Basicidad de los oxoaniones

Introducción

Un oxoanión es una especie química cuya fórmula genérica es AxOyz− (donde A representa un

elemento químico, generalmente un no-metal, y O representa un átomo de oxígeno). Los oxoaniones se forman con una gran diversidad de elementos químicos.1 Las fórmulas de los oxoaniones simples se determinan por la regla del octeto. Las estructuras de los oxoaniones condensados se pueden considerar en términos de unidades poliédricas AOn que comparten los vértices o las aristas entre dichos poliedros. Los ésteres de monofosfato (AMP) y de polifosfato (ADP y ATP) son importantes en biología.

El elemento central del oxoanión puede ser un átomo de no-metal (excluido el hidrógeno), un átomo de semimetal o, incluso, un átomo de metal del grupo 5 (V, Nb, Ta), del grupo 6 (Cr, Mo, W) ó del grupo 7 (Mn, Tc, Re) de la tabla periódica.2

La fórmula de los oxoaniones monómeros son del tipo AOnm−, dependiendo del estado de

oxidación del elemento A y de su posición en la tabla periódica. Los elementos de la primera fila o segundo período de la tabla periódica (B, C, N) están limitados a un número de coordinación máximo de 4. Sin embargo, ninguno de los elementos de la primera fila tiene un anión monómerico con ese número de coordinación. Por ejemplo, los iones carbonato (CO3

2−) y nitrato (NO3

−) tienen una estructura trigonal plana con enlace π (pi) entre el átomo central y los átomos de oxígeno. Este enlace π está favorecido por la similaridad en tamaño del átomo central y del oxígeno.

Los oxoaniones de elementos del tercer periodo (Al, Si, P, S y Cl) con el estado de oxidación principal del grupo, son tetraédricos. Por ejemplo, unidades tetraédricas SiO4

4- se encuentran en el mineral olivino, un ortosilicato de magnesio y hierro, [Mg,Fe]SiO4, pero el anión no tiene una existencia por separado pues los átomos de oxígeno están rodeados tetraédricamente por cationes en el estado sólido. Los aniones fosfato (PO4

3−), sulfato (SO42−), y perclorato (ClO4

−) pueden encontrarse como tales en varias sales. Muchos oxoaniones de elementos con estados de oxidación más bajos cumplen la regla del octeto y esto se puede usar para racionalizar las fórmulas adoptadas. Por ejemplo, el cloro (V) tiene dos electrones de valencia por lo que puede acomodar tres pares de electrones de los enlaces con los iones óxido. La carga del ión es +5 −3×2 = −1, y por ello la fórmula es ClO3

−. La estructura del ión se predice por la teoría RPECV como de forma piramidal, con tres pares de electrones enlazantes y un par no compartido. De forma similar, el oxoanión de cloro (III) tiene la fórmula ClO2

−, y es angular con dos pares de electrones enlazantes y otros dos pares no compartidos.

Procedimiento Experimental

Dispones de las siguientes sales para la práctica: NaNO2, Na2SO3, NaBO2, Na2CO3, NaNO3, KClO4, NaNO3, KClO4, KBRO3, NaWO4, KIO3, K2SO4, NaVO3, Na3VO4, Na2SiO3 y Na3PO4

1. Asegurarse de que los tubos de ensaye estén limpios. Agregar 5 mL de agua destilada y una gota de indicador universal y verificar que el indicador tenga el mismo color en todos los tubos.

2. Agregar una de las sales antes mencionadas a cada uno de los tubos con agua destilada e indicador universal, hasta que se disuelvan.

3. Medir y Anotar el pH en la tabla.

¿Cuál es el pH del agua destilada? pH= 7

FormulaGeneral

Anión pH Anión pH Anión pH Anión pH Anión pH

EO2- NO2

- 8 BO2- 9

EO3- VO3

- 8 NO3- 7 IO3

- 7 CO3- 7 BrO3

- 8EO3

2- SO32- 9 SiO3

2- 9 CO32- 10

EO4- ClO4

- 7 IO4- 6

EO42- WO4

2- 7 SO42- 8

EO43- VO4

2- 8 PO42- 9

Cuestionario1. ¿A qué atribuyes el hecho de que el pH de algunas disoluciones sea muy parecido o el

mismo que el del agua?A que la cantidad de las sales es muy pequeña y la disociación es muy baja.

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 observadoA mayor carga del oxoanión es más básico, porque el anión tiene más fuerza para atraer al protón por ejemplo

Anión pH Anión pHVO4

2- 8 PO42- 9

3. ¿Cuál 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.Cuantos más átomos de oxigeno estén rodeando al átomo central, se presenta menorelectronegatividad distribuida uniformemente, por lo tanto se tiene menor tendencia a atraer al protón (H+).

Anión pH Anión pHSO3

2- 9 CO32- 10

4. ¿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.

Átomo Central Electronegatividad pH

Cl 3.16 7

N 3.04 7

Br 2.96 6

I 2.66 9

S 2.58 11

C 2.55 11

P 2.19 10

B 2.04 10

Si 1.90 11

W 1.70 8

V 1.63 11

5. ¿Qué relación existe entre el número de oxígenos en el oxoanión y el estado de oxidación del átomo central?A mayor numero de oxidación del átomo central, mayor será la atracción al oxígeno, y por lo tanto el oxigeno 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 ésteA mayor 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) La electronegatividad, a menor electronegatividad mayor acidez A mayor numero de oxígenos mayor acidez

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

LABORATORIO DE QUÍMICA INORGANICA 1

PRÁCTICA 6

BASICIDAD DE LOS OXOANIONES

LEON MORENO LIZ BERENICE

GRUPO 8

PROFR. PANDIYAN THANGARASU

Laboratorio C-1

SEMESTRE 2011-1

FECHA 18 OCTUBRE DE 201O