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Física y Química 3.º ESO · Hidruros metálicos y compuestos del hidrógeno con no metales

Hidruros de metales con un solo número de oxidación

Objetivo: Al terminar, sabrás formular y nombrar los hidruros de los metales que tienen un solo número de oxidación (NaH, CaH₂, AlH₃), sabiendo que en ellos el hidrógeno actúa con −1.

Explicación

Hidruros metálicos

Un hidruro metálico es un compuesto binario de un metal con el hidrógeno. Lo especial es que aquí el hidrógeno actúa con número de oxidación $-1$ (es el ion hidruro, $\text{H}^{-}$ ), porque el metal cede electrones con facilidad.

Cómo se formulan

El metal a la izquierda y el hidrógeno a la derecha. Como el H tiene $-1$ , el número de H es igual al número de oxidación del metal:

$\text{M}^{n+} \;+\; n\ \text{H}^- \;\rightarrow\; \text{MH}_n$

Metal (n.º de oxidación)	Fórmula
sodio ( $+1$ )	$\text{NaH}$
calcio ( $+2$ )	$\text{CaH}_2$
aluminio ( $+3$ )	$\text{AlH}_3$

Cómo se nombran

Con número de oxidación (Stock): hidruro de + metal. Si el metal solo tiene un número de oxidación, no hace falta ponerlo: $\text{CaH}_2$ es hidruro de calcio.
Con prefijos: se cuentan los hidrógenos: $\text{CaH}_2$ es dihidruro de calcio; $\text{AlH}_3$ , trihidruro de aluminio; $\text{NaH}$ , hidruro de sodio.

Metales con un solo número de oxidación: Li, Na, K ( $+1$ ); Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn ( $+2$ ); Al ( $+3$ ).

Puntos clave

Hidruro metálico = metal + hidrógeno; el H actúa con $-1$ .
Fórmula $\text{MH}_n$ : hay tantos H como indica el número de oxidación del metal.
Stock: hidruro de calcio (sin número romano si el metal solo tiene uno).
Prefijos: dihidruro de calcio, trihidruro de aluminio.

Errores frecuentes

ErrorEscribir el hidrógeno delante: HNa, H₂Ca.
Cómo corregirloEn los hidruros metálicos el metal va a la izquierda: $\text{NaH}$ , $\text{CaH}_2$ .
ErrorPoner número romano a metales que solo tienen uno: «hidruro de calcio(II)».
Cómo corregirloSi el metal tiene un único número de oxidación, se omite: hidruro de calcio.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. Formular paso a paso procedimiento
Formula y nombra con prefijos el hidruro de potasio, el hidruro de magnesio y el hidruro de aluminio. (K $+1$ , Mg $+2$ , Al $+3$ ; H $-1$ .)

Resolución
El número de H es el número de oxidación del metal:
- K $+1$ → $\text{KH}$ : hidruro de potasio.
- Mg $+2$ → $\text{MgH}_2$ : dihidruro de magnesio.
- Al $+3$ → $\text{AlH}_3$ : trihidruro de aluminio.
Comprobación: $(+2) + 2 \cdot (-1) = 0$ en $\text{MgH}_2$ ; $(+3) + 3 \cdot (-1) = 0$ en $\text{AlH}_3$ .
Ejemplo 2. Guardar hidrógeno en un sólido situación real (con cálculo)
Para usar el hidrógeno como combustible en vehículos hay que almacenarlo de forma segura. Una idea que se investiga es guardarlo dentro de un sólido, el hidruro de magnesio. a) Escribe su fórmula. b) Con las masas atómicas Mg = 24,3 u y H = 1 u, calcula qué porcentaje de la masa del hidruro es hidrógeno.

Resolución
a) Mg $+2$ y H $-1$ → $\text{MgH}_2$ (hidruro de magnesio o dihidruro de magnesio).

b) Masa de la fórmula: $24{,}3 + 2 \cdot 1 = 26{,}3$ u. Porcentaje de hidrógeno: $\frac{2}{26{,}3} \cdot 100 \approx 7{,}6\ \%$ Es decir, 1 kg de hidruro guarda unos 76 g de hidrógeno.

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
Formula: a) hidruro de litio; b) hidruro de bario; c) hidruro de cinc; d) trihidruro de aluminio. (Li $+1$ ; Ba, Zn $+2$ ; Al $+3$ .)

Ver solución
a) $\text{LiH}$ ; b) $\text{BaH}_2$ ; c) $\text{ZnH}_2$ ; d) $\text{AlH}_3$
Metal a la izquierda y tantos H como su número de oxidación.
2. Fácil
Nombra de las dos formas (Stock y prefijos): a) $\text{NaH}$ ; b) $\text{CaH}_2$ ; c) $\text{SrH}_2$ .

Ver solución
a) hidruro de sodio (las dos formas coinciden); b) hidruro de calcio / dihidruro de calcio; c) hidruro de estroncio / dihidruro de estroncio
Como estos metales tienen un único número de oxidación, en Stock no se pone el número romano; con prefijos se cuentan los H.
3. Media
El hidruro de calcio reacciona con el agua y desprende hidrógeno; por eso se ha usado para inflar globos meteorológicos lejos de un laboratorio:

$\text{CaH}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + 2\,\text{H}_2$

a) ¿Qué número de oxidación tiene el hidrógeno en el $\text{CaH}_2$ , en el $\text{H}_2\text{O}$ y en el $\text{H}_2$ ? b) Comprueba que la reacción está ajustada.

Ver solución
a) $-1$ , $+1$ y $0$ . b) Sí: 1 Ca, 6 H y 2 O a cada lado.
a) En un hidruro metálico el H tiene $-1$ ; con el oxígeno, $+1$ ; en la sustancia simple, 0. b) Izquierda: Ca 1; H $2 + 2 \cdot 2 = 6$ ; O 2. Derecha: Ca 1; H $2 + 2 \cdot 2 = 6$ ; O 2.

Para practicar más

1. Fácil
Completa la tabla (K $+1$ ; Be, Mg $+2$ ; Al $+3$ ):

Fórmula Nombre de Stock Nombre con prefijos

$\text{KH}$

hidruro de magnesio

dihidruro de berilio

$\text{AlH}_3$

Ver solución
$\text{KH}$ : hidruro de potasio (igual con prefijos). $\text{MgH}_2$ : hidruro de magnesio, dihidruro de magnesio. $\text{BeH}_2$ : hidruro de berilio, dihidruro de berilio. $\text{AlH}_3$ : hidruro de aluminio, trihidruro de aluminio.
Tantos H como el número de oxidación del metal; en Stock sin número romano porque cada metal tiene uno solo.
2. Media
Un alumno ha escrito: «HK, hidruro de potasio(I)» y «CaH, hidruro de calcio». Corrige los dos errores de cada uno.

Ver solución
$\text{KH}$ , hidruro de potasio. $\text{CaH}_2$ , hidruro de calcio (o dihidruro de calcio).
El metal va a la izquierda y no se pone número romano si el metal tiene uno solo. El calcio tiene $+2$ , así que lleva 2 H.
3. Media
El litio arde en hidrógeno y forma hidruro de litio: $2\,\text{Li} + \text{H}_2 \rightarrow 2\,\text{LiH}$ . a) ¿Por qué el hidruro de litio tiene un solo H? b) ¿Qué número de oxidación tiene el H en el $\text{H}_2$ y en el $\text{LiH}$ ?

Ver solución
a) Porque el litio tiene número de oxidación $+1$ y el H, $-1$ . b) 0 en $\text{H}_2$ y $-1$ en $\text{LiH}$ .
a) $(+1) + (-1) = 0$ → un H por cada Li. b) En una sustancia simple el número de oxidación es 0; en un hidruro metálico el H tiene $-1$ .

Fórmula	Nombre de Stock	Nombre con prefijos
$\text{KH}$
	hidruro de magnesio
		dihidruro de berilio
$\text{AlH}_3$