Lección 38 - Óxidos, hidróxidos, oxoácidos y sales

 
Aspectos generales
 
Un óxido es un compuesto binario que contiene uno o varios átomos de oxígeno (presentando el oxígeno un estado de oxidación -2) y otros elementos. Existe una gran variedad de óxidos, algunos de los cuales pueden encontrarse en estado gaseoso, otros en estado líquido y otros en estado sólido a temperatura ambiente. Casi todos los elementos forman combinaciones estables con oxígeno y muchos en varios estados de oxidación. Debido a esta gran variedad las propiedades son muy diversas y las características del enlace varían desde el típico sólido iónico hasta los enlaces covalentes. Por ejemplo, son óxidos el óxido nítrico (NO) o el dióxido de nitrógeno (NO2). Los óxidos son muy comunes y variados en la corteza terrestre. Los óxidos no metálicos también son llamados anhídridos porque son compuestos que han perdido una molécula de agua. Por ejemplo, al hidratar anhídrido carbónico en determinadas condiciones puede obtenerse ácido carbónico:
 

 
Diferentes tipos de óxidos: Atendiendo al comportamiento químico hay tres tipos de óxidos: óxidos básicos, ácidos y óxidos anfóteros, aunque no muy comunes en la naturaleza.

  • Óxidos básicos: se forman con un metal + oxígeno, los óxidos de elementos menos electronegativos tienden a ser básicos. Se les llaman también anhídridos básicos; ya que al agregar agua, pueden formar hidróxidos ejemplo: Na2O, CaO, Li2O, MgO
  • Óxidos ácidos: son los formados con un no metal + oxígeno, los óxidos de elementos más electronegativos tienden a ser ácidos. Se les llaman también anhídridos ácidos ya que al agregar agua, forman oxácidos ejemplos SO3, SO2, CO3.
  • Óxidos anfotéricos: se forman cuando participa en el compuesto un elemento anfótero. Los anfóteros son óxidos que pueden actuar como ácido o base según con lo que se les haga reaccionar. Su electronegatividad tiende a ser neutra y estable, tiene punto de fusión bajo y tienen diversos usos.
 
Nomenclatura de los óxidos

Su fórmula general es “no metal + O”. En este caso, la nomenclatura tradicional emplea la palabra anhídrido en lugar de óxido, a excepción de algunos óxidos de nitrógeno y fósforo. La nomenclatura sistemática y la Stock nombran a los compuestos con las mismas reglas que en los óxidos metálicos. En la nomenclatura tradicional se nombran con los siguientes sufijos y prefijos.
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Óxidos en disolución acuosa (carácter ácido base). [15]
 
Según el comportamiento en solución acuosa, los óxidos pueden ser: ácidos, básicos, anfóteros e inertes. Se considera que un oxido es básico cuando da reacción alcalina en solución acuosa y por oposición, un oxido es acido cuando da reacción ácida en solución acuosa. Los óxidos anfóteros son aquellos que frente a ácidos fuertes se comportan como bases fuertes.
 
El oxido de magnesio (II), MgO, es un oxido básico, ya que en solución acuosa se comporta como una base y acepta protones del medio para formar cationes de magnesio y agua como se muestra en la reacción:
 



Hidróxidos

 
Las bases fuertes solubles más comunes son los hidróxidos iónicos de los metales alcalinos (grupo 1A) y de los metales alcalinotérreos más pesados (grupo 2A), como NaOH, KOH y Ca(OH)2. Estos compuestos se disocian totalmente en iones en disolución acuosa. Así, por ejemplo, una disolución rotulada como NaOH 0.30 M se compone de Na+(ac) 0.30 M y OH-(ac) 0.30 M; prácticamente no hay NaOH sin disociar.
 
Aunque todos los hidróxidos de los metales alcalinos (grupo 1A) son electrólitos fuertes, no es común encontrar en el laboratorio LiOH, RbOH ni CsOH. Los hidróxidos de los metales alcalinotérreos más pesados, Ca(OH)2, Sr(OH)2 y Ba(OH)2, son también electrólitos fuertes; sin embargo, su solubilidad es limitada, por lo cual se usan sólo cuando una gran solubilidad no resulta crítica.
 
 
Sales
 
Si mezclamos una disolución de un ácido y una de una base, se da una reacción de neutralización. Los productos de la reacción no tienen ninguna de las propiedades características de la disolución de ácido ni de la de base. Por ejemplo, cuando se mezcla ácido clorhídrico con una disolución de hidróxido de sodio, ocurre la siguiente reacción:
 


Agua y sal de mesa, NaCl, son los productos de la reacción. Por analogía con esta reacción, el término sal se usa ahora para referirse a cualquier compuesto iónico cuyo catión proviene de una base (por ejemplo, Na+ de NaOH) y cuyo anión proviene de un ácido (por ejemplo, Cl- de HCl). En general, una reacción de neutralización entre un ácido y un hidróxido metálico produce agua y una sal.
 
 
Oxoácidos (ácidos oxácidos)

Muchos ácidos comunes, como el ácido sulfúrico, contienen uno o más enlaces O—H. Los ácidos con grupos OH y posiblemente otros átomos de oxígeno unidos a un átomo central se llaman oxiácidos o ácidos oxácidos. El grupo OH también está presente en las bases. Los ácidos oxácidos u oxoácidos son compuestos ternarios formados por un óxido no metálico y una molécula de agua (H2O). Su fórmula responde al patrón HaAbOc, donde A es un no metal o metal de transición.
 
 
Ejemplos: Ácido sulfúrico (H2SO4). Formado por la combinación de una molécula de H2O con una molécula de óxido sulfúrico SO3. Ácido sulfuroso (H2SO3). Formado por la combinación de una molécula de H2O con una molécula de óxido sulfuroso SO2.
 

Nomenclatura de los oxoácidos.
 
La fórmula general para los oxácidos es H + No Metal + O. En el sistema tradicional se les nombra con las reglas generales para los anhídridos sustituyendo la palabra anhídrido por ácido (ya que de los anhídridos se originan). Para el sistema Stock se nombra al no metal con el sufijo –ato, luego el número de valencia del no metal y por último se agrega “de hidrógeno”. Y para la nomenclatura sistemática se indica el número de átomos de oxígeno con el prefijo correspondiente (según reglas generales para este sistema) seguido de la partícula “oxo” unida al nombre del no metal y el sufijo –ato, por último se agrega al nombre las palabras “de hidrógeno”.
 

Ejemplo 68. Siguiendo las reglas de nomenclatura descritas anteriormente, asignar el nombre de los siguientes oxácidos, empleando los tres sistemas de nomenclatura:
 
(a) H2SO4;
 
(b) HClO4;
 
(c) H2SO2.
 
En la Tabla 35, se muestra el nombre de los tres compuestos, en cada uno del sistema de nomenclatura.