- Característiques i propietats d'un oxácido
- grups hidroxils
- àtom central
- Sofre per l'àcid sulfúric
- força àcida
- Com es formen els oxoàcids?
- Exemples de formació
- oxàcids metàl·lics
- Nomenclatura
- Càlcul de la valència
- Nomenar l'àcid
- exemples
- Oxàcids de el grup dels halògens
- Oxàcids de el Grup VIA
- Oxàcids de l'bor
- Oxàcids de l'carboni
- Oxàcids de l'crom
- Oxàcids de l'silici
- referències
Un oxácido o oxoàcid és un àcid ternari compost d'hidrogen, oxigen i un element no metàl·lic que constitueix l'anomenat àtom central. Depenent de el nombre d'àtoms d'oxigen, i per tant, els estats d'oxidació de l'element no metàl·lic, poden formar diversos oxoàcids.
Aquestes substàncies són purament inorgàniques; però, el carboni pot formar un dels oxoàcids més coneguts: l'àcid carbònic, H 2 CO 3. Com la seva fórmula química demostra per si sola, posseeix tres àtoms d'O, un C i dues d'H
Font: Pxhere
Els dos àtoms d'H de l'H 2 CO 3 s'alliberen a l'mitjà de H +, el que explica les seves característiques àcides. Si s'escalfa una solució aquosa d'àcid carbònic desprendrà un gas.
Aquest gas és el diòxid de carboni, CO 2, una molècula inorgànica que s'origina en la combustió d'hidrocarburs i la respiració cel·lular. Si es tornés el CO 2 a l'recipient d'aigua, l'H 2 CO 3 tornaria a formar-se; per tant, el oxoàcid es forma quan reacciona certa substància amb l'aigua.
Aquesta reacció no només s'observa pel CO 2, sinó per a altres molècules covalents inorgàniques trucades òxids àcids.
Els oxoàcids presenten una vasta quantitat d'usos, els quals resulten difícils de descriure en forma general. La seva aplicació dependrà enormement de l'àtom central i del número d'oxígens.
Poden servir des de compostos per a síntesi de materials, fertilitzants i explosius, fins per a fins analítics o producció de begudes gasoses; com passa amb l'àcid carbònic i l'àcid fosfòric, H 3 PO 4, formant part de la composició d'aquestes begudes.
Característiques i propietats d'un oxácido
Font: Gabriel Bolívar
grups hidroxils
A la imatge superior es mostra una fórmula genèrica HEO per als oxoàcids. Com es pot veure, posseeix hidrogen (H), oxigen (O) i un àtom central (I); que per al cas de l'àcid carbònic, és el carboni, C.
L'hidrogen dels oxoàcids està usualment unit a un àtom d'oxigen i no a l'àtom central. L'àcid fosforós, H 3 PO 3, representa un cas particular on un dels hidrògens està enllaçat a l'àtom fòsfor; per tant, la seva fórmula estructural es representa millor com (OH) 2 OPH.
Mentre que per l'àcid nitrós, HNO 2, té un esquelet HON = O, pel que té un grup hidroxil (OH) que es dissocia per alliberar l'hidrogen.
Llavors una de les principals característiques d'un oxácido no és només que posseeix oxigen, sinó que a més aquest s'hagi com un grup OH.
D'altra banda, alguns oxoàcids posseeixen el que s'anomena un grup oxo, E = O. En el cas de l'àcid fosforós, té un grup oxo, P = O. No tenen àtoms d'H, de manera que "no són responsables" de l'acidesa.
àtom central
L'àtom central (I) pot o no ser un element electronegatiu, depenent de la seva ubicació en el bloc p de la taula periòdica. D'altra banda, l'oxigen, element lleugerament més electronegatiu que el nitrogen, atreu els electrons de l'enllaç OH; permetent així l'alliberament de l'ió H +.
I està per tant enllaçat a grups OH. A l'alliberar-se un ion H + es produeix la ionització de l'àcid; és a dir, adquireix una càrrega elèctrica, que en el seu cas és negativa. Un oxácido podrà alliberar tants ions H + com a grups OH tingui en la seva estructura; i com més hi hagi, més gran serà la càrrega negativa.
Sofre per l'àcid sulfúric
L'àcid sulfúric, polipròtic, té com a fórmula molecular H 2 SO 4. Aquesta fórmula també es pot escriure de la forma següent: (OH) 2 SO 2, per recalcar que l'àcid sulfúric té dos grups hidroxils units a l'sofre, el seu àtom central.
Les reaccions del seu ionització són:
H 2 SO 4 => H + + HSO 4 -
Després s'allibera el segon H + de el grup OH restant, de manera més lenta fins al punt de poder establir un equilibri:
HSO 4 - <=> H + + SO 4 2-
La segona dissociació és més dificultosa que la primera, ja que ha de separar-se una càrrega positiva (H +) d'una càrrega doblement negativa (SO 4 2-).
força àcida
La força de gairebé tots els oxoàcids que tenen el mateix àtom central (no metall), augmenta amb l'increment de l'estat d'oxidació de l'element central; el qual al seu torn es relaciona directament amb l'increment de l'nombre d'àtoms d'oxigen.
Per exemple, es mostren tres sèries de oxoàcids les forces d'acidesa estan ordenades de menor a major:
H 2 SO 3 <H 2 SO 4
HNO 2 <HNO 3
HClO <HClO 2 <HClO 3 <HClO 4
En la majoria dels oxoàcids que tenen elements diferents amb el mateix estat d'oxidació, però pertanyents a el mateix grup de la taula periòdica, la força d'acidesa augmenta en forma directa amb l'electronegativitat de l'àtom central:
H 2 Seu 3 <H 2 SO 3
H 3 PO 4 <HNO 3
HBrO 4 <HClO 4
Com es formen els oxoàcids?
Com es va esmentar a del principi, els oxoàcids es generen quan certes substàncies, anomenades òxids àcids, reaccionen amb l'aigua. S'explicarà això utilitzant el mateix exemple de l'àcid carbònic.
CO 2 + H 2 O <=> H 2 CO 3
Òxid àcid + aigua => oxácido
El que passa és que la molècula d'H 2 O s'uneix covalentment amb la de CO 2. Si s'elimina l'aigua mitjançant calor, es desplaça l'equilibri a la regeneració de l'CO 2; és a dir, una beguda gasosa calenta perdrà més aviat la seva sensació efervescent que una freda.
D'altra banda, els òxids àcids es formen quan reacciona un element no metàl·lic amb l'aigua; tot i que, més precisament, quan l'element reaccionant forma un òxid amb caràcter covalent, la dissolució en aigua genera ions H +.
Ja s'ha dit que els ions H + són producte de la ionització de l'oxácido resultant.
Exemples de formació
L'òxid clórico, Cl 2 O 5, reacciona amb l'aigua per donar l'àcid clórico:
Cl 2 O 5 + H 2 O => HClO 3
El òxid sulfúric, SO 3, reacciona amb l'aigua per formar l'àcid sulfúric:
SO 3 + H 2 O => H 2 SO 4
I l'òxid peryódico, I 2 O 7, reacciona amb l'aigua per formar el àcid periòdic:
I 2 O 7 + H 2 O => HIO 4
A més d'aquests mecanismes clàssics per a la formació d'oxoàcids, hi ha altres reaccions amb la mateixa finalitat.
Per exemple, el triclorur de fòsfor, PCl 3, reacciona amb l'aigua per a produir l'àcid fosforós, un oxácido, i l'àcid clorhídric, un àcid halohídrico.
PCl 3 + 3H 2 O => H 3 PO 3 + HCl
I el pentaclorur de fòsfor, PCl 5, reacciona amb l'aigua per donar l'àcid fosfòric i l'àcid clorhídric.
PCl 5 + 4 H 2 O => H 3 PO 4 + HCl
oxàcids metàl·lics
Alguns metalls de transició formen òxids àcids, és a dir, es dissolen en l'aigua per donar oxàcids.
L'òxid de manganès (VII) (anhidre permangánico) Mn 2 O 7 i l'òxid de crom (VI) són els exemples més comuns.
Mn 2 O 7 + H 2 O => Hmno 4 (àcid permangánico)
CrO 3 + H 2 O => H 2 CrO 4 (àcid cròmic)
Nomenclatura
Càlcul de la valència
Per anomenar correctament un oxácido ha de començar amb determinar la valència o nombre d'oxidació de l'àtom central E. Partint de la fórmula genèrica HEO, es considera el següent:
-El O té valència -2
-La valència dels H és +1
Amb això en ment, el oxácido HEO és neutre, de manera que la suma de les càrregues de les valències ha de ser igual a zero. Així, es té la següent suma algebraica:
-2 + 1 + E = 0
E = 1
Per tant, la valència d'E és +1.
Després s'ha de recórrer a les valències possibles que pot tenir E. Si entre els seus valències estan els valors +1, +3 i +4, I llavors "treballa" amb la seva menor valència.
Nomenar l'àcid
Per nomenar HEO es comença cridant àcid, seguit del nom d'E amb els sufixos -ic, si treballa amb la major valència, o -ós, si treballa amb la menor valència. Quan hi ha tres o més, es recorre als prefixos hipo- i per- per referir-se a la menor i major de les valències.
Així, HEO es diria:
Àcid singlot (nom d'E) ós
Ja que +1 és la menor dels seus tres valències. I si es tractés d'HEO 2, llavors E tindria valència +3 i es cridaria:
Àcid (nom d'E) ós
I de la mateixa manera per HEO 3, amb E treballant amb la valència +5:
Àcid (nom d'E) ico
exemples
A continuació s'esmenten un seguit de oxoàcids amb les seves respectives nomenclatures.
Oxàcids de el grup dels halògens
Els halògens intervenen formant oxoàcids amb les valències +1, +3, +5 i +7. El clor, el brom i el iode poden formar 4 tipus de oxoàcids corresponents a aquestes valències. Però l'únic oxácido que s'ha aconseguit preparar de el fluor és l'àcid hipofluoroso (HOF), que és inestable.
Quan un oxácido de el grup utilitza la valència +1, se li nomena de la forma següent: àcid hipoclorós (HClO); àcid hipobromoso (HBrO); àcid hipoyodoso (HIO); àcid hipofluoroso (HOF).
Amb la valència +3 no s'usa prefix i només s'utilitza el sufix ós. Es tenen els àcids cloroso (HClO 2), bromoso (HBrO 2), i yodoso (HIO 2).
Amb la valència +5 no s'usa prefix i només s'utilitza el sufix ic. Es tenen els àcids clórico (HClO 3), brómico (HBrO 3) i iòdic (HIO 3).
Mentre que quan treballen amb la valència +7, s'usa el prefix per i el sufix ic. Es tenen els àcids perclòric (HClO 4), perbrómico (HBrO 4) i peryódico (HIO 4).
Oxàcids de el Grup VIA
Els elements no metalls d'aquest grup tenen com valències més comuns -2, +2, +4, i +6, formant tres oxoàcids en les reaccions més conegudes.
Amb la valència +2 s'usa el prefix singlot i el sufix ós. Es tenen els àcids hiposulfuroso (H 2 SO 2), hiposelenioso (H 2 SEO 2) i hipoteluroso (H 2 TeO 2).
Amb la valència +4 no s'usa prefix i s'usa el sufix ós. Es tenen els àcids sulfurós (H 2 SO 3), selenioso (H 2 SEO 3) i teluroso (H 2 TeO 3).
I quan treballen amb la valència + 6, no s'usa prefix i s'usa el sufix ic. Es tenen els àcids sulfúric (H 2 SO 4), selénico (H 2 SEO 4) i tel·lúric (H 2 TeO 4).
Oxàcids de l'bor
El bor té valència +3. Es tenen els àcids metabórico (HBO 2), pirobórico (H 4 B 2 O 5) i ortobórico (H 3 BO 3). La diferència està en el nombre d'aigua que reacciona amb l'òxid bòric.
Oxàcids de l'carboni
El carboni té valències +2 i +4. Exemples: amb valència +2, àcid carbonós (H 2 CO 2), i amb valència +4, àcid carbònic (H 2 CO 3).
Oxàcids de l'crom
El crom té valències +2, +4 i +6. Exemples: amb valència 2, àcid hipocromoso (H 2 CrO 2); amb valència 4, àcid cromoso (H 2 CrO 3); i amb valència 6, àcid cròmic (H 2 CrO 4).
Oxàcids de l'silici
El silici té valències -4, +2 i +4. Es té l'àcid metasilícico (H 2 SiO 3), i l'àcid pirosilícico (H 4 SiO 4). Cal notar que en ambdós el Si té valència +4, però la diferència rau en el nombre de molècules d'aigua que van reaccionar amb el seu òxid àcid.
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Editor. (06 de març de 2012). Formulació i nomenclatura dels oxoàcids. Recuperat de: si-educa.net
- Wikipedia. (2018). Oxyacid. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Steven S. Zumdahl. (2019). Oxyacid. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 de gener del 2018). Common Oxoacid Compounds. Recuperat de: thoughtco.com