Óxidos: características, como são formados e exemplos - Ciência - 2023

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UMAoxácido u oxoácido é um ácido ternário composto de hidrogênio, oxigênio e um elemento não metálico que constitui o denominado átomo central. Dependendo do número de átomos de oxigênio e, conseqüentemente, dos estados de oxidação do elemento não metálico, vários oxácidos podem ser formados.

Essas substâncias são puramente inorgânicas; No entanto, o carbono pode formar um dos oxácidos mais conhecidos: ácido carbônico, H₂CO₃. Como sua fórmula química por si só demonstra, ele tem três átomos de O, um de C e dois de H.

Os dois átomos de H de H₂CO₃ são liberados para o meio como H⁺, o que explica suas características ácidas. O aquecimento de uma solução aquosa de ácido carbônico liberará um gás.

Este gás é dióxido de carbono, CO₂, uma molécula inorgânica que se origina da combustão de hidrocarbonetos e da respiração celular. Se CO for devolvido₂ para o recipiente de água, o H₂CO₃ seria formado novamente; portanto, o oxoácido é formado quando uma determinada substância reage com a água.

Esta reação não é observada apenas para CO₂mas 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 servir desde compostos para a síntese de materiais, fertilizantes e explosivos, até fins analíticos ou produção de refrigerantes; como com ácido carbônico e ácido fosfórico, H₃PO₄, fazendo parte da composição dessas bebidas.

Características e propriedades de um oxácido

Grupos hidroxila

A imagem acima mostra uma fórmula H.E.O genérica para oxácidos. 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 está geralmente ligado a um átomo de oxigênio e não ao átomo central. Ácido fosforoso, H₃PO₃, representa um caso particular em que um dos hidrogênios está ligado ao átomo de fósforo; portanto, sua fórmula estrutural é melhor representada como (OH)₂OPH.

Enquanto para ácido nitroso, HNO₂, tem uma estrutura H-O-N = O, portanto, 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 do 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 ionização ácida; ou seja, adquire uma carga elétrica, que neste caso é negativa. Um oxácido pode liberar tantos íons H⁺ como grupos OH ele possui em sua estrutura; e quanto mais houver, maior será a carga negativa.

Enxofre por ácido sulfúrico

O ácido sulfúrico, poliprótico, tem a fórmula molecular H₂SW₄. Esta fórmula também pode ser escrita da seguinte forma: (OH)₂SW₂, para enfatizar que o ácido sulfúrico tem dois grupos hidroxila ligados ao enxofre, seu átomo central.

As reações de sua ionização são:

H₂SW₄ => H⁺ + HSO₄^–

Então o segundo H é liberado⁺ do grupo OH restante, mais lentamente até que um equilíbrio possa ser estabelecido:

HSO₄^– <=> H⁺ + SO₄^2–

A segunda dissociação é mais difícil do que a primeira, pois uma carga positiva (H⁺) de uma carga duplamente negativa (SO₄^2-).

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:

H₂SW₃ <H₂SW₄

HNO₂ <HNO₃

HClO <HClO₂ <HClO₃ <HClO₄

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:

H₂SeO₃ <H₂SW₃

H₃PO₄ <HNO₃

HBrO₄ <HClO₄

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.

CO₂ + H₂O <=> H₂CO₃

Óxido ácido + água => oxácido

O que acontece é que a molécula H₂Ou está covalentemente ligado ao de CO₂. Se a água for removida pelo calor, o equilíbrio muda para a regeneração de CO₂; 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 forma um óxido covalente, cuja dissolução em água gera íons H⁺.

Já foi dito que os íons H⁺ Eles são o produto da ionização do oxácido resultante.

Exemplos de treinamento

Óxido de cloro, Cl₂OU₅, reage com a água para dar ácido clórico:

Cl₂OU₅ + H₂O => HClO₃

Óxido sulfúrico, SO₃, reage com a água para formar ácido sulfúrico:

SW₃ + H₂O => H₂SW₄

E a ferrugem periódica, eu₂OU₇, reage com a água para formar ácido periódico:

Eu₂OU₇ + H₂O => HIO₄

Além desses mecanismos clássicos de formação de oxácidos, existem outras reações com a mesma finalidade.

Por exemplo, tricloreto de fósforo, PCl₃, reage com a água para produzir ácido fosforoso, um oxácido, e ácido clorídrico, um ácido hidrohálico.

PCl₃ + 3H₂O => H₃PO₃ + HCl

E pentacloreto de fósforo, PCl₅, reage com água para dar ácido fosfórico e ácido clorídrico.

PCl₅ + 4 H₂O => H₃PO₄ + 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) Mn₂OU₇ e óxido de cromo (VI) são os exemplos mais comuns.

Mn₂OU₇ + H₂O => HMnO₄ (ácido permangânico)

CrO₃ + H₂O => H₂CrO₄ (ácido crômico)

Nomenclatura

Cálculo de valência

Para nomear corretamente um oxácido, deve-se começar determinando a valência ou número de oxidação do átomo central E. Partindo 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.

A seguir, deve-se 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 do 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:

Ácido soluço(Nome de E)Urso

Uma vez que +1 é a menor de suas três valências. E se fosse HEO₂, então E teria valência +3 e seria chamado de:

Ácido (nome E)Urso

E o mesmo para HEO₃, 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. Cloro, bromo e 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. Ácidos clorosos (HClO₂), bromous (HBrO₂), e iodo (HIO₂).

Com a valência +5, nenhum prefixo é usado e apenas o sufixo ico é usado. Ácidos clóricos (HClO₃), brômico (HBrO₃) e iodo (HIO₃).

Enquanto ao trabalhar com a valência +7, o prefixo per e o sufixo ico são usados. Ácidos perclóricos (HClO₄), perbrômico (HBrO₄) e periódico (HIO₄).

Óxidos do Grupo VIA

Os elementos não metálicos deste 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. Ácidos hipossulfurosos (H₂SW₂), hiposselenioso (H₂SeO₂) e hipotélico (H₂TeO₂).

Com a valência +4, nenhum prefixo é usado e o sufixo urso é usado. Ácidos sulfurosos (H₂SW₃), selenious (H₂SeO₃) e telúrio (H₂TeO₃).

E quando trabalham com a valência + 6, nenhum prefixo é usado e o sufixo ico é usado. Ácidos sulfúricos (H₂SW₄), selênico (H₂SeO₄) e telúrico (H₂TeO₄).

Oxácidos de boro

O boro tem valência +3. Ácidos metabóricos (HBO₂), pirobórico (H₄B₂OU₅) e ortobórico (H₃BO₃) 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 (H₂CO₂), e com valência +4, ácido carbônico (H₂CO₃).

Oxácidos de cromo

O cromo tem valências +2, +4 e +6. Exemplos: com valência 2, ácido hipocrômico (H₂CrO₂); com valência 4, ácido crômico (H₂CrO₃); e com valência 6, ácido crômico (H₂CrO₄).

Oxácidos de silício

O silício tem valências -4, +2 e +4. Possui o ácido metassilícico (H₂sim₃), e ácido pirossilícico (H₄sim₄) 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