basicida de oxianiones

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA

DE MÉXICO.

FACULTAD DE QUÍMICA.

LABORATORIO DE INORGÁNICA I.

BASICIDAD DE LOS OXOANIONES.

Profesora

Profesora. MARGARITA C

. MARGARITA CHAVEZ

HAVEZ

MARTINEZ

SEM 2011-2

GRUPO 2

LABORATORIO 2.

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Introducción. Introducción.

Un oxoanión es un ión poliatómico, constituido por un átomo central de un elemento 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 (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 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 tienen carga negativa, dado que han ganado uno o varios electrones. Estos electrones son compartidos por todos los átomos integrantes del oxoanión.

compartidos por todos los átomos integrantes del oxoanión.

Oxoaniones simples. Oxoaniones simples.

Los oxoaniones simples tienen una estructura AO

Los oxoaniones simples tienen una estructura AOnn

m m_í_í

, siendo A el elemento central del , siendo A el elemento central del anion.

anion. La fórmula de lLa fórmula de los oxoaniones simples sigue la regla del octeto, formulada por os oxoaniones simples sigue la regla del octeto, formulada por Lewis: ³Un átomo diferente del hidrógeno tiende a formar enlaces ganando, perdiendo o 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 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 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 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 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.

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: Ejemplos de oxoaniones de elementos del segundo período de la tabla, son los siguientes: NO

NO33íí ion nitratoion nitrato

CO

CO332í2í ion carbonatoion carbonato

La estructura de estos aniones es pirámide trigonal. Cada átomo de oxígeno comparte un 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 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 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.

pares de electrones compartidos, la distancia entre cada uno de ellos es de 120 grados. En el caso de los iones NO

En el caso de los iones NO22í í ,, la estructura es la estructura es lineal; lineal; al haber sólo dos pares de al haber sólo dos pares de electroneselectrones

compartidos, éstos se disponen uno a cada lado del elemento central. compartidos, éstos se disponen uno a cada lado del elemento central.

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Los oxoaniones formados con los elementos del tercer período de la tabla, con el número de 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:

oxidación principal del grupo, son tetraédricos. Algunos ejemplos son: SO

SO4422ííion sulfatoion sulfato

PO

PO4433ííion fosfatoion fosfato

Oxoaniones condensados Oxoaniones condensados..

En disolución acuosa, los oxoaniones con carga grande pueden sufrir reacciones de En disolución acuosa, los oxoaniones con carga grande pueden sufrir reacciones de condensación, como la formación del ión dicromato, Cr

condensación, como la formación del ión dicromato, Cr 22OO7722íí::

2 CrO

2 CrO4422íí + 2 H+ 2 H++ Cr Cr 22OO7722íí + H+ H22OO

La fuerza que da lugar a esta reacción es la reducción de la densidad de carga eléctrica 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 sobre el anión y la eliminación de los iones hidrógeno. La cantidad de orden en la disolución disminuye, liberando una cierta cantidad de entrop

disolución disminuye, liberando una cierta cantidad de entropíía lo que hace más negativa laa lo que hace más negativa la

energ

energíía libre de Gibbs y favorece la reacción directa. Es un ejemplo de una reacción ácido-a 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 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 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 molécula de agua, actuando como base, se divide. Pueden ocurrir condensaciones adicionales, particularmente con aniones de carga elevada, como ocurre con los fosfatos de adicionales, particularmente con aniones de carga elevada, como ocurre con los fosfatos de adenosina.

adenosina.

Propiedades ácido-base. Propiedades ácido-base.

La extensión de la protonación en disolución acuosa dependerá de la constante de acidez y 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

del pH. Por ejemplo, la adenosinmonofosfato (AMP) tiene un valor de p K K aa de 6.21,de 6.21,77 Por Por

ejemplo, para un pH=7 estará protonada en torno al 10%. La neutralización de la carga es 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 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 univalentes perclorato y permanganato son muy difíciles de protonar, por lo que sus ácidos correspondientes son ácidos fuertes.

correspondientes son ácidos fuertes.

Aunque ácidos como el ácido fosfórico se escriben como H

Aunque ácidos como el ácido fosfórico se escriben como H33POPO44, los protones están, los protones están

enlazados al átomo de oxígeno formando grupos hidroxilo, por lo que la fórmula también 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)

se puede escribir según las normas de la IUPAC como OP(OH)33 para reflejar mejor lapara reflejar mejor la

estructura molecular. De igual modo, la fórmula del ácido sulfúrico se puede escribir como estructura molecular. De igual modo, la fórmula del ácido sulfúrico se puede escribir como O

O22S(OH)S(OH)22; así es como se observa la molécula en fase gaseosa, cuando no está disociada.; así es como se observa la molécula en fase gaseosa, cuando no está disociada.

El ión fosfito, PO

El ión fosfito, PO3333íí, es una base fuerte, y por ello siempre lleva al menos un protón. En, 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 HPO

este caso, el protón se enlaza directamente al átomo de fósforo con la estructura HPO3322íí. Al. Al

formarse este ión, el ión fosfito se comporta como una base de Lewis y dona un par de formarse este ión, el ión fosfito se comporta como una base de Lewis y dona un par de electrones al ácido de Lewis, H

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Objetivos. Objetivos.

y

Determinar cuáles son las variables en un oxoanión que influyen en s

Determinar cuáles son las variables en un oxoanión que influyen en suu

basicidad.

y

Encontrar el pH de cada uno de

Encontrar el pH de cada uno de las sales a estudiar.

las sales a estudiar.

y

Determinar qué relación existe entre el número de

Determinar qué relación existe entre el número de oxígenos y el estado

oxígenos y el estado

de oxidación entre los átomos centrales.

Procedimiento Procedimiento..

En un tubo de ensaye se colocó una muestra de las siguientes sales: NaNO

En un tubo de ensaye se colocó una muestra de las siguientes sales: NaNO22, , NaNa22SOSO33,,

NaBO

NaBO22, , NaNa22COCO33, NaNO, NaNO33, KClO, KClO44, NaClO, NaClO33, KIO, KIO44, KBrO, KBrO33, , NaNa22WOWO44, KIO, KIO33, , K K 22SOSO44, NaVO, NaVO33,,

Na

Na33VOVO44, , NaNa22SiOSiO33 y y NaNa33POPO44. (cada una en su propio tubo). Se le agregó agua destilada. (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 hasta que se diluyó completamente la sal. Posteriormente se le agregó indicador universal y se determino su pH. se determino su pH. Resultados. Resultados. Fórmula Fórmula general general Anión pH

Anión pH Anión Anión pH pH Anión Anión pH pH Anión Anión pHpH EO

EO22-- NO NO22-- 77 BOBO22-- 1010

EO

EO33-- NO NO33-- 66 ClOClO33-- 66 BrOBrO33-- 66 VOVO33-- 77

EO EO332-2- SOSO332-2- 1111 COCO332-2- 1010 SiOSiO332-2- 99 EO EO44-- ClOClO44-- 77 IOIO44-- 66 EO EO442-2- WOWO442-2- 88 SOSO442-2- 77 EO EO443-3- POPO443-3- 1010 VOVO443-3- 99 Tabla N°1 determinación de pH. Tabla N°1 determinación de pH. Cuestionario. Cuestionario. 1.

1. ¿¿A qué atribuyes el hecho de que el pH de algunas disoluciones sea muy parecido oA qué atribuyes el hecho de que el pH de algunas disoluciones sea muy parecido o

el mismo que el del agua? el mismo que el del agua?

A

A la disociación que se prla disociación que se presenta que es muy baja y a lesenta que es muy baja y a la cantidad de agua ya cantidad de agua y sales que se usan.

sales que se usan. 2.

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

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

para atraer al protón. 3.

3. ¿¿Cuál Cuál es es el el efecto efecto del del número número dede

oxígenos del oxoanión en su basicidad? Anota los ejemplos que tomas en cuenta oxígenos del oxoanión en su basicidad? Anota los ejemplos que tomas en cuenta para comparar. Generaliza de acuerdo a lo observado.

para comparar. Generaliza de acuerdo a lo observado.

Se tiene menor tendencia a atraer al protón (H+), Cuantos más átomos de Se tiene menor tendencia a atraer al protón (H+), Cuantos más átomos de oxigeno estén rodeando al átomo central, se presenta menor oxigeno estén rodeando al átomo central, se presenta menor electronegatividad distribuida uniformemente.

electronegatividad distribuida uniformemente.

SO

SO332-2- 1111 COCO332-2- 1010 SiOSiO332-2- 99

4.

4. ¿¿Cuál es la influencia de la electronegatividad del átomo central E del oxoanión enCuál es la influencia de la electronegatividad del átomo central E del oxoanión en

su basicidad? (Para esto es conveniente que construyas una tabla de su basicidad? (Para esto es conveniente que construyas una tabla de electronegatividad de E y el pH para un mismo tipo de oxoaniones) electronegatividad de E y el pH para un mismo tipo de oxoaniones)

A menor electronegatividad, mayor será la basicidad de los oxoaniones. A menor electronegatividad, mayor será la basicidad de los oxoaniones.

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

5.

5. ¿¿Qué relación existe entre el número de oxígenos en el oxoanión y el estado deQué relación existe entre el número de oxígenos en el oxoanión y el estado de

oxidación del átomo central E? oxidación del átomo central E?

A mayor número de oxidación del átomo central, mayor será la atracción al A mayor número de oxidación del átomo central, mayor será la atracción al oxígeno, y por l

oxígeno, y por lo tanto o tanto el oxigeno prel oxigeno presentara menor electronegatividad.esentara menor electronegatividad. 6.

6. Elabora una hipótesis que involucre el estado de oxidación del átomo central delElabora una hipótesis que involucre el estado de oxidación del átomo central del

oxoanión y las propiedades de ácido-base de éste oxoanión y las propiedades de ácido-base de éste

PO

(6)

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

oxoanión. 7.

7. ¿¿Cuáles son las variables en un oxoanión que influye en su basicidad y en quéCuáles son las variables en un oxoanión que influye en su basicidad y en qué

forma? (contesta de manera breve) forma? (contesta de manera breve)

y

y LLa electronegatividad, a menor electronegatividad mayor acidez.a electronegatividad, a menor electronegatividad mayor acidez. y

y A mayor número de oxígenos mayor acidez.A mayor número de oxígenos mayor acidez.

Conclusiones. Conclusiones.

Los oxianiones se comportan como bases, esta naturaleza depende de la carga, del radio Los oxianiones se comportan como bases, esta naturaleza depende de la carga, del radio iónico

iónico y y la electronegativila electronegatividad. Por dad. Por tanto entre tanto entre mayor mayor sea la sea la atracción del atracción del átomo centralátomo central con el oxigeno mayor será la base, entre menor sea la electronegatividad mayor es la base y 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.

entre mayor sea el radio iónico será más base.

B

Bibliografía.ibliografía.

y

y Mueller, U. (1993).Mueller, U. (1993).QQuímica Inorgánica estructuraluímica Inorgánica estructural. Wiley. Wiley y