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IDROSSIDI, OSSIACIDI, IDRACIDI



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IDROSSIDI, OSSIACIDI, IDRACIDI

Gli ossidi possono reagire con l'acqua (H2O) dando anch'essi reazioni che possono essere chiamate, seppure impropriamente, di addizione. In questo caso alla molecola di ossido verranno aggiunte una o più molecole di acqua e, nella formula risultante, si troveranno pertanto gli atomi di ossigeno, idrogeno e dell'elemento particolare in numero uguale a quello che corrisponde agli atomi presenti fra i reagenti (ossido + H2O), ma Il prodotto risultante di questa reazione è però diverso a seconda che si tratti di ossidi di metalli o di non-metalli. Infatti gli ossidi metallici sono caratterizzati da una forte polarità di legame che fa sì che i componenti la molecola siano ionizzati in modo pressoché totale, mentre la elettronegatività abbastanza simile fra l'ossigeno e un non-metallo lascia un legame covalente, ancorché polarizzato, in questo tipo di ossidi (chiamati un tempo anidridi). Questo comporta la formazione di composti con proprietà chimiche diverse se la reazione con acqua (la cui struttura si può descrivere: H–OH) avviene con ossidi metallici o non-metallici.



· Idrossidi

In pratica i prodotti di reazione dell'acqua con ossidi metallici sono caratterizzati dal gruppo OH (ossidrile), un anione che con la sua carica negativa, ovviamente localizzata sull’atomo di ossigeno, controbilancia una sola carica positiva del catione, cioè il metallo che ha perduto uno o più elettroni per formare uno ione positivo. I composti di reazione tra un ossido metallico e l'acqua si chiamano idrossidi. Vediamo alcuni esempi di idrossidi con le loro reazioni di formazione.

1) Na2O + H2O ® 2 NaOH

(idrossido di sodio)(1)

Come si vede, da una molecola di ossido di sodio ed una molecola di acqua si formano due molecole di idrossido. Infatti il sodio, che appartiene al I gruppo, sottogruppo A, possiede un solo elettrone di legame e quindi può dare solamente il catione Na+ (numero di ossidazione +1). La carica positiva del catione sarà quindi controbilanciata perfettamente da una sola carica negativa, corrispondente ad un solo ione ossidrile OH. Ne risulta che, essendovi due ioni Na+ nella molecola dell'ossido di sodio, il prodotto della reazione con acqua darà luogo a due molecole di idrossido NaOH. Da notare che tutti gli atomi che fanno parte dei reagenti (Na, O, H) si ritrovano nella stessa quantità nei prodotti della reazione come è giusto che sia, trattandosi di una reazione di 'addizione', solo che si otterranno due molecole di NaOH.

(1) In effetti l'ossido di sodio e l'idrossido di sodio sono composti ionici formati rispettivamente da :

2 Na+ e O= e Na+ e OH, cosicché si dovrebbe parlare di molecola solo per l'acqua che è un composto covalente. Il termine molecola, usato in questo modulo anche per ossidi, idrossidi e in seguito per i sali non è pertanto da ritenersi corretto, tuttavia verrà qui adoperato per rendere più semplice il discorso.

2) CaO + H2O ® Ca(OH)2

(idrossido di calcio)

In questo caso il calcio, con numero di ossidazione +2, darà luogo ad un idrossido contenente due ossidrili, ognuno dei quali controbilancia una delle due cariche positive nel catione Ca++.

3) Fe2O3 + 3 H2O ® 2 Fe(OH)3

(idrossido di ferro III)

Il numero di molecole d'acqua che appaiono tra i reagenti corrisponde a quelle che mancano per formare il prodotto. Infatti nell'ossido ferrico sono presenti due ioni Fe+++, ognuno dei quali, nell'idrossido corrispondente, sarà controbilanciato dalle cariche negative di tre OH. Pertanto nel computo totale degli atomi presenti nelle due molecole di prodotto si vede che due atomi di ferro e tre di ossigeno sono già forniti dall'ossido e mancano ancora tre atomi di ossigeno e sei di idrogeno (quindi tre molecole di H2O) per ottenere la parità numerica degli atomi fra i reagenti e i prodotti della reazione.

Altri esempi di reazioni di formazione di idrossidi sono riportate qui sotto.

4) K2O + H2O ® 2 KOH

(idrossido di potassio)

5) MnO + H2O ® Mn(OH)2

(idrossido di manganese II)

6) Al2O3 + 3 H2O ® 2 Al(OH)3

(idrossido di alluminio)

7) CeO2 + 2 H2O ® Ce(OH)4

(idrossido di cerio IV)

Ossiacidi e Idracidi

Al contrario degli idrossidi metallici che, dissociandosi in soluzione, producono come abbiamo visto il caratteristico ione ossidrile (OH), il prodotto della reazione degli ossidi derivati da non-metalli con acqua dà luogo ad una dissociazione, in soluzione, in cui l'elemento caratteristico è lo ione idrogeno H+ (idrogenione).

I composti di reazione degli ossidi dei non-metalli con acqua vengono detti ossiacidi e prendono il nome dall’ossido da cui derivano, mantenendone il suffisso –oso o –ico, e premettendo il nome acido. Qui sotto sono riportati alcuni esempi della loro formazione con il relativo nome chimico.



8) N2O5 + H2O ® 2 HNO3

(acido nitrico)

9) N2O3 + H2O ® 2 HNO2

(acido nitroso)

10) SO2 + H2O ® H2SO3

(acido solforoso)

11) SO3 + H2O ® H2SO4

(acido solforico)

12) Cl2O + H2O ® 2 HClO

(acido ipocloroso)

13) Cl2O3 + H2O ® 2 HClO2

(acido cloroso)

14) Cl2O5 + H2O ® 2 HClO3

(acido clorico)

15) Cl2O7 + H2O ® 2 HClO4

(acido perclorico)


16) P4O6 + 6 H2O ® 4 H3PO3

(acido fosforoso)

17) P4O10 + 2 H2O ® 4 HPO3

(acido meta-fosforico)

18) P4O10 + 4 H2O ® 2 H4P2O7

(acido piro-fosforico o difosforico)

19) P4O10 + 6 H2O ® 4 H3PO4

(acido orto-fosforico)

20) CO2 + H2O ® H2CO3

(acido carbonico)

21) I2O7 + H2O ® 2 HIO4

(acido meta-periodico)

22) I2O7 + 5 H2O ® 2 H5IO6

(acido orto-periodico)

La formula chimica degli ossiacidi tiene conto della dissociazione, nella soluzione, in catione H+ e nell'anione corrispondente e questo viene evidenziato scrivendo prima l'atomo (o gli atomi) di idrogeno, poi l'elemento non metallico ed infine l'atomo (o gli atomi) di ossigeno.

Sia per gli ossiacidi che per gli idrossidi il gruppo caratteristico è 'monovalente' (l'ossidrile ha una sola carica negativa e l'idrogenione ha una sola carica positiva) per cui la formula del prodotto della reazione fra ossidi di non-metalli e acqua si ricava con gli stessi metodi già visti nell'esempio (1).

Come si nota dagli esempi precedenti, gli ossiacidi prendono il nome dall'ossido da cui sono derivati, mantenendo i suffissi -oso e -ico, ed eventualmente iprefissi ipo- e per- quando l'elemento non metallico abbia i numeri di ossidazione rispettivamente più basso e più alto. Nel caso degli acidi del fosforo con numero di ossidazione +5, l'ossido corrispondente, se lo assume simile al suo omologo derivato dall’azoto (N2O5), può sommare una sola molecola d'acqua (reazione 17), come accade all'azoto nell'acido nitrico (reazione 8), oppure due (reazione 18) o tre molecole d'acqua (reazione 19). Pertanto gli acidi fosforici che ne risultano presentano diverse caratteristiche, potendo dissociare rispettivamente 1, 4 e 3 idrogenioni, e tale diversità viene sottolineata premettendo i prefissi meta-, piro- (o di-) e orto- agli acidi fosforici corrispondenti. In effetti la molecola del fosforo è tetravalente (P4) ed anche gli ossidi derivati da questo elemento mantengono una struttura tetramolecolare (P4O6 e P4O10), come è indicato in ura 1.






Fosforo (P4)

Ossido fosforoso (P4O6)

Ossido fosforico (P4O10)


Anche lo iodio nel suo numero di ossidazione massimo (+7) si comporta in modo simile come si vede dagli esempi (21) e (22).

è da notare infine che negli acidi l'idrogenione che viene dissociato in soluzione era originariamente legato ad uno degli atomi di ossigeno a sua volta unito con un legame covalente eteropolare al non-metallo. Quindi, in modo più generale, si può dire che il carattere acido di un composto viene dato dall'idrogenione (H+) che viene dissociato in soluzione. Tuttavia tale comportamento non è tipico solo degli ossiacidi, ossia di acidi derivati dalla reazione di un ossido non-metallico con l'acqua, ma anche di certi composti in cui l'elemento non-metallico, più elettronegativo dell'idrogeno, sia legato direttamente ad uno o più atomi di idrogeno secondo la formula generale HnX.

In questo caso l'elemento non-metallico X può essere un alogeno del VII gruppo (F, Cl, Br, I) con numero di ossidazione = –1, un elemento del VI gruppo, sottogruppo A (S=, Se=, Te=) con n. ox = –2, oppure un aggregato di vari atomi come CN e N3.

Il composto che si ottiene in questo modo viene detto idracido (in contrapposizione ad ossiacido) e il nome specifico viene formato dall'elemento non-metallico a cui viene aggiunto il suffisso –idrico. Riportiamo qui alcuni esempi:

23) HF

acido fluoridrico

24) HCl

acido cloridrico

25) HBr

acido bromidrico

26) HI

acido iodidrico

27) H2S

acido solfidrico

28) H2Se

acido selenidrico

29) H2Te

acido telluridrico

30) HCN

acido cianidrico

31) HN3

acido azotidrico

Talvolta un atomo di zolfo nel suo numero di ossidazione -2 può rimpiazzare un atomo di ossigeno in quanto entrambi fanno parte dello stesso gruppo e quindi possono avere, in certi casi, un comportamento simile. In questi casi l'acido che ne deriva ha lo stesso nome che avrebbe il composto se l'elemento non-metallico che lo caratterizza fosse legato unicamente ad ossigeno, ma, per indicare che vi è stata comunque la sostituzione di un atomo di ossigeno con uno di zolfo, si aggiunge il prefisso tio– a tale nome. Ad esempio:

32) H2S2O3

acido tio-solforico

Le formule di struttura dell'acido solforico e del suo omologo tiosolforico sono rispettivamente:


Come si vede in questo caso un atomo di zolfo ha preso il posto di un atomo di ossigeno nella struttura dell'acido solforico H2SO4 con un numero di ossidazione –2 mentre l'altro atomo di zolfo resta nel suo stato di ossidazione massimo +6.







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