Formulación
Un óxido no metálico se forma cuando un no metal reacciona con oxígeno molecular (O₂). En estos compuestos, el oxígeno actúa como un anión óxido (O²⁻), aunque el tipo de enlace dominante es covalente. La fórmula de los óxidos no metálicos se construye directamente reflejando la proporción real de átomos de no metal y oxígeno, usando subíndices que indican el número de átomos de cada elemento.Así, si el no metal forma un enlace con un átomo de oxígeno, el subíndice del oxígeno será 1, como en el caso del monóxido de carbono, CO. Si el no metal forma un enlace con dos átomos de oxígeno, el subíndice del oxígeno será 2, como en el dióxido de carbono, CO₂. Para no metales con varios estados de oxidación, como el nitrógeno, pueden existir varios óxidos diferentes: el NO y el NO₂ son ejemplos de cómo cambia la fórmula según la proporción de oxígeno.
Estructura.
Los óxidos no metálicos, como el monóxido de carbono (CO), presentan una característica interesante conocida como resonancia, lo que significa que el número de enlaces entre los núcleos de los átomos de oxígeno y carbono no es fijo, sino que oscila entre valores, permitiendo que los enlaces se distribuyan de manera cuánticamente superpuesta. En el caso del CO, los enlaces entre carbono y oxígeno varían entre uno y tres, dependiendo de la estructura resonante adoptada en diferentes momentos. Esta oscilación en los enlaces provoca que existan momentos de carga especial sobre los núcleos, lo que afecta directamente a sus propiedades físico-químicas. Como resultado, los óxidos no metálicos resonantes exhiben una mayor estabilidad química y reactividad variable, influenciando características como la polaridad, la acidez o la básicidad.
Figura 1. La superposición cuántica del óxido de dinitrógeno, o óxido nitroso, revela múltiples estructuras con diferentes números de enlaces, todos con un nivel de probabilidad válido. Esta variabilidad continúa siendo un desafío en la investigación química, ya que involucra las paradojas de la mecánica cuántica, donde las entidades pueden existir y no existir simultáneamente. La imagen muestra cómo la molécula puede adoptar diversas configuraciones de enlace, lo que refleja la complejidad de los fenómenos cuánticos en el mundo macroscópico. Esta dualidad de la realidad plantea interrogantes profundos y abre nuevas puertas en la comprensión de la materia a nivel fundamental.
Esta resonancia también juega un papel clave en la propagación de la energía a través de los enlaces, así como en la formación de interacciones con otras moléculas, lo que puede modificar su comportamiento en reacciones químicas o en su estado físico, haciendo que presenten propiedades más complejas, como una mayor capacidad para absorber energía o formar complejos con otros compuestos.
Nomenclatura y propiedades
Los óxidos no metálicos son compuestos covalentes, formados por enlaces compartidos entre el no metal y el oxígeno. A temperatura ambiente, muchos son gases o líquidos volátiles, aunque algunos pueden ser sólidos moleculares. Debido a su estructura covalente, no conducen la electricidad ni en estado sólido ni fundido.
En cuanto a su nomenclatura, los óxidos no metálicos se nombran siguiendo la nomenclatura sistemática de prefijos, comenzando por la palabra "óxido" precedida del prefijo correspondiente al número de átomos de oxígeno, y seguida del nombre del no metal con su propio prefijo si es necesario. Así, CO se nombra como monóxido de carbono, y CO₂ como dióxido de carbono, indicando la proporción de oxígeno y carbono en cada molécula. Observa que cuando tenemos un solo catión no se usa mono, es decir no se usa monocarbono.
Muchos óxidos no metálicos son ácidos, ya que reaccionan con el agua para formar oxácidos. Por ejemplo, el dióxido de azufre reacciona con el agua para formar ácido sulfuroso: SO₂ + H₂O → H₂SO₃
Esta propiedad ácida también los hace reactivos frente a bases, con las que forman sales. Debido a estas características, los óxidos no metálicos tienen un papel importante en fenómenos ambientales como la lluvia acidificada y en la industria química para la producción de ácidos.
Síntesis
La formación de óxidos no metálicos ocurre mediante la reacción directa de un no metal con oxígeno molecular: No metal + O₂ → Óxido no metálico: Por ejemplo: C + O₂ → CO₂; S + O₂ → SO₂. Estas reacciones suelen ser exotérmicas y liberan calor. Según las condiciones de temperatura y presión, y la disponibilidad de oxígeno, un mismo no metal puede formar diferentes óxidos.También pueden obtenerse mediante la oxidación controlada de compuestos orgánicos o inorgánicos. Este tipo de síntesis es clave en procesos industriales como la producción de dióxido de azufre (SO₂) para la obtención de ácido sulfúrico.
Referencias
Brown, T. L., LeMay, H. E. J., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P., & Stoltzfus, M. W. (2015). Chemistry the Central Science. Pearson.Brown, T. L., LeMay, H. E. J., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P., Stoltzfus, M. W., & Lufaso, M. W. (2022). Chemistry, the Central Science (15th ed.). Pearson.
Chang, R. (2010). Chemistry (10th ed.). McGraw-Hill.
Chang, R., & Overby, J. (2021). Chemistry (14th ed.). McGraw-Hill.
IUPAC. (2005). Red Book: Nomenclature of Inorganic Chemistry (2nd ed.). The International Union of Pure and Applied Chemistry.
Matamala, M., & González Tejerina, P. (1975). Química (1a ed.). Ediciones Cultural.
Seager, S. L., Slabaugh, M. M., & Hansen, M. M. (2022). Chemistry for Today (10th ed.). Cengage Learning.
Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., DeCoste, D. J., & Adams, G. (2018). Chemistry (10th ed.). Cengage Learning..
No hay comentarios:
Publicar un comentario