PROPRIETA` DEGLI OSSIDI

PROPRIETA’ DEGLI OSSIDI
O2- + H2O → 2OHPiccole dimensioni ed elevata carica, lo ione ossido (O2-) è
un anione molto fortemente basico che non può esistere
in acqua. Base più forte dello ione idrossido (base + forte
che può esistere in acqua). O2- lo troviamo sottoforma di
ossido.
OSSIDI BASICI
Gli ossidi metallici sono generalmente basici.
Na2O + H2O → 2NaOH
OSSIDI ANFOTERI
Molti metalli danno ossidi che sono anfoteri e reagiscono
sia con gli acidi forti che con le basi forti.
Al2O3 + 6HCl → 2Al3+ + 6Cl- + 3H2O
Al2O3 + 2OH- +3H2O → 2[Al(OH)4]OSSIDI ACIDI
Gli ossidi dei non metalli sono normalmente covalenti.
Molti sono le anidridi degli acidi.
N2O5 + H2O → 2HNO3
P4O10 + 6H2O → 4H3PO4
SO3 + H2O → H2SO4
Altri che non reagiscono con l’acqua, come SiO2,
reagiscono invece con NaOH, mostrando così le loro
proprietà acide.
1
Carattere acido crescente
2
Disidratazione degli idrossidi a formare ossidi;
Spesso gli idrossidi metallici insolubili perdono molecole
d’acqua dando ossidi insolubili:
M(OH)z (s)
MOz/2(s) + (z/2)H2O
2M(OH)z (s)
M2Oz(s) + zH2O
- Formazione di ossoanioni.
Quando trattiamo ossidi o idrossidi di non-metalli in
soluzione acquosa abbiamo ossiacidi deboli o forti che
portano alla formazione di ossanioni MOxyMOzz- + zH3O+
M(OH)z + zH2O
ESEMPI DI OSSOANIONI DI NON METALLI
3-
O
B
O
O
C
O
O
borato
N
O
O
nitrato
3-
O
O
O
O
-
2-
O
Si
silicato
O
carbonato
4-
O
O
-
2-
O
O
O
P
O
fosfato
O
O
S
O
solfato
O
Cl
O
O
perclorato
3
NOMI E FORMULE DEGLI OSSOANIONI MOxy- PIÙ
IMPORTANTI
Ossoanioni in cui il numero di ossidazione dell’atomo
centrale è uguale al numero del gruppo
CO32NO3BO33borato carbonato
nitrato
54AlO4
SiO4
PO43alluminato silicato
fosfato
44GaO5
GeO4
AsO43gallato germanato arseniato
SnO68SbO67stannato antimonato
PbO68VO43plumbato vanadato
SO42ClO4solfato
perclorato
2SeO4
BrO4selenato perbromato
TeO66IO65tellurato
periodato
2CrO4
MnO4cromato permanganato
MoO42ReO4molibdato perrenato
Ossoanioni in cui il numero di ossidazione dell’atomo
centrale è minore di due rispetto al numero del gruppo
NO2nitrito
ClO3SO32solfito clorato
3AsO3
SeO32- BrO3arsenito selenito bromato
4IO3SbO33TeO32SnO3
stannito antimonito tellurito iodato
Il numero di ossogruppi in un ossoanione MOxy- varia in
funzione delle dimensioni e del numero di ossidazione
dell’atomo centrale M (x =1, 2, 3, 4 o 6).
4
Prefissi
Suffissi
Nella maggior parte
dei gruppi
Nei Gruppi 17(VIIA),
18(VIIIA), 7, 8
per-
-ato
Non si formano
No. Ossid.= No. del
gruppo
-ato
No. Ossid.= No. del
gruppo
No. Ossid.= No. del
gruppo -2
-ito
No. Ossid.= No. del
gruppo -2
No. Ossid.= No. del
gruppo -4
-ito
No. Ossid.= No. del
gruppo -4
No. Ossid.= No. del
gruppo -6
ipo-
O
Cl
O
O
Cl
O
O
perclorato
Cl(VII)
O
Cl
O
clorato
Cl(V)
Cl
O
O
clorito
Cl(III)
2-
ipoclorito
Cl(I)
2-
O
O
O
O
O
S
S
O
solfato
S(VI)
O
O
solfito
S(IV)
5
IDROLISI BASICA DEGLI OSSOANIONI
MOxy- + H2O
Es.: CO32- + H2O
[MOx-1OH](y-1)- + OHHCO3- + OH-
Kb = 2.1 x 10-4
Dimensioni ossoanioni: grandezza confrontabile a parità di
numero di atomi di ossigeno;
Gli ossoanioni MOxy- (basi coniugate degli ossiacidi) hanno una
forza basica (pKb) che dipende da due fattori principali: il numero
di ossogruppi (x) e la carica negativa (y), mentre la dipendenza
dall’elettronegatività dell’atomo centrale è meno pronunciata
(qualitativamente aumenta al diminuire dell’elettronegatività)
Maggior carica implica maggior basicità (ClO4- < SO42- < PO43-);
Maggior numero di ossogruppi implica minor basicità.
Es.: ClO-, pKb 6.5; ClO2-, pKb 12.1; ClO3- e ClO4- pKb non misurabili
(basi troppo deboli).
6
O
Cl
O
O
Cl
O
O
O
Cl
O
O
Cl
O
O
Delocalizzazione di carica sugli ossogruppi riduce la basicità:
< δ − su ogni O.
STIMA RAPIDA DELLA BASICITA’ DI OSSOANIONI
Si può assumere che
2 ioni O2- ≡ 1 carica negativa
MO4Togliamo 2 ossigeni per ogni carica negativa
Rimane “MO2”
Ossoanione non basico: tolte tutte le cariche negative restano
ossogruppi;
MO42- e MO2Togliamo 2 ossigeni per ogni carica negativa
Rimane “M”
Ossoanione debolmente basico: cariche negative e ossogruppi si
elidono lasciando solamente “M”;
Ossoanioni basici: tolti tutti gli ossogruppi restano cariche
negative.
MO32- diventa “M-½” e MO64- diventa “M-1“ moderatamente basici.
Le specie che terminano con cariche più di -1 (per es. MO34-, che
diventa “M-5/2”) sono molto fortemente basiche.
Esempi: CO32- è basico (prevalgono le cariche negative); NO3- non
è
basico
(prevalgono
gli
ioni
ossido).
7
Basicità degli ossoanioni
1) Ossanioni derivanti da acidi molto forti sono praticamente non
basici:
ClO4- (perclorato), MnO4- (permanganato), NO3- (nitrato)
2) Ossanioni derivanti da acidi forti ma non fortissimi (tenere
conto della giusta costante di dissociazione per anioni
derivanti da acidi poliprotici) sono debolmente basici:
SO42- (solfato), CrO42- (cromato), SeO42- (selenato)
3) Ossanioni derivanti da acidi deboli sono moderatamente
basici:
PO43- (ortofosfato) VO43- (vanadato) CO32- (carbonato)
SO32- (solfito) NO2- (nitrito)
3) Ossanioni derivanti da acidi debolissimi sono basi molto forti:
SiO44- (silicati) GeO44- (germanati) AsO33- (arsenati)
BO33- (borati) SbO33- (antimonati)
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Idrolisi basica degli ossoanioni: OSSIACIDI
MOx- + H2O
[MOx-1(OH)] + OH-
[MOx-1(OH)] si trova di solito scritto come HMOx: OSSIACIDO
Ossiacidi: H acido legato a un atomo di O.
Nel caso di poli-ossanioni si potranno avere più equilibri
successivi, sino ad arrivare all’ossiacido corrispondente:
MOxn- + H2O
[MOx-1(OH)](n-1)- + H2O
[MOx-1(OH)](n-1)- + OH[MOx-2(OH)2](n-2)- + OHMOx-n(OH)n oppure HnMOx
Ossiacidi più comuni
H3BO3 acido borico
“H2CO3” acido carbonico (in verità si tratta di CO2 idrata)
HNO3 acido nitrico
HNO2 acido nitroso
H3PO4 acido fosforico (acido ortofosforico)
H2SO4 acido solforico
HClO4 acido perclorico
9
FORZA DEGLI OSSIACIDI MOm(OH)n
pKa
χ
pKa
pKa
a)
b)
c)
HO-Cl
7.53
HO-Br
8.63
HO-I
10.64
Cl=3.0
Br=2.8
I=2.5
(elettronegatività dell’atomo centrale)
HO-Cl
7.53
HClO
HO-ClO
2.0
HClO2
HO-ClO2
-1.0
HClO3
HPO4212.7
H2PO47.4
H3PO4
2.1
HO-ClO3
-10.0
HClO4
La forza dell’acido cresce all’aumentare della
elettronegatività dell’atomo centrale (HClO4 e HNO3
sono tra gli acidi più forti; H2SO4 è leggermente più
debole; H3PO4 è ancora più debole e H3BO3 è molto
debole)
Per uno stesso atomo centrale, la forza dell’acido
cresce all’aumentare del numero di atomi di
ossigeno legati ad esso. Per un acido M(OH)xOn:
pKa = 10.5 – 5.0n - χM
Per acidi poliprotici la pKa diminuisce di circa 5 unità
per ogni dissociazione successiva.
In generale per un acido MOm(OH)n
Se m = 0, acido debole, K 10-7.5 ÷ 10-9.5
m = 1, acido medio, K 10-2 ÷ 10-3
m = 2, acido forte, K 102
m = 3, acido molto forte, K molto grande
10
11
Ossoanioni (ossoacidi) del Fosforo
2-
3O
O
O
O
P
P(V)
fosfato
O
O
O
P
O
O
O
O
O
P
O
H2PO4- diidrogenofosfato
PO43-
H3PO4 acido ortofosforico
4-
P 2O74-
O
O
P
P
O
O
O
5trifosfato
O
O
P3O105-
O
3-
O
O
P
O
O
P
P
O
O
(ciclo)trimetafosfato
P3O93-
O
O
O
P
P
P
O
H4P2O7 acido pirofosforico
pirofosfato
O
O
O
O
H
P(I)
ipofosfito
ortofosfato
O
O
P
HPO 42- monoidrogenofosfato
P
P
O
H
H
P(III)
fosfito
3-
O
O
P
O
O
O
O
O
O
-
O
n
n(poli)metafosfato
O
O
(PO3)nn-
L’acido fosforico e i fosfati in genere trovano largo uso nel campo
dei fertilizzanti, detergenti, additivi (es. coca-cola), dentifrici,
antiruggine, antiparassitari.
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IONE DIFOSFATO E POLIFOSFATI
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Esercizio:
Classificare i seguenti acidi come forti o deboli.
HNO2
HBrO4
Si(OH)4
H2SeO4
Suggerimento:
NO(OH)
HNO2
HBrO4
BrO3(OH)
Si(OH)4
H2SeO4
SeO2(OH)2
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