- Características e propriedades de um oxácido
- Grupos hidroxila
- Átomo central
- Enxofre por ácido sulfúrico
- Força ácida
- Como os oxácidos são formados?
- Exemplos de treinamento
- Oxácidos metálicos
- Nomenclatura
- Cálculo de valência
- Nomeie o ácido
- Exemplos
- Oxácidos do grupo dos halogênios
- Óxidos do Grupo VIA
- Oxácidos de boro
- Oxácidos de carbono
- Oxácidos de cromo
- Oxácidos de silício
- Referências
Um oxácido ou oxoácido é um ácido ternário composto de hidrogênio, oxigênio e um elemento não metálico que constitui o chamado átomo central. Dependendo do número de átomos de oxigênio e, portanto, dos estados de oxidação do elemento não metálico, vários oxácidos podem ser formados.
Essas substâncias são puramente inorgânicas; entretanto, o carbono pode formar um dos oxácidos mais conhecidos: ácido carbônico, H 2 CO 3. Como sua fórmula química por si só demonstra, ele tem três átomos de O, um de C e dois de H.
Fonte: Pxhere
Os dois átomos de H do H 2 CO 3 são liberados no meio ambiente como H +, o que explica suas características ácidas. O aquecimento de uma solução aquosa de ácido carbônico liberará um gás.
Esse gás é o dióxido de carbono, CO 2, uma molécula inorgânica que se origina da combustão de hidrocarbonetos e da respiração celular. Se o CO 2 fosse devolvido ao reservatório de água, o H 2 CO 3 se formaria novamente; portanto, o oxoácido é formado quando uma determinada substância reage com a água.
Essa reação não é observada apenas para o CO 2, mas para outras moléculas covalentes inorgânicas chamadas óxidos de ácido.
Os oxácidos têm um grande número de utilizações, difíceis de descrever em geral. Sua aplicação dependerá muito do átomo central e do número de oxigênios.
Podem ser utilizados desde compostos para síntese de materiais, fertilizantes e explosivos, até fins analíticos ou produção de refrigerantes; Como acontece com o ácido carbônico e o ácido fosfórico, o H 3 PO 4, faz parte da composição dessas bebidas.
Características e propriedades de um oxácido
Fonte: Gabriel Bolívar
Grupos hidroxila
Uma fórmula HEO genérica para oxácidos é mostrada na imagem acima. Como pode ser visto, possui hidrogênio (H), oxigênio (O) e um átomo central (E); que, no caso do ácido carbônico, é carbono, C.
O hidrogênio em oxácidos geralmente está ligado a um átomo de oxigênio e não ao átomo central. O ácido fosforoso, H 3 PO 3, representa um caso particular em que um dos hidrogênios está ligado ao átomo de fósforo; portanto, sua fórmula estrutural é melhor representada como (OH) 2 OPH.
Já para o ácido nitroso, HNO 2, ele tem um esqueleto HON = O, então tem um grupo hidroxila (OH) que se dissocia para liberar hidrogênio.
Portanto, uma das principais características de um oxácido não é apenas que ele contém oxigênio, mas também está presente como um grupo OH.
Por outro lado, alguns oxácidos possuem o que é chamado de grupo oxo, E = O. No caso do ácido fosforoso, possui um grupo oxo, P = O. Eles não têm átomos de H, portanto "não são responsáveis" pela acidez.
Átomo central
O átomo central (E) pode ou não ser um elemento eletronegativo, dependendo de sua localização no bloco p da tabela periódica. Por outro lado, o oxigênio, um elemento ligeiramente mais eletronegativo que o nitrogênio, atrai elétrons da ligação OH; permitindo assim a liberação do íon H +.
E está, portanto, ligado a grupos OH. Quando um íon H + é liberado, ocorre a ionização do ácido; ou seja, ele adquire uma carga elétrica, que no seu caso é negativa. Um oxácido pode liberar tantos íons H + quantos grupos OH em sua estrutura; e quanto mais houver, maior será a carga negativa.
Enxofre por ácido sulfúrico
O ácido sulfúrico, poliprótico, possui a fórmula molecular H 2 SO 4. Essa fórmula também pode ser escrita da seguinte maneira: (OH) 2 SO 2, para enfatizar que o ácido sulfúrico tem dois grupos hidroxila ligados ao enxofre, seu átomo central.
As reações de sua ionização são:
H 2 SO 4 => H + + HSO 4 -
Em seguida, o segundo H + é liberado do grupo OH restante, mais lentamente até que um equilíbrio possa ser estabelecido:
HSO 4 - <=> H + + SO 4 2–
A segunda dissociação é mais difícil do que a primeira, pois uma carga positiva (H +) deve ser separada de uma carga duplamente negativa (SO 4 2-).
Força ácida
A força de quase todos os oxácidos que possuem o mesmo átomo central (não metal) aumenta com o aumento do estado de oxidação do elemento central; que por sua vez está diretamente relacionado ao aumento do número de átomos de oxigênio.
Por exemplo, três séries de oxácidos são mostradas cujas forças de acidez são ordenadas do menor ao maior:
H 2 SO 3 <H 2 SO 4
HNO 2 <HNO 3
HClO <HClO 2 <HClO 3 <HClO 4
Na maioria dos oxácidos que possuem elementos diferentes com o mesmo estado de oxidação, mas pertencendo ao mesmo grupo na tabela periódica, a força do ácido aumenta diretamente com a eletronegatividade do átomo central:
H 2 SeO 3 <H 2 SO 3
H 3 PO 4 <HNO 3
HBrO 4 <HClO 4
Como os oxácidos são formados?
Como mencionado no início, os oxácidos são gerados quando certas substâncias, chamadas de óxidos ácidos, reagem com a água. Isso será explicado usando o mesmo exemplo para o ácido carbônico.
CO 2 + H 2 O <=> H 2 CO 3
Óxido ácido + água => oxácido
O que acontece é que a molécula de H 2 O se liga covalentemente à molécula de CO 2. Se a água for removida pelo calor, o equilíbrio muda para a regeneração de CO 2; isto é, um refrigerante quente perderá sua sensação efervescente mais cedo do que um refrigerante frio.
Por outro lado, os óxidos ácidos são formados quando um elemento não metálico reage com a água; embora, mais precisamente, quando o elemento reagente forme um óxido de caráter covalente, cuja dissolução em água gere íons H +.
Já foi dito que os íons H + são o produto da ionização do oxácido resultante.
Exemplos de treinamento
O óxido de cloro, Cl 2 O 5, reage com água para dar ácido clórico:
Cl 2 O 5 + H 2 O => HClO 3
O óxido sulfúrico, SO 3, reage com a água para formar ácido sulfúrico:
SO 3 + H 2 O => H 2 SO 4
E o óxido periódico, I 2 O 7, reage com a água para formar o ácido periódico:
I 2 O 7 + H 2 O => HIO 4
Além desses mecanismos clássicos de formação de oxácidos, existem outras reações com o mesmo propósito.
Por exemplo, tricloreto de fósforo, PCl 3, reage com água para produzir ácido fosforoso, um oxácido, e ácido clorídrico, um ácido hidrohálico.
PCl 3 + 3H 2 O => H 3 PO 3 + HCl
E o pentacloreto de fósforo, PCl 5, reage com a água para dar ácido fosfórico e ácido clorídrico.
PCl 5 + 4 H 2 O => H 3 PO 4 + HCl
Oxácidos metálicos
Alguns metais de transição formam óxidos ácidos, ou seja, se dissolvem em água para dar oxácidos.
Óxido de manganês (VII) (permangânico anidro) Mn 2 O 7 e óxido de cromo (VI) são os exemplos mais comuns.
Mn 2 O 7 + H 2 O => HMnO 4 (ácido permangânico)
CrO 3 + H 2 O => H 2 CrO 4 (ácido crômico)
Nomenclatura
Cálculo de valência
Para nomear corretamente um oxácido, devemos começar determinando a valência ou número de oxidação do átomo central E. A partir da fórmula genérica HEO, considera-se o seguinte:
-O tem valência -2
-A valência do H é +1
Com isso em mente, o oxácido HEO é neutro, portanto a soma das cargas das valências deve ser igual a zero. Assim, temos a seguinte soma algébrica:
-2 + 1 + E = 0
E = 1
Portanto, a valência de E é +1.
Deve-se então recorrer às possíveis valências que pode ter E. Se os valores +1, +3 e +4 estão entre suas valências, então E "funciona" com sua valência mais baixa.
Nomeie o ácido
Para nomear HEO, você começa chamando-o de ácido, seguido pelo nome de E com os sufixos –ico, se você trabalha com a valência mais alta, ou –oso, se você trabalha com a valência mais baixa. Quando houver três ou mais, os prefixos hipo- e per- são usados para se referir às menores e maiores valências.
Assim, HEO seria chamado de:
Hipo ácido (E nome) urso
Visto que +1 é a menor de suas três valências. E se fosse HEO 2, então E teria valência +3 e seria chamado:
Urso ácido (nome E)
E da mesma forma para HEO 3, com E trabalhando com a valência +5:
Ácido (nome E) ico
Exemplos
Uma série de oxácidos com suas respectivas nomenclaturas são mencionadas abaixo.
Oxácidos do grupo dos halogênios
Os halogênios intervêm formando oxácidos com as valências +1, +3, +5 e +7. O cloro, o bromo e o iodo podem formar 4 tipos de oxácidos correspondentes a essas valências. Mas o único oxácido feito de flúor é o hipofluoroácido (HOF), que é instável.
Quando um oxácido do grupo utiliza a valência +1, é denominado da seguinte forma: ácido hipocloroso (HClO); ácido hipobromoso (HBrO); ácido hipoiodo (HIO); ácido hipofluoro (HOF).
Com a valência +3, nenhum prefixo é usado e apenas o sufixo urso é usado. Existem os ácidos cloroso (HClO 2), bromoso (HBrO 2) e iodo (HIO 2).
Com a valência +5, nenhum prefixo é usado e apenas o sufixo ico é usado. Existem os ácidos clórico (HClO 3), brômico (HBrO 3) e iódico (HIO 3).
Enquanto ao trabalhar com a valência +7, o prefixo per e o sufixo ico são usados. Existem ácidos perclórico (HClO 4), perbrômico (HBrO 4) e periódico (HIO 4).
Óxidos do Grupo VIA
Os elementos não metálicos desse grupo têm as valências mais comuns -2, +2, +4 e +6, formando três oxácidos nas reações mais conhecidas.
Com a valência +2, o prefixo soluço e o sufixo urso são usados. Existem os ácidos hipossulfuroso (H 2 SO 2), hipoosselenóide (H 2 SeO 2) e hipotelúrico (H 2 TeO 2).
Com a valência +4, nenhum prefixo é usado e o sufixo urso é usado. Existem os ácidos sulfurosos (H 2 SO 3), seleniosos (H 2 SeO 3) e telúricos (H 2 TeO 3).
E quando trabalham com a valência + 6, nenhum prefixo é usado e o sufixo ico é usado. Existem os ácidos sulfúrico (H 2 SO 4), selênico (H 2 SeO 4) e telúrico (H 2 TeO 4).
Oxácidos de boro
O boro tem uma valência de +3. Existem ácidos metabólicos (HBO 2), pirobóricos (H 4 B 2 O 5) e ortobóricos (H 3 BO 3). A diferença está no número de água que reage com o óxido bórico.
Oxácidos de carbono
O carbono tem valências +2 e +4. Exemplos: com valência +2, ácido carbonáceo (H 2 CO 2), e com valência +4, ácido carbônico (H 2 CO 3).
Oxácidos de cromo
O cromo tem valências +2, +4 e +6. Exemplos: com valência 2, ácido hipocrômico (H 2 CrO 2); com valência 4, ácido crômico (H 2 CrO 3); e com valência 6, ácido crômico (H 2 CrO 4).
Oxácidos de silício
O silício tem valências -4, +2 e +4. Você tem o ácido metassilícico (H 2 SiO 3) e o ácido pirossilícico (H 4 SiO 4). Observe que em ambos, o Si tem uma valência de +4, mas a diferença está no número de moléculas de água que reagiram com seu óxido ácido.
Referências
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
- Editor. (6 de março de 2012). Formulação e nomenclatura de oxácidos. Recuperado de: si-educa.net
- Wikipedia. (2018). Oxiácido. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Steven S. Zumdahl. (2019). Oxiácido. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 de janeiro de 2018). Compostos oxoácidos comuns. Recuperado de: Thoughtco.com