basicida de oxianiones

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD DE QUÍMICA. LABORATORIO DE INORGÁNICA I.

BASICIDAD DE LOS OXOANIONES.

Profesora. Profesora. MARGARITA CHAVEZ C HAVEZ MARTINEZ SEM 2011-2 GRUPO 2 LABORATORIO 2.

Introducción.

Un oxoanión es un ión poliatómico, constituido por un átomo central de un elemento (generalmente no metal, pero pueden ser elementos de distintos grupos de la tabla   periódica) y uno o varios átomos de oxígeno. Como todos los aniones, los oxoaniones tienen carga negativa, dado que han ganado uno o varios electrones. Estos electrones son compartidos por todos los átomos integrantes del oxoanión. Oxoaniones simples.

Los oxoaniones simples tienen una estructura AO í, siendo A el elemento central del m

n

anion. La fórmula de los los oxoaniones simples sigue la regla del octeto, formulada por  Lewis: ³Un átomo diferente del hidrógeno tiende a formar enlaces ganando, perdiendo o compartiendo electrones, hasta quedar rodeado por ocho electrones de valencia´. Esto se aplica sobre todo para los elementos del segundo período de la tabla periódica, pues tienen orbitales 2s y 2p, capaces de contener ocho electrones. De todas maneras hay excepciones a la regla del octeto, por ejemplo moléculas con número impar de electrones. Estas moléculas son muy reactivas, ya que tienen a usar el electrón solitario para formar enlaces. Ejemplos de oxoaniones de elementos del segundo período de la tabla, son los siguientes:  NO3í ion nitrato CO32í ion carbonato La estructura de estos aniones es pirámide trigonal. Cada átomo de oxígeno comparte un  par de electrones con el átomo central, y los pares de electrones compartidos se alejan a la máxima distancia posible, dado que sus cargas negativas se repelen. Entonces, al haber tres  pares de electrones compartidos, la distancia entre cada uno de ellos es de 120 grados. En el caso de los iones NO2í , la estructura es lineal; al haber sólo dos pares de electrones compartidos, éstos se disponen uno a cada lado del elemento central.

Los oxoaniones formados con los elementos del tercer período de la tabla, con el número de oxidación principal del grupo, son tetraédricos. Algunos ejemplos son: SO42í ion sulfato PO43í ion fosfato Oxoaniones condensados.

En disolución acuosa, los oxoaniones con carga grande pueden sufrir reacciones de condensación, como la formación del ión dicromato, Cr 2O72í: 2 CrO42í + 2 H+

Cr 2O72í + H2O

La fuerza que da lugar a esta reacción es la reducción de la densidad de carga eléctrica sobre el anión y la eliminación de los iones hidrógeno. La cantidad de orden en la disolución disminuye, liberando una cierta cantidad de entropía lo que hace más negativa la energía libre de Gibbs y favorece la reacción directa. Es un ejemplo de una reacción ácido base con el oxoanión monomérico actuando como base y el oxoanión condensado actuando como ácido conjugado. La reacción inversa es una reacción de hidrólisis, en la que una molécula de agua, actuando como base, se divide. Pueden ocurrir condensaciones adicionales, particularmente con aniones de carga elevada, como ocurre con los fosfatos de adenosina. Propiedades ácido-base.

La extensión de la protonación en disolución acuosa dependerá de la constante de acidez y del pH. Por ejemplo, la adenosinmonofosfato (AMP) tiene un valor de p K a de 6.21,7 Por  ejemplo, para un pH=7 estará protonada en torno al 10%. La neutralización de la carga es un factor importante en estas reacciones de protonación. Por el contrario, los aniones univalentes perclorato y permanganato son muy difíciles de protonar, por lo que sus ácidos correspondientes son ácidos fuertes. Aunque ácidos como el ácido fosfórico se escriben como H3PO4, los protones están enlazados al átomo de oxígeno formando grupos hidroxilo, por lo que la fórmula también se puede escribir según las normas de la IUPAC como OP(OH)3 para reflejar mejor la estructura molecular. De igual modo, la fórmula del ácido sulfúrico se puede escribir como O2S(OH)2; así es como se observa la molécula en fase gaseosa, cuando no está disociada. El ión fosfito, PO33í, es una base fuerte, y por ello siempre lleva al menos un protón. En este caso, el protón se enlaza directamente al átomo de fósforo con la estructura HPO32í. Al formarse este ión, el ión fosfito se comporta como una base de Lewis y dona un par de electrones al ácido de Lewis, H+.

Objetivos. y

y y

Determinar cuáles son las variables en un oxoanión que influyen en su su  basicidad. Encontrar el pH de cada uno de las sales a estudiar. Determinar qué relación existe entre el número de oxígenos y el estado de oxidación entre los átomos centrales.

Procedimiento.

En un tubo de ensaye se colocó una muestra de las siguientes sales: NaNO2, Na2SO3,  NaBO2, Na2CO3, NaNO3, KClO4, NaClO3, KIO4, KBrO3, Na2WO4, KIO3, K 2SO4, NaVO3,  Na3VO4, Na2SiO3 y Na3PO4. (cada una en su propio tubo). Se le agregó agua destilada hasta que se diluyó completamente la sal. Posteriormente se le agregó indicador universal y se determino su pH. Resultados. Fórmula general EO2

Anión

 NO2 NO3SO32ClO4WO42PO43-

pH 7

Anión

pH

BO2-

10

-

6 EO3 ClO3 211 EO3 CO327 EO4 IO428 EO4 SO42310 EO4 VO43Tabla N°1 determinación de pH. -

6 10

Anión

BrO3SiO32-

pH

6

Anión

pH

VO3-

7

9

6 7 9

Cuestionario. 1.

¿A

qué atribuyes el hecho de que el pH de algunas disoluciones sea muy parecido o el mismo que el del agua? A la disociación que se presenta presenta que es muy baja y a la la cantidad de agua y sales que se usan.

2.

¿Cuál

es la influencia de la carga del oxoanión en su basicidad? Anota los ejemplos que tomas en cuenta para comparar. Establece un comportamiento general de acuerdo a lo observado

A mayor carga del oxoanión es más básico, porque el anión tiene más fuerza para atraer al protón. 3.

¿Cuál

PO43-

10

VO43-

9

es el efecto del número de oxígenos del oxoanión en su basicidad? Anota los ejemplos que tomas en cuenta  para comparar. Generaliza de acuerdo a lo observado. Se tiene menor tendencia a atraer al protón (H+), Cuantos más átomos de oxigeno estén rodeando al átomo central, se presenta menor electronegatividad distribuida uniformemente.

SO32-

4.

11

CO32-

10

SiO32-

9

¿Cuál

es la influencia de la electronegatividad del átomo central E del oxoanión en su basicidad? (Para esto es conveniente que construyas una tabla de electronegatividad de E y el pH para un mismo tipo de oxoaniones) A menor electronegatividad, mayor será la basicidad de los oxoaniones.

Tabla N°2 Electronegatividad de los átomos centrales de los oxoaniones utilizados.

5.

¿Qué

relación existe entre el número de oxígenos en el oxoanión y el estado de oxidación del átomo central E?

A mayor número de oxidación del átomo central, mayor será la atracción al oxígeno, y por lo lo tanto el oxigeno presentara presentara menor electronegatividad. 6.

Elabora una hipótesis que involucre el estado de oxidación del átomo central del oxoanión y las propiedades de ácido-base de éste

Cuanto mayor sea el número de oxidación del átomo central, más básico será el oxoanión. 7.

¿Cuáles

son las variables en un oxoanión que influye en su basicidad y en qué forma? (contesta de manera breve)

y

La electronegatividad, a menor electronegatividad mayor acidez.

y

A mayor número de oxígenos mayor acidez.

Conclusiones.

Los oxianiones se comportan como bases, esta naturaleza depende de la carga, del radio iónico y la electronegatividad. electronegatividad. Por tanto entre mayor sea la atracción del átomo central con el oxigeno mayor será la base, entre menor sea la electronegatividad mayor es la base y entre mayor sea el radio iónico será más base. Bibliografía. y y

Mueller, U. (1993).Química Inorgánica estructural. Wiley Wells, A.F. (1962). Química inorgánica (3ª edición). Clarendon Press. pág. 446