UN oxacid u oxoacid è un acido ternario composto da idrogeno, ossigeno e un elemento non metallico che costituisce il cosiddetto atomo centrale. A seconda del numero di atomi di ossigeno e, di conseguenza, degli stati di ossidazione dell'elemento non metallico, si possono formare vari ossacidi.
Queste sostanze sono puramente inorganiche; Tuttavia, il carbonio può formare uno degli ossacidi più conosciuti: l'acido carbonico, H.DueCO3. Come mostra la sua formula chimica da sola, ha tre atomi di O, uno di C e due di H..
I due atomi di H di HDueCO3 vengono rilasciati nel mezzo come H+, il che spiega le sue caratteristiche acide. Il riscaldamento di una soluzione acquosa di acido carbonico emetterà un gas.
Questo gas è anidride carbonica, CODue, una molecola inorganica che ha origine dalla combustione di idrocarburi e dalla respirazione cellulare. Se viene restituito CODue al contenitore dell'acqua, l'HDueCO3 si sarebbe formato di nuovo; pertanto, l'oxoacido si forma quando una certa sostanza reagisce con l'acqua.
Questa reazione non è stata osservata solo per la CODue, ma per altre molecole covalenti inorganiche chiamate ossidi acidi.
Gli ossiacidi hanno un vasto numero di usi, che sono difficili da descrivere in generale. La sua applicazione dipenderà molto dall'atomo centrale e dal numero di ossigeni.
Possono essere utilizzati da composti per la sintesi di materiali, fertilizzanti ed esplosivi, a fini analitici o per la produzione di bibite analcoliche; come con acido carbonico e acido fosforico, H.3PO4, che fanno parte della composizione di queste bevande.
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Una formula generica di H.E.O. per gli ossacidi è mostrata nell'immagine sopra. Come si può vedere, ha idrogeno (H), ossigeno (O) e un atomo centrale (E); che nel caso dell'acido carbonico è il carbonio, C.
L'idrogeno negli ossacidi è solitamente attaccato a un atomo di ossigeno e non all'atomo centrale. Acido fosforoso, H.3PO3, rappresenta un caso particolare in cui uno degli idrogeni è legato all'atomo di fosforo; quindi la sua formula strutturale è rappresentata al meglio come (OH)DueOPH.
Mentre per l'acido nitroso, HNODue, ha una spina dorsale H-O-N = O, quindi ha un gruppo idrossile (OH) che si dissocia per rilasciare idrogeno.
Quindi una delle caratteristiche principali di un ossacido non è solo che ha ossigeno, ma anche che ha un gruppo OH.
D'altra parte, alcuni ossacidi hanno quello che viene chiamato un gruppo oxo, E = O. Nel caso dell'acido fosforoso, ha un gruppo oxo, P = O. Mancano di atomi di H, quindi "non sono responsabili" dell'acidità.
L'atomo centrale (E) può o non può essere un elemento elettronegativo, a seconda della sua posizione nel blocco p della tavola periodica. D'altra parte, l'ossigeno, un elemento leggermente più elettronegativo dell'azoto, attrae gli elettroni dal legame OH; consentendo così il rilascio dello ione H.+.
E è quindi legato ai gruppi OH. Quando viene rilasciato uno ione H.+ si verifica la ionizzazione acida; cioè acquisisce una carica elettrica, che nel suo caso è negativa. Un ossacido può rilasciare tanti ioni H.+ come gruppi OH ha nella sua struttura; e più ce ne sono, maggiore è la carica negativa.
L'acido solforico, poliprotico, ha la formula molecolare HDueSW4. Questa formula può anche essere scritta come segue: (OH)DueSWDue, per sottolineare che l'acido solforico ha due gruppi idrossilici attaccati allo zolfo, il suo atomo centrale.
Le reazioni della sua ionizzazione sono:
HDueSW4 => H+ + HSO4-
Quindi viene rilasciata la seconda H+ del gruppo OH rimanente, più lentamente fino a quando non si può stabilire un equilibrio:
HSO4- <=> H+ + SW4Due-
La seconda dissociazione è più difficile della prima, poiché una carica positiva (H.+) di carica doppiamente negativa (SO4Due-).
La forza di quasi tutti gli ossacidi che hanno lo stesso atomo centrale (non metallo) aumenta con l'aumentare dello stato di ossidazione dell'elemento centrale; che a sua volta è direttamente correlato all'aumento del numero di atomi di ossigeno.
Ad esempio, vengono mostrate tre serie di ossacidi le cui forze di acidità sono ordinate dal minimo al massimo:
HDueSW3 < HDueSW4
HNODue < HNO3
HClO < HClODue < HClO3 < HClO4
Nella maggior parte degli ossacidi che hanno elementi diversi con lo stesso stato di ossidazione, ma appartenenti allo stesso gruppo sulla tavola periodica, la forza di acidità aumenta direttamente con l'elettronegatività dell'atomo centrale:
HDueSeO3 < HDueSW3
H3PO4 < HNO3
HBrO4 < HClO4
Come accennato all'inizio, gli ossacidi si generano quando certe sostanze, chiamate ossidi di acido, reagiscono con l'acqua. Questo verrà spiegato usando lo stesso esempio per l'acido carbonico.
CODue + HDueO <=> HDueCO3
Ossido acido + acqua => ossido
Quello che succede è che la molecola H.DueOppure è legato in modo covalente a quello di CODue. Se l'acqua viene rimossa dal calore, l'equilibrio si sposta alla rigenerazione della CODue; cioè, una soda calda perderà la sua sensazione di effervescenza prima di una fredda.
D'altra parte, gli ossidi acidi si formano quando un elemento non metallico reagisce con l'acqua; sebbene, più precisamente, quando l'elemento reagente forma un ossido covalente, la cui dissoluzione in acqua genera ioni H+.
È già stato detto che H ioni+ sono il prodotto della ionizzazione dell'ossacido risultante.
Ossido clorico, ClDueO5, reagisce con l'acqua dando acido clorico:
ClDueO5 + HDueO => HClO3
Ossido solforico, SO3, reagisce con l'acqua formando acido solforico:
SW3 + HDueO => HDueSW4
E periodica ruggine, ioDueO7, reagisce con l'acqua formando acido periodico:
ioDueO7 + HDueO => HIO4
Oltre a questi meccanismi classici per la formazione di ossacidi, ci sono altre reazioni con lo stesso scopo.
Ad esempio, tricloruro di fosforo, PCl3, reagisce con l'acqua per produrre acido fosforoso, un ossacido e acido cloridrico, un acido idroalico.
PCl3 + 3HDueO => H3PO3 + HCl
E pentacloruro di fosforo, PCl5, reagisce con l'acqua dando acido fosforico e acido cloridrico.
PCl5 + 4 hDueO => H3PO4 + HCl
Alcuni metalli di transizione formano ossidi acidi, cioè si dissolvono in acqua per dare ossacidi.
Ossido di manganese (VII) (permanganico anidro) MnDueO7 e l'ossido di cromo (VI) sono gli esempi più comuni.
MnDueO7 + HDueO => HMnO4 (acido permanganico)
CrO3 + HDueO => HDueCrO4 (acido cromico)
Per denominare correttamente un ossacido, bisogna iniziare determinando il numero di valenza o ossidazione dell'atomo centrale E. Partendo dalla formula generica HEO, si considera quanto segue:
-La O ha valenza -2
-La valenza dell'H è +1
Tenendo presente questo, l'ossacido HEO è neutro, quindi la somma delle cariche delle valenze deve essere uguale a zero. Quindi, abbiamo la seguente somma algebrica:
-2 + 1 + E = 0
E = 1
Pertanto, la valenza di E è +1.
Quindi si deve ricorrere alle possibili valenze che E. può avere. Se i valori +1, +3 e +4 sono tra le sue valenze, E allora "funziona" con la sua valenza più bassa.
Per nominare HEO, si inizia chiamandolo acido, seguito dal nome di E con i suffissi -ico, se funziona con la valenza più alta, o -oso, se funziona con la valenza più bassa. Quando ci sono tre o più, i prefissi hypo- e per- sono usati per riferirsi alle valenze più piccole e più grandi.
Pertanto, HEO verrebbe chiamato:
Acido singhiozzo(Nome di E)orso
Poiché +1 è la più piccola delle sue tre valenze. E se fosse HEODue, allora E avrebbe valenza +3 e sarebbe chiamato:
Acido (nome E)orso
E lo stesso vale per HEO3, con E che lavora con la valenza +5:
Acido (nome E)ico
Di seguito viene menzionata una serie di ossacidi con le rispettive nomenclature..
Gli alogeni intervengono formando ossacidi con le valenze +1, +3, +5 e +7. Cloro, bromo e iodio possono formare 4 tipi di ossacidi corrispondenti a queste valenze. Ma l'unico oxacid che è stato preparato con successo dal fluoro è l'ipofluoroacido (HOF), che è instabile..
Quando un ossacido del gruppo utilizza la valenza +1, viene chiamato come segue: acido ipocloroso (HClO); acido ipobromoso (HBrO); acido ipoiodico (HIO); ipofluoroacido (HOF).
Con la valenza +3 non viene utilizzato alcun prefisso e viene utilizzato solo il suffisso orso. Acidi clorurati (HClODue), bromo (HBrODue) e iodio (HIODue).
Con la valenza +5 non viene utilizzato alcun prefisso e viene utilizzato solo il suffisso ico. Acidi clorici (HClO3), bromico (HBrO3) e iodio (HIO3).
Mentre quando lavorano con la valenza +7, vengono usati il prefisso per e il suffisso ico. Acidi perclorici (HClO4), perbromica (HBrO4) e periodico (HIO4).
Gli elementi non metallici di questo gruppo hanno le valenze più comuni -2, +2, +4 e +6, formando tre ossacidi nelle reazioni più note.
Con la valenza +2 si usano il prefisso singhiozzo e il suffisso orso. Acidi iposolforosi (H.DueSWDue), iposelenioso (H.DueSeODue) e ipotele (H.DueTeODue).
Con la valenza +4 non viene utilizzato alcun prefisso e viene utilizzato il suffisso orso. Acidi solforosi (H.DueSW3), selenio (H.DueSeO3) e tellurio (H.DueTeO3).
E quando lavorano con la valenza + 6, non viene utilizzato alcun prefisso e viene utilizzato il suffisso ico. Acidi solforici (H.DueSW4), selenico (H.DueSeO4) e tellurico (H.DueTeO4).
Il boro ha valenza +3. Hanno acidi metabolici (HBODue), pirborico (H.4BDueO5) e ortoborico (H.3BO3). La differenza sta nel numero di acqua che reagisce con l'ossido borico.
Il carbonio ha valenze +2 e +4. Esempi: con valenza +2, acido carbonioso (H.DueCODue), e con valenza +4, acido carbonico (H.DueCO3).
Il cromo ha valenze +2, +4 e +6. Esempi: con valenza 2, acido ipocromico (H.DueCrODue); con valenza 4, acido cromoso (H.DueCrO3); e con valenza 6, acido cromico (H.DueCrO4).
Il silicio ha valenze -4, +2 e +4. Ha l'acido metasilicico (H.Duesì3) e acido pirosilicico (H.4sì4). Si noti che in entrambi il Si ha valenza +4, ma la differenza sta nel numero di molecole d'acqua che hanno reagito con il suo ossido acido.
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