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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) 8 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. 12 IONE DIFOSFATO E POLIFOSFATI 13 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 14