Formulació inorgànica
Oxoàcids: com formular-los i anomenar-los
Guia per a ESO, batxillerat i PAU/PBAU. Aprèn la nomenclatura tradicional, d’hidrogen i d’addició.
Què és un oxoàcid?
Un oxoàcid és un compost format per hidrogen, un element central i oxigen. La fórmula general es pot representar com HaXbOc .
En aquests compostos, l’hidrogen actua amb +1 i l’oxigen amb −2. El nombre d’oxidació de l’element central es calcula fent que la suma total sigui zero.
Exemple: H2SO4
2(+1) + x + 4(−2) = 0. Per tant, x = +6: el sofre actua amb +6.
Atenció: el nombre d’hidrògens no indica el nombre d’oxidació de l’element central. Sempre s’ha de fer el sumatori.
De fórmula a nom
Nomenclatura tradicional
Es forma amb la paraula àcid, l’arrel de l’element central i una terminació que depèn del seu nombre d’oxidació.
| Valor relatiu | Forma tradicional | Exemple del clor |
|---|---|---|
| Més baix | hipo−…−ós | HClO · àcid hipoclorós |
| Segon | …−ós | HClO2 · àcid clorós |
| Tercer | …−ic | HClO3 · àcid clòric |
| Més alt | per−…−ic | HClO4 · àcid perclòric |
El sofre utilitza tres valors positius en aquesta sèrie: +2, +4 i +6. El valor +2 correspon a hipo−…−ós, el +4 a −ós i el +6 a −ic. Per això H2SO3 , amb sofre +4, és àcid sulfurós, i H2SO4 , amb sofre +6, és àcid sulfúric.
Terminacions segons el grup i la valència
Aquesta taula resumeix les valències i terminacions que també apareixen a la taula de valències de la secció ajuda.
| Terminació | Grup 13 | Grup 14 | Grup 15 | Grup 16 | Grup 17 |
|---|---|---|---|---|---|
| −ur / −hídric | −3 | −4 | −3 | −2 | −1 |
| per−…−ic / −at | — | — | — | — | +7 |
| …−ic / −at | +3 | +4 | +5 | +6 | +5 |
| …−ós / −it | — | +2 | +3 | +4 | +3 |
| hipo−…−ós / −it | — | — | — | +2 | +1 |
Casos especials del crom i del manganès
El crom i el manganès són metalls de transició, però quan actuen amb valors molt positius poden formar òxids àcids i els oxoàcids corresponents. Per això constitueixen una excepció a la idea general que els oxoàcids tenen sempre un no-metall com a element central.
| Element central | Valor | Formació | Oxoàcid |
|---|---|---|---|
| Cr | +6 | CrO3 + H2O → H2CrO4 | àcid cròmic |
| Cr | +6 | 2 CrO3 + H2O → H2Cr2O7 | àcid dicròmic |
| Mn | +7 | Mn2O7 + H2O → 2 HMnO4 | àcid permangànic |
Recorda: que Cr i Mn siguin metalls no impedeix que formin oxoàcids quan actuen amb aquests valors elevats.
Per posar-ne el nom tradicional, s’han de seguir aquestes passes:
- Assigna +1 als hidrògens i −2 als oxígens.
- Calcula el nombre d’oxidació de l’element central.
- Compara’l amb els valors possibles i tria hipo−…−ós, −ós, −ic o per−…−ic.
- Comprova quants àtoms de l’element central hi ha a la fórmula. Si n’hi ha dos, afegeix el prefix tradicional di−: per exemple, H2S2O7 és àcid disulfúric.
- Si l’element central és B, P, As o Sb, formula l’òxid corresponent al nombre d’oxidació calculat i comprova si, per obtenir l’oxoàcid, s’hi ha sumat 1, 2 o 3 H2O: 1 aigua indica meta−, 2 aigües indiquen piro− i 3 aigües indiquen orto−. El prefix orto− normalment s’omet i, per tant, el nom queda sense prefix.
Exemple: HPO3
El fòsfor actua amb +5, de manera que l’òxid corresponent és P2O5. Per saber quin és l’oxoàcid, hi sumam una, dues o tres aigües i comprovam quin resultat coincideix amb la fórmula donada:
| Aigua afegida | Formació | Forma tradicional |
|---|---|---|
| 1 H2O | P2O5 + H2O → 2 HPO3 | meta− |
| 2 H2O | P2O5 + 2 H2O → H4P2O7 | piro− |
| 3 H2O | P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4 | orto− |
La fórmula donada, HPO3, coincideix amb el resultat de sumar una aigua. Per tant, correspon a la forma meta− i s’anomena àcid metafosfòric.
Nomenclatura d’hidrogen
Primer s’indica el nombre d’hidrògens amb un prefix. Després, entre parèntesis, s’anomena l’oxoanió amb el nombre d’oxígens i l’element central acabat en −at.
- Compta els hidrògens: hidrogen, dihidrogen, trihidrogen, tetrahidrogen…
- Compta els oxígens: oxid, dioxid, trioxid, tetraoxid, pentaoxid…
- Compta els àtoms centrals si n’hi ha més d’un: disulfat, difosfat…
| Fórmula | Nomenclatura d’hidrogen | Què indiquen els prefixos? |
|---|---|---|
| H2SO4 | dihidrogen(tetraoxidsulfat) | 2 H, 4 O i 1 S |
| HClO4 | hidrogen(tetraoxidclorat) | 1 H, 4 O i 1 Cl |
| H4P2O7 | tetrahidrogen(heptaoxiddifosfat) | 4 H, 7 O i 2 P |
Atenció: cada prefix compta l’element que té immediatament després. A tetrahidrogen(heptaoxiddifosfat), tetra− compta H, hepta− compta O i di− compta P.
Nomenclatura d’addició
Considera l’oxoàcid com una estructura formada per l’element central, grups OH i oxígens addicionals. El nombre d’hidrògens de la fórmula indica quants grups OH hi ha.
- Converteix cada hidrogen en un grup OH.
- Resta aquests oxígens del total: els que queden s’anomenen òxid.
- Compta els grups hidròxid, els òxids i els àtoms centrals amb prefixos.
| Fórmula | Estructura d’addició | Nom d’addició |
|---|---|---|
| HClO | Cl(OH) | hidroxidclor |
| H2SO4 | SO2(OH)2 | dihidroxiddioxidsofre |
| H3PO4 | PO(OH)3 | trihidroxidoxidfòsfor |
| H4P2O7 | P2O3(OH)4 | tetrahidroxidtrioxiddifòsfor |
Exemple: H2SO4
Hi ha 2 H, per tant hi ha 2 grups OH. Aquests grups utilitzen 2 dels 4 oxígens; en queden 2 com a òxids: SO2(OH)2 . El nom és dihidroxiddioxidsofre.
De nom a fórmula
Nomenclatura tradicional
- Identifica l’element central i el nombre d’oxidació indicat pel prefix i la terminació.
- Formula l’òxid corresponent i simplifica’n els subíndexs si és necessari.
- Afegeix la quantitat d’aigua indicada pel nom tradicional i simplifica la fórmula obtinguda quan sigui necessari.
Exemple: àcid perclòric
Per−…−ic indica el valor més alt del clor, +7. El seu òxid és Cl2O7 : Cl2O7 + H2O → H2Cl2O8 → HClO4 .
Prefix di−: dos àtoms centrals
En la nomenclatura tradicional, el prefix di− indica que la fórmula conté dos àtoms de l’element central. Habitualment, aquests àcids es poden obtenir unint dues molècules de l’oxoàcid corresponent i eliminant una molècula d’aigua. Per tant, primer seguim el procediment anterior per obtenir l’oxoàcid, en prenem dues molècules i després hi restam una molècula d’aigua.
| Obtenció | Fórmula | Nom |
|---|---|---|
| 2 H2SO4 − H2O | H2S2O7 | àcid disulfúric |
| 2 H2SO3 − H2O | H2S2O5 | àcid disulfurós |
| 2 H3PO4 − H2O | H4P2O7 | àcid difosfòric o pirofosfòric |
No ho confonguis: di− davant l’arrel tradicional compta els àtoms centrals. En dihidrogen compta hidrògens; en dihidròxid, grups OH; i en diòxid, oxígens.
Meta−, piro− i orto−
Aquests prefixos indiquen quanta aigua s’afegeix a l’òxid de partida. Per al fòsfor(V), partim de P2O5 .
| Aigua afegida | Reacció | Nom |
|---|---|---|
| +1 H2O | P2O5 + H2O → 2 HPO3 | àcid metafosfòric |
| +2 H2O | P2O5 + 2 H2O → H4P2O7 | àcid pirofosfòric o difosfòric |
| +3 H2O | P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4 | àcid ortofosfòric o fosfòric |
Per memoritzar-ho: meta = 1 aigua, piro = 2 aigües i orto = 3 aigües. El prefix orto− normalment s’omet; per això H3PO4 s’anomena habitualment àcid fosfòric.
Casos del B, P, As i Sb: si el nom tradicional no indica cap prefix, es considera la forma orto− i se sumen 3 H2O a cada òxid corresponent. El prefix orto− normalment no figura en el nom: àcid bòric, àcid fosfòric, àcid arsènic i àcid antimònic són les formes orto. Per exemple: P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4 .
Cas especial del silici: no s’aplica la regla de les 3 aigües. Practicam H2SiO3, àcid metasilícic, i H4SiO4, àcid silícic (també s’accepta àcid ortosilícic). Com a esquemes formals de formulació: SiO2 + H2O → H2SiO3; SiO2 + 2 H2O → H4SiO4. El silici té +IV en tots dos casos. En el cas de l’àcid ortosilícic se sumen dues aigües en lloc de tres.
Nomenclatura d’hidrogen
- Llegeix el primer prefix per saber el nombre d’hidrògens: hidrogen = 1 H, dihidrogen = 2 H, trihidrogen = 3 H…
- Dins els parèntesis, el prefix davant oxid indica el nombre d’oxígens.
- El prefix davant el nom de l’element central indica quants àtoms centrals hi ha; si no n’hi ha cap, és un.
- Escriu la fórmula en l’ordre H, element central i O.
Exemple: dihidrogen(tetraoxidsulfat)
Dihidrogen indica 2 H, tetraoxid indica 4 O i sulfat indica 1 S. La fórmula és H2SO4.
Nomenclatura d’addició
- El prefix davant hidròxid indica el nombre de grups OH.
- El prefix davant òxid indica el nombre d’oxígens que no formen part dels grups OH.
- El darrer prefix indica el nombre d’àtoms de l’element central; si no n’hi ha cap, és un.
- Construeix l’estructura d’addició i transforma cada grup OH en un H i un O per obtenir la fórmula convencional.
Exemple: dihidroxiddioxidsofre
Dihidroxid indica 2 grups OH, dioxid indica 2 O addicionals i sofre indica 1 S: SO2(OH)2 → H2SO4.
Comparació de les tres nomenclatures
| Fórmula | Tradicional | D’hidrogen | D’addició |
|---|---|---|---|
| H2SO4 | àcid sulfúric | dihidrogen(tetraoxidsulfat) | dihidroxiddioxidsofre |
| H3PO4 | àcid fosfòric | trihidrogen(tetraoxidfosfat) | trihidroxidoxidfòsfor |
| HClO | àcid hipoclorós | hidrogen(oxidclorat) | hidroxidclor |
| HClO4 | àcid perclòric | hidrogen(tetraoxidclorat) | hidroxidtrioxidclor |
| H4P2O7 | àcid pirofosfòric / difosfòric | tetrahidrogen(heptaoxiddifosfat) | tetrahidroxidtrioxiddifòsfor |
Errors freqüents
- No dedueixis el nombre d’oxidació central només comptant oxígens: fes sempre el sumatori.
- No confonguis −ós amb −ic: −ós correspon al valor més baix i −ic al més alt quan hi ha dos valors.
- No confonguis el prefix di− tradicional amb dihidrogen, dihidròxid o diòxid.
- No oblidis que meta, piro i orto indiquen 1, 2 i 3 aigües, respectivament.
- En addició, el nombre d’hidrògens indica el nombre de grups OH.
- En nomenclatura d’hidrogen, cada prefix compta només el component que té immediatament després.
- En els oxoàcids de B, P, As i Sb, si no apareix meta− ni piro−, no oblidis sumar 3 H2O: la forma orto− és la forma habitual i el prefix se sol ometre.
- No apliquis la regla de les 3 aigües al silici: H4SiO4 es forma amb SiO2 + 2 H2O i es demana com a àcid silícic.
- No descartis Cr i Mn com a elements centrals només perquè són metalls: el Cr(+6) forma àcid cròmic i àcid dicròmic, i el Mn(+7), àcid permangànic.
En obrir-se Inorgànica, la fila d’Oxoàcids ja estarà seleccionada.