Oxiácido - Oxyacid

Um oxiácido , oxoácido ou ácido ternário é um ácido que contém oxigênio . Especificamente, é um composto que contém hidrogênio, oxigênio e pelo menos um outro elemento , com pelo menos um átomo de hidrogênio ligado ao oxigênio que pode se dissociar para produzir o cátion H ⁺ e o ânion do ácido.

Descrição

Segundo a teoria original de Lavoisier , todos os ácidos continham oxigênio, que foi nomeado do grego ὀξύς ( oxys : ácido, agudo) e da raiz -γενής ( -genes : criador). Mais tarde, foi descoberto que alguns ácidos, notadamente o ácido clorídrico , não continham oxigênio e, portanto, os ácidos foram divididos em oxiácidos e esses novos hidroácidos .

Todos os oxiácidos têm o hidrogênio ácido ligado a um átomo de oxigênio, portanto a força da ligação (comprimento) não é um fator, como acontece com os hidretos não metálicos binários. Em vez disso, a eletronegatividade do átomo central (X) e o número de átomos de O determinam a acidez do oxiácido. Com o mesmo átomo central X, a força do ácido aumenta conforme o número de oxigênios ligados a X aumenta. Com o mesmo número de oxigênios em torno de E, a força do ácido aumenta com a eletronegatividade de X.

Comparados ao sal em suas formas desprotonadas, os oxiânions , oxiácidos são geralmente menos estáveis, e muitos deles só existem formalmente como espécies hipotéticas, ou existem apenas em solução e não podem ser isolados na forma pura. Existem várias razões gerais para isso: (1) eles podem condensar para formar oligômeros (por exemplo, H ₂ CrO ₄ para H ₂ Cr ₂ O ₇ ), ou desidratar completamente para formar o anidrido (por exemplo, H ₂ CO ₃ para CO ₂ ), (2) eles podem ser desproporcionais a um composto de estado de oxidação superior e outro de inferior (por exemplo, HClO ₂ a HClO e HClO ₃ ), ou (3) eles podem existir quase inteiramente como outra forma tautomérica mais estável ( por exemplo, o ácido fosforoso P (OH) ₃ existe quase inteiramente como ácido fosfônico HP (= O) (OH) ₂ ). No entanto, o ácido perclórico (HClO ₄ ), o ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ ) e o ácido nítrico (HNO ₃ ) são alguns oxiácidos comuns que são preparados com relativa facilidade como substâncias puras.

Os ácidos imídicos são criados substituindo = O por = NR em um oxiácido.

Propriedades

Uma molécula de oxiácido contém a estrutura X − O − H, onde outros átomos ou grupos de átomos podem ser conectados ao átomo central X. Em uma solução , tal molécula pode ser dissociada em íons de duas maneiras distintas:

• X − O − H ⇄ (X − O) ^- + H ⁺
• X − O − H ⇄ X ⁺ + OH ^-

Se o átomo central X for fortemente eletronegativo , ele atrai fortemente os elétrons do átomo de oxigênio. Nesse caso, a ligação entre o átomo de oxigênio e de hidrogênio é fraca, e o composto ioniza facilmente no caminho da primeira das duas equações químicas acima. Nesse caso, o composto XOH é um ácido, pois libera um próton , ou seja, um íon hidrogênio. Por exemplo, nitrogênio , enxofre e cloro são elementos fortemente eletronegativos e, portanto, o ácido nítrico , o ácido sulfúrico e o ácido perclórico são ácidos fortes.

Se, entretanto, a eletronegatividade de X for baixa, então o composto é dissociado em íons de acordo com a última equação química, e XOH é um hidróxido alcalino . Exemplos de tais compostos são hidróxido de sódio NaOH e hidróxido de cálcio Ca (OH) ₂ . Devido à alta eletronegatividade do oxigênio, entretanto, a maioria das oxobases comuns, como o hidróxido de sódio, embora fortemente básicas na água, são apenas moderadamente básicas em comparação com outras bases. Por exemplo, o pKa do ácido conjugado do hidróxido de sódio , água , é 15,7, enquanto o da amida de sódio , amônia , está mais próximo de 40, tornando o hidróxido de sódio uma base muito mais fraca do que a amida de sódio.

Se a eletronegatividade de X estiver em algum ponto intermediário, o composto pode ser anfotérico e, nesse caso, pode se dissociar em íons de ambas as maneiras, no primeiro caso ao reagir com bases e, no último caso, ao reagir com ácidos. Exemplos disso incluem álcoois alifáticos , como etanol .

Os oxiácidos inorgânicos normalmente têm uma fórmula química do tipo H _m XO _n , onde X é um átomo que funciona como um átomo central , enquanto os parâmetros m e n dependem do estado de oxidação do elemento X. Na maioria dos casos, o elemento X é um não metal , mas alguns metais , por exemplo, cromo e manganês , podem formar oxiácidos quando ocorrem em seus estados de oxidação mais elevados .

Quando os oxiácidos são aquecidos, muitos deles se dissociam em água e no anidrido do ácido. Na maioria dos casos, esses anidridos são óxidos de não metais. Por exemplo, dióxido de carbono , CO ₂ , é o anidrido de ácido carbônico , H ₂ CO ₃ , e trióxido de enxofre , SO ₃ , é o anidrido de ácido sulfúrico , H ₂ SO ₄ . Esses anidridos reagem rapidamente com a água e formam esses oxiácidos novamente.

Muitos ácidos orgânicos , como ácidos carboxílicos e fenóis , são oxiácidos. Sua estrutura molecular, entretanto, é muito mais complicada do que a dos oxiácidos inorgânicos.

A maioria dos ácidos comumente encontrados são oxiácidos. De fato, no século 18, Lavoisier presumiu que todos os ácidos contêm oxigênio e que o oxigênio causa sua acidez. Por isso, deu a esse elemento o nome de oxigenio , derivado do grego e que significa produtor de ácido , que ainda é, de forma mais ou menos modificada, usado na maioria das línguas. Mais tarde, entretanto, Humphry Davy mostrou que o chamado ácido muriático não continha oxigênio, apesar de ser um ácido forte; em vez disso, é uma solução de cloreto de hidrogênio , HCl. Esses ácidos que não contêm oxigênio são hoje conhecidos como hidroácidos.

Nomes de oxiácidos inorgânicos

Muitos oxiácidos inorgânicos são tradicionalmente chamados com nomes que terminam com a palavra ácido e que também contêm, de uma forma um tanto modificada, o nome do elemento que contêm, além de hidrogênio e oxigênio. Exemplos bem conhecidos de tais ácidos são ácido sulfúrico , ácido nítrico e ácido fosfórico .

Essa prática está totalmente estabelecida e a IUPAC aceitou esses nomes. À luz da nomenclatura química atual , essa prática é uma exceção, pois os nomes sistemáticos dos compostos são formados de acordo com os elementos que contêm e sua estrutura molecular, e não de acordo com outras propriedades (por exemplo, acidez ) que possuem.

A IUPAC, no entanto, não recomenda denominar compostos futuros ainda não descobertos com um nome que termine com a palavra ácido . Na verdade, os ácidos podem ser chamados com nomes formados pela adição da palavra hidrogênio antes do ânion correspondente ; por exemplo, o ácido sulfúrico também poderia ser chamado de hidrogenossulfato (ou di-hidrogenossulfato ). Na verdade, o nome totalmente sistemático do ácido sulfúrico, de acordo com as regras da IUPAC, seria dihidroxidodioxidosulfur e o do íon sulfato, tetraoxidosulfato (2−) . Tais nomes, entretanto, quase nunca são usados.

No entanto, o mesmo elemento pode formar mais de um ácido quando composto com hidrogênio e oxigênio. Em tais casos, a prática inglesa para distinguir tais ácidos é usar o sufixo -ic no nome do elemento, no nome do ácido que contém mais átomos de oxigênio, e o sufixo -ous no nome do elemento em nome de o ácido contendo menos átomos de oxigênio. Assim, por exemplo, o ácido sulfúrico é H ₂ SO ₄ , e o ácido sulfúrico , H ₂ SO ₃ . Analogamente, o ácido nítrico é HNO ₃ , e o ácido nitroso , HNO ₂ . Se houver mais de dois oxiácidos com o mesmo elemento do átomo central, então, em alguns casos, os ácidos são distinguidos adicionando o prefixo per- ou hipo- aos seus nomes. O prefixo per- , entretanto, é usado apenas quando o átomo central é um halogênio ou um elemento do grupo 7 . Por exemplo, o cloro tem os quatro oxiácidos a seguir:

• ácido hipocloroso HClO
• ácido cloroso HClO ₂
• ácido clórico HClO ₃
• ácido perclórico HClO ₄

O sufixo -ite ocorre em nomes de ânions e sais derivados de ácidos cujos nomes terminam com o sufixo -ous . Por outro lado, o sufixo -ato ocorre em nomes de ânions e sais derivados de ácidos cujos nomes terminam com o sufixo -ic . Prefixos hipo- e per- ocorrem em nome de ânions e sais; por exemplo o íon ClO ^-
₄ é chamado de perclorato .

Em alguns casos, os prefixos orto- e para- ocorrem em nomes de alguns oxiácidos e seus ânions derivados. Nesses casos, o paraácido é o que pode ser pensado como remanescente do ortoácido se uma molécula de água for separada da molécula do ortoácido . Por exemplo, o ácido fosfórico , H ₃ PO ₄ , às vezes é chamado de ácido ortofosfórico , a fim de distingui-lo do ácido metafosfórico , HPO ₃ . No entanto, de acordo com as regras atuais da IUPAC , o prefixo orto- deve ser usado apenas em nomes de ácido ortotelúrico e ácido ortoperiódico , e seus ânions e sais correspondentes.

Exemplos

Na tabela a seguir, a fórmula e o nome do ânion se referem ao que resta do ácido quando ele perde todos os seus átomos de hidrogênio como prótons. Muitos desses ácidos, no entanto, são polipróticos e, em tais casos, também existem um ou mais ânions intermediários. Em nome de tais ânions, o prefixo hidrogênio- (na nomenclatura mais antiga bi- ) é adicionado, com prefixos numéricos se necessário. Por exemplo, SO ²⁻
₄ é o ânion sulfato , e HSO ^-
₄ , o ânion hidrogenossulfato (ou bissulfato). Da mesma forma, PO ³⁻
₄ é fosfato , HPO ²⁻
₄ é hidrogenofosfato, e H
₂ PO ^-
₄ é dihidrogenofosfato.

Fontes

• Kivinen, Antti; Mäkitie, Osmo (1988). Kemia (em finlandês). Helsinque, Finlândia: Otava. ISBN   951-1-10136-6 .
• Nomenclature of Inorganic Compounds, IUPAC Recommendations 2005 (Red Book 2005) . União Internacional de Química Pura e Aplicada. 2005. ISBN   0-85404-438-8 .
• Otavan suuri ensyklopedia, volume 2 (Cid-Harvey) (em finlandês). Helsinque, Finlândia: Otava. 1977. ISBN   951-1-04170-3 .

Veja também

• Ácido forte
• Ácido fraco
• Eletro-negatividade
• Ácido hipohalous
• Oxoácido de enxofre

Referências

links externos

• Definição de "oxoácido" da IUPAC (do Livro do Ouro )