso la formación de cristales de distinta estructura dé lugar a sustancias perfectamente diferenciables, como es el caso del h. de aluminio trivalente y del cinc. En otros, puede observarse que inicialmente se forma un h. definido cristalino, el cual sufre una transformación posterior en óxido y agua. Volviendo al caso del gel de Al(OH)3, describiremos los factores que pueden intervenir en sus transformaciones. Este gel, al dejarlo bajo agua fría, da lugar, por deshidratación intramolecular, a un producto cristalino de estructura rómbica, la bohemita0Al , OHla cual se transforma a continuación en la bayerita A1(OH)3 trigonal, y ésta, a su vez, evoluciona lentamente para transformarse en hidrargilita monoclínica, cuya fórmula es asimismo Al(OH)3. Al aumentar la temperatura, se produce la deshidratación y se forma el óxido de aluminio--/, cristal de estructura cúbica. Este proceso viene condicionado por varios factores, como son la temperatura, el tipo de sal primaria que dio lugar al h., y, muy especialmente, la concentración de iones H- - y OH-, es decir, el pH (v.). En la naturaleza se encuentran todas estas variedades de hidratos de aluminio por lo que el desarrollo de los estudios de envejecimiento ha podido suministrar información sobre las condiciones que pudieron existir en la formación de los yacimientos de hidrargilita, bayerita, bohemita, y de otros oxhidratos e h. En el tercer grupo, finalmente, se encuentran los h. que al permanecer en reposo no se transforman en ninguna sustancia cristalina de estructura comprpbable; tal ocurre con los precipitados de h. de cromo (III), de niobio (V), y de tántalo (V).

Un h. muy conocido y de gran importancia en todos los campos de la Química general es el h. amónico, NH40H. Es considerado una base débil y como tal es empleado. En realidad, se habla del NH40H como de un h., y verdaderamente la agrupación NH40H se comporta como tal; sin embargo, hoy se conoce que el h. amónico no puede considerarse como una entidad química aislable. Cuando se diluye amoniaco (v.) en el agua hay una reacción que cumple con la ecuación:NH3+1120 r-- NH4++OH-,y esta disolución acuosa de amoniaco es lo que se denomina h. amónico, procediendo el nombre de una época en que se pensó que la molécula NH40H se forma en grandes cantidades durante la reacción, pero actualmente se sabe que tal molécula no existe y que la situación verdadera es la que se representa mediante la ecuación anterior., La formación del ion complejo NH4+, desplaza el equilibrio entre las moléculas de agua y sus iones,21120 -- 1130++OH-,y al restablecerse de nuevo, la concentración de iones OH- es superior a la de los iones hidronio H30+, y la disolución resulta básica. Éste es el fundamento de la utilización del h. amónico como suministrador de un medio básico y concretamente como dador de grupos OH-.

Otras sustancias que poseen grupos -OH y no son rigurosamente h. en el sentido de los compuestos inorgánicos que hemos descrito, y que por ello no hemos estudiado, son los derivados hidroxilados de moléculas orgánicas (V. ALCOHOLES; FENOLES).

V. t.: ÁciDos I; ELEMENTOS OUíMICOS III y IV.

C. MENDOZA OCHARAN.

BIBL.: J. A. BABOR y J. IBARZ, Química general moderna, Barcelona 1970; E. HUTCHINSON, Química. Los elementos y sus reacciones, Barcelona 1960; G. JANDER y H. SPANDAU, Química inorgánica y general, Barcelona 1965; T. MOELLER, Química inorgánica, Barcelona 1961; J. KLEINBERG y OTROS, Química inorgánica, Barcelona 1970.