Formulación, nomenclatura y síntesis de los ácidos oxoácidos

[Lenguaje químico] Sección 8. Conceptos clave [F.N.S hidróxidos] [F.N.S oxoácidos] Otros conceptos [Aplicaciones de los hidróxidos] [Aplicaciones de los oxoácidos]

Los oxoácidos son compuestos moleculares, generalmente líquidos volátiles, que siguen la estructura general HaXbOc, donde el átomo central es un no metal o un metal con estados de oxidación elevados. Sin embargo, esta sustancia está polarizada y presenta comportamientos iónicos, como la ionización del hidrógeno ácido. A pesar de esto, en su forma molecular, el anión no posee una estructura resonante, lo que le otorga un nombre especial en la nomenclatura tradicional con las terminaciones -oso/-ico, en comparación con la forma resonante que adoptan en las sales, la cual se indica mediante las terminaciones -ito/-ato. La variedad de aniones es amplia, y en la práctica, resultará más fácil memorizar la tabla de oxoaniones que terminan en -ico.

Tabla 1. Nombres de los oxoaniones base más comunes. Ten en cuenta que, aunque tradicionalmente se considera que el átomo central en los ácidos es un no metal, varios metales de transición pueden mostrar comportamiento no metálico a altos estados de oxidación y producir ácidos. Además, algunos de estos ácidos pueden presentar estructuras alternativas o poliméricas más estables, como ocurre en el caso del ácido dicrómico o dicromato.

Nombre del anión (ácido/sal)	Fórmula
Clórico / Clorato	ClO₃⁻
Brómico / Bromato	BrO₃⁻
Yódico / Yodato	IO₃⁻
Nítrico / Nitrato	NO₃⁻
Sulfúrico / Sulfato	SO₄²⁻
Crómico / Cromato	CrO₄²⁻
Dicrómico / Dicromato	Cr₂O₇²⁻
Selénico / Seleniato	SeO₄²⁻
Mangánico / Manganato	MnO₄²⁻
Permangánico / Permanganato	MnO₄⁻
Bórico / Borato	BO₃³⁻
Ortofosfórico / Ortofosfato	PO₄³⁻
Arsénico / Arseniato	AsO₄³⁻
Vanádico / Vanadato	VO₄³⁻
Metafosfórico / Metafosfato	PO₃⁻
Pirofosfórico / Pirofosfato	P₂O₇²⁻
Carbónico / Carbonato	CO₃²⁻

Al añadir un oxígeno a los aniones mencionados, se incorpora el prefijo "per", como ocurre con el ácido perclórico (HClO₄) o el ion perclorato (ClO₄⁻). En contraste, al eliminar un oxígeno, la terminación cambia a "oso/ito", como se observa en el ácido cloroso (HClO₂) o el ion clorito (ClO₂⁻). Además, al eliminar dos oxígenos, se añade el prefijo "hipo", dando lugar al ácido hipocloroso (HClO) o al ion hipoclorito (ClO⁻). Esta variación en la nomenclatura refleja los diferentes estados de oxidación y estructuras químicas asociadas a estos compuestos.

En los ejercicios escolares de lápiz y papel, se suelen usar fórmulas estructurales básicas para los ácidos. Sin embargo, la realidad es más compleja, ya que, al igual que los óxidos o hidruros, los ácidos pueden formar estructuras más elaboradas. A continuación, se presentan algunos ejemplos de ácidos comunes y raros:

• Cromo: El ácido dicrómico (H₂Cr₂O₇) es una forma polimérica del ácido crómico (H₂CrO₄), que es la más común en el estado de oxidación +6.
• Boro: Los ácidos de boro pueden polimerizarse en formas complejas como H₃B₃O₆, H₄B₆O₁₁ o H₅B₉O₁₆, aunque el ácido bórico (H₃BO₃) es el más conocido en el estado de oxidación +3.
• Silicio: El ácido silícico (H₄SiO₄) es una forma donde todos los oxígenos originales son reemplazados por grupos OH, otorgándole una estructura más compleja que el ácido silícico estándar (H₂SiO₃).
• Nitrógeno: Existen ácidos como H₂N₂O₂, H₄N₂O₄ y HOONO, que surgen de formas polimerizadas del hidruro progenitor o diazano en diferentes estados de oxidación.
• Fósforo: Presenta diversas variantes como el ácido fosfórico (H₃PO₄) en estado de oxidación +5, o el ácido metafosfórico (HPO₃) en estado de oxidación +3.
• Azufre: Genera una amplia gama de ácidos, desde el ácido hiposulfuroso (HSOH) hasta el ácido peroximonosulfúrico (H₂S₂O₈) en estado de oxidación +6.

Aunque existen más excepciones que concordancias, los ácidos predecibles según el modelo son los más comunes a nivel escolar. Los ácidos no predecibles son sustancias raras, utilizadas principalmente en investigaciones. Estos ácidos fueron una de las principales razones que llevaron al declive de la nomenclatura tradicional, ya que su inclusión habría aumentado considerablemente la complejidad del sistema, lo que no sería congruente con su objetivo de mantenerse sencillo

La síntesis de ácidos se puede ejemplificar con varias reacciones químicas en las cuales un óxido no metálico reacciona con agua.  Ácido sulfúrico (H₂SO₄): La reacción entre el trióxido de azufre (SO₃) y agua genera ácido sulfúrico. SO₃ + H₂O → H₂SO₄. Ácido fosfórico (H₃PO₄): El anhídrido fosfórico (P₂O₅) reacciona con agua para formar ácido fosfórico. P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄. Ácido nítrico (HNO₃): El dióxido de nitrógeno (NO₂) reacciona con oxígeno y luego Ácido carbónico (H₂CO₃): El dióxido de carbono (CO₂) disuelto en agua forma ácido carbónico. CO₂ + H₂O → H₂CO₃. Estas reacciones muestran cómo los óxidos no metálicos interactúan con el agua para formar ácidos.

Referencias

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