Los hidróxidos no metálicos (oxiácidos)
Daniela abre un refresco gaseado en la merienda y escucha el «pssst» del gas que escapa. Después lee en la etiqueta de una batería de carro: «contiene ácido sulfúrico». ¿Qué tienen en común el refresco y la batería? Los dos contienen un hidróxido no metálico, también llamado oxiácido. Al final de la página volverás a esta pregunta.
¿Qué es un hidróxido no metálico?
Ya conoces los hidróxidos metálicos, como el hidróxido de sodio ($\mathrm{NaOH}$), que contienen un metal y el grupo $\mathrm{OH^-}$. Ahora vamos a estudiar otra familia de compuestos.
Fíjate en la composición de estos cuatro, que son los que estudiaremos:
| Nombre | Fórmula | No metal que contiene |
|---|---|---|
| ácido sulfúrico | $\mathrm{H_2SO_4}$ | azufre (S) |
| ácido nítrico | $\mathrm{HNO_3}$ | nitrógeno (N) |
| ácido carbónico | $\mathrm{H_2CO_3}$ | carbono (C) |
| ácido fosfórico | $\mathrm{H_3PO_4}$ | fósforo (P) |
Los cuatro empiezan por H y terminan con oxígeno. Esa es la pista para reconocerlos.
Define qué es un hidróxido no metálico (oxiácido) e indica qué elementos lo forman. De la lista $\mathrm{H_2SO_4}$, $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{NaOH}$,…
Define qué es un hidróxido no metálico (oxiácido) e indica qué elementos lo forman. De la lista $\mathrm{H_2SO_4}$, $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{NaOH}$, $\mathrm{H_3PO_4}$ y $\mathrm{H_2CO_3}$, señala cuáles son hidróxidos no metálicos.
Fórmulas y nombres
El nombre se forma con la palabra ácido y el nombre del no metal con la terminación -ico (sulfúrico, nítrico, carbónico, fosfórico). Memoriza las cuatro parejas nombre-fórmula; son las que usarás todo el curso.
Escribe la fórmula química de los hidróxidos no metálicos siguientes: ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico y ácido carbónico.
Escribe la fórmula química de los hidróxidos no metálicos siguientes: ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico y ácido carbónico.
Escribe el nombre de estos compuestos: $\mathrm{H_2SO_4}$, $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{H_2CO_3}$ y $\mathrm{H_3PO_4}$. Indica además cuál es el no metal que contiene cada…
Escribe el nombre de estos compuestos: $\mathrm{H_2SO_4}$, $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{H_2CO_3}$ y $\mathrm{H_3PO_4}$. Indica además cuál es el no metal que contiene cada uno.
El residuo ácido y las sales
Cuando un oxiácido reacciona con un hidróxido metálico, los hidrógenos se sustituyen por el metal y se forma una sal. Lo que queda del ácido sin sus hidrógenos se llama residuo ácido.
| Oxiácido | Residuo ácido | Nombre | Sal de sodio | Nombre de la sal |
|---|---|---|---|---|
| $\mathrm{HNO_3}$ | $\mathrm{NO_3^-}$ | nitrato | $\mathrm{NaNO_3}$ | nitrato de sodio |
| $\mathrm{H_2CO_3}$ | $\mathrm{CO_3^{2-}}$ | carbonato | $\mathrm{Na_2CO_3}$ | carbonato de sodio |
| $\mathrm{H_3PO_4}$ | $\mathrm{PO_4^{3-}}$ | fosfato | $\mathrm{Na_3PO_4}$ | fosfato de sodio |
| $\mathrm{H_2SO_4}$ | $\mathrm{SO_4^{2-}}$ | sulfato | $\mathrm{Na_2SO_4}$ | sulfato de sodio |
Fíjate en el cambio de terminación: ácido nítrico → nitrato, sulfúrico → sulfato, carbónico → carbonato, fosfórico → fosfato. Siempre «-ico» pasa a «-ato».
El sodio tiene carga $1+$. Para que la sal sea neutra, la carga total debe ser cero, y por eso hacen falta tantos sodios como cargas negativas tenga el residuo.
Cada oxiácido da origen a un residuo ácido que forma parte de sus sales. Escribe la fórmula del residuo ácido de $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{H_2CO_3}$, $\mathrm{H_3PO_4}$…
Cada oxiácido da origen a un residuo ácido que forma parte de sus sales. Escribe la fórmula del residuo ácido de $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{H_2CO_3}$, $\mathrm{H_3PO_4}$ y $\mathrm{H_2SO_4}$, y la fórmula y el nombre de la sal de sodio correspondiente a cada uno.
Cómo se forman: óxidos no metálicos y agua
Los óxidos no metálicos, que estudiaste en 8.° grado, reaccionan con el agua y forman oxiácidos:
$$\text{óxido no metálico} + \text{agua} \rightarrow \text{hidróxido no metálico (oxiácido)}$$Veamos el trióxido de azufre y el pentaóxido de dinitrógeno. Para ajustar, cuenta los átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha.
Esto explica la lluvia ácida. Los óxidos de azufre y de nitrógeno salen de la quema de combustibles en industrias y en carros. Se disuelven en las gotas de agua de las nubes y forman ácido sulfúrico y ácido nítrico, que caen con la lluvia. Esta lluvia daña los suelos, las plantas, las aguas y las construcciones de piedra caliza y de metal.
Los óxidos no metálicos reaccionan con el agua y forman hidróxidos no metálicos. Escribe las ecuaciones ajustadas de la reacción del trióxido de azufre, $\mathrm{SO_3}$,…
Los óxidos no metálicos reaccionan con el agua y forman hidróxidos no metálicos. Escribe las ecuaciones ajustadas de la reacción del trióxido de azufre, $\mathrm{SO_3}$, y del pentaóxido de dinitrógeno, $\mathrm{N_2O_5}$, con el agua. Nombra los productos y explica cómo se relacionan estas reacciones con la lluvia ácida.
Propiedades, indicadores y seguridad
Las disoluciones de oxiácidos tienen sabor agrio (nunca se prueban en el laboratorio), conducen la corriente y cambian el color de los indicadores.
| Indicador | En medio ácido | En medio básico |
|---|---|---|
| papel tornasol azul | se pone rojo | sigue azul |
| anaranjado de metilo | rojo (rosado) | amarillo |
| fenolftaleína | incolora | rojo grosella |
Por tanto, al añadir ácido sulfúrico diluido: el tornasol azul pasa a rojo, el anaranjado de metilo a rojo y la fenolftaleína permanece incolora. La fenolftaleína solo se colorea con las bases; que no cambie confirma que no hay hidróxido metálico, sino un ácido.
Seguridad: el ácido al agua
El ácido sulfúrico concentrado es muy corrosivo y al mezclarse con agua libera mucho calor. Por eso, para preparar una disolución diluida:
El porqué: si echas un poco de agua sobre mucho ácido, se calienta tanto en un punto que el agua hierve de golpe y salpica ácido caliente. Si echas el ácido sobre mucha agua, el calor se reparte en un volumen grande y no hay salpicaduras peligrosas.
Al añadir unas gotas de ácido sulfúrico diluido a tres tubos, uno con papel tornasol azul, otro con anaranjado de metilo y otro con fenolftaleína, ¿qué colores se…
Al añadir unas gotas de ácido sulfúrico diluido a tres tubos, uno con papel tornasol azul, otro con anaranjado de metilo y otro con fenolftaleína, ¿qué colores se observan? Interpreta los resultados. Explica también por qué, al preparar una disolución diluida, siempre debe añadirse el ácido al agua y no al revés.
Masa molar y composición del $\mathrm{H_2SO_4}$
Con las masas atómicas puedes calcular la masa molar de un oxiácido y la proporción de cada elemento. La masa molar $M$ (g/mol) es la suma de las masas atómicas de todos los átomos de la fórmula. La cantidad de sustancia $n$ (mol) y la masa $m$ se relacionan así:
$$m = n \cdot M$$Calcula la masa molar del ácido sulfúrico y el porcentaje en masa de azufre que contiene. Calcula además la masa de $\mathrm{H_2SO_4}$ que hay en 0,25 mol de este ácido.…
Calcula la masa molar del ácido sulfúrico y el porcentaje en masa de azufre que contiene. Calcula además la masa de $\mathrm{H_2SO_4}$ que hay en 0,25 mol de este ácido. Datos: $A_r(\mathrm{H}) = 1$, $A_r(\mathrm{S}) = 32$, $A_r(\mathrm{O}) = 16$.
El refresco gaseado y la batería: dos ácidos muy distintos
Volvamos al gancho. En el refresco hay $\mathrm{CO_2}$ disuelto bajo presión. Parte reacciona con el agua:
$$\mathrm{CO_2(g) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_2CO_3(ac)}$$El ácido carbónico es el responsable del carácter ligeramente ácido del refresco. Es un ácido inestable: al destapar la botella baja la presión, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y el $\mathrm{H_2CO_3}$ se descompone en $\mathrm{CO_2}$ y agua. El gas escapa en burbujas y, si lo dejas reposar, el refresco queda «sin gas» y menos ácido.
El ácido sulfúrico es todo lo contrario: es estable, no se descompone al aire y, concentrado, es corrosivo. Quema la piel, deshidrata materiales y exige espejuelos de protección, guantes y la regla de añadir el ácido al agua. Por eso se usa en baterías de carro y en la industria, mientras que el ácido carbónico lo bebemos en pequeñas cantidades.
| $\mathrm{H_2CO_3}$ | $\mathrm{H_2SO_4}$ | |
|---|---|---|
| estabilidad | inestable, se descompone en $\mathrm{CO_2}$ y $\mathrm{H_2O}$ | estable |
| peligrosidad | ninguna en el refresco | muy corrosivo concentrado |
| dónde está | bebidas gaseadas | baterías, industria |
Vuelve al principio: el refresco y la batería contienen oxiácidos (carbónico y sulfúrico), pero uno es débil e inestable y el otro fuerte y corrosivo.
Un refresco gaseado contiene dióxido de carbono disuelto en agua. Explica, con la ecuación de reacción del $\mathrm{CO_2}$ con el agua, por qué la bebida tiene carácter…
Un refresco gaseado contiene dióxido de carbono disuelto en agua. Explica, con la ecuación de reacción del $\mathrm{CO_2}$ con el agua, por qué la bebida tiene carácter ligeramente ácido y por qué pierde el gas al destaparla y dejarla reposar. Compara este comportamiento con el del ácido sulfúrico respecto a su estabilidad y a los cuidados que exige su manipulación.