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B2Q U07.1.2 Ejemplos de ácidos - Contenido educativo
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Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES
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arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Hinares, y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases
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de la unidad 7 dedicada a la primera parte del estudio de las reacciones ácido-base.
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En la videoclase de hoy discutiremos algunos ejemplos de ácidos.
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En esta videoclase, enmarcada dentro de la introducción a las sustancias con carácter ácido,
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básico o anfóteras, vamos a hacer una revisión de las distintas sustancias que podemos encontrarnos
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en estas unidades dentro de los ejercicios y vamos a buscar la forma de, vista la fórmula o
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identificando el tipo de compuesto, saber a cuál de las tres características es. Si se trata de una
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sustancia con características ácidas, básicas o bien si se trata de un anfótero. Con lo que vamos
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a ver en esta videoclase no pretendo ser absolutamente exhaustivo, no vamos a ver
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todas y cada una de las sustancias que pudieran aparecer en los ejercicios, pero sí que quiero
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revisar con vosotros por lo menos las familias fundamentales y algunos de los ejemplos más
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repetidos y más representativos. Vamos a empezar con sustancias de carácter ácido. Consecuentemente
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sus conjugados van a ser sustancias con carácter básico, así que vamos a ir viendo unas y otras
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más o menos simultáneamente. Y voy a empezar por los hidrácidos. Los hidrácidos son hidruros
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compuestos del hidrógeno con halógenos y anfígenos.
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En su nombre tradicional contienen la palabra ácido,
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así que cuando veo el nombre espero que se dedique a una sustancia con carácter ácido.
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Como vamos a ver un poquito más adelante,
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en ocasiones no solo los hidrácidos sino sus aniones,
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los que se obtienen con las primeras disociaciones,
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también tienen carácter ácido en el caso en el que el hidrácido original sea poli-hidrogenado.
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Como he dicho, vamos a ver dentro de un momento.
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Vamos a comenzar con los hidrácidos que se obtienen de los halógenos y aquí tenemos la fórmula del ácido fluorídrico, clorhídrico, bromídrico y oídrico, lo que serían los fluoruro de hidrógeno, cloruro de hidrógeno, bromuro de hidrógeno y yoduro de hidrógeno.
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hidrógeno. Para comprobar o para justificar que se trata de una sustancia con carácter ácido, lo que
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voy a hacer es ponerlos en equilibrio con el agua. Les va a ceder cada uno de estos ácidos un hidrón
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a la molécula de agua, formándose el oxidáneo, que es el ácido conjugado del agua, y aquí a la
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derecha del todo lo que tenemos son los correspondientes aniones, son las bases conjugadas
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de estos ácidos. Se trata directamente de los iones fluoruro, cloruro, bromuro y ioduro. A
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continuación os muestro uno de los representantes de los hidrácidos derivados de un anfígeno. El
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más representativo, el más visto en los ejercicios, es el ácido sulfídrico, el sulfuro de hidrógeno.
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El H2S es un ácido polihidrogenado, tiene dos hidrógenos. Así que en una primera disociación
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lo pongo a reaccionar con el agua, le cederá un hidrón y lo que me quedará como base conjugada
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del ácido sulfídrico es el ión hidrógeno sulfuro. Es una sustancia anfótera, pero
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en este contexto, hablando de sustancias con carácter ácido, lo que voy a hacer es volver
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a ponerle a reaccionar con el agua para que se comporte como un ácido. Lo que va a hacer
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es cederle el hidrógeno que le queda, un hidrón, a la molécula de agua y lo que se
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va a formar es la base conjugada del ión hidrógeno sulfuro, que es el propio ión
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sulfuro. A continuación os muestro el ácido cianídrico o cianuro de hidrógeno con fórmula
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HClHCN. Este compuesto ya lo habíamos visto en la unidad correspondiente al enlace químico,
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de hecho es una de las moléculas de las cuales representamos la estructura de Lewis. No es en
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esencia un hidrácido en el sentido de ser un hidruro de un elemento no metálico, aquí tenemos
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el ion cianuro que no es un elemento no metálico, un único elemento, pero tiene un comportamiento
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en disolución tan similar a los hidrácidos que tiene un nombre en esa misma línea, ácido cianídrico,
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con esa terminación hídrico. Y como veis, al hacerlo reaccionar con el agua, le cede el hidrógeno,
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le cede un hidrón y se convierte en su base conjugada, la base conjugada del ácido cianídrico,
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que es el ión cianuro. Los ácidos hidrácidos no son los únicos hidruros no metálicos con carácter
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ácido. También cabe señalar el caso del hidruro de boro, que habíamos estado discutiendo al hablar
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de la teoría de Lewis. Este es un hidruro no metálico, es un hidruro de boro y se caracteriza
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porque el átomo central, en este caso el átomo de boro, tiene al menos un orbital vacío. El átomo
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de boro tiene uno orbital vacío. Una forma de comprobar, ya la habíamos visto en la videoclase
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correspondiente, en la videoclase anterior, que el hidruro de boro es una sustancia con carácter
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ácido, es ponerla a reaccionar con una base típica, en este caso con el amoníaco. Y lo que
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vamos a ver es que se va a formar un aducto, un enlace covalente coordinado o dativo entre el
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átomo de nitrógeno en el amoníaco que tiene un par de electrones libre y el átomo de boro en el
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iruro de boro que tiene ese orbital vacío. Se va a producir el solape entre el orbital con el par
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de electrones del nitrógeno y el orbital vacío del boro, se forma un enlace covalente coordinado
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dativo y se forma el aducto que habíamos descrito en su momento. Así pues, una forma de justificar
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que el hidrodevoro es una sustancia con carácter ácido es, como digo, ponerla a reaccionar con una
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sustancia de carácter básico. En general, os recuerdo la teoría de Lewis, cualquier sustancia
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que contenga un átomo con al menos un orbital vacío es susceptible de tener un comportamiento
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ácido. También ácidos son los oxoácidos. Estos son ácidos no que contengan exclusivamente
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hidrógeno, sino que son ácidos que contienen oxígeno. Son sustancias ternarias. Su fórmula
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general es H algo X átomo central algo oxígeno algo y este átomo central, como podéis ver,
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van a ser en general no metales y en algunas ocasiones metales de transición siempre con
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los números de oxidación más altos. Los vamos a ir viendo con cuidado. Al igual que pasaba con
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los hidrácidos, algunos de los aniones que se produzcan por ionización o por disociación de
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los oxoácidos también van a tener comportamiento ácido cuando les queden más hidrógenos porque
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el oxoácido del que proviene sea polihidrogenado. Lo vamos a ver un poco más adelante. Vamos a
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empezar echando un vistazo a los oxoácidos derivados de los halógenos. Son cloropromoyodo
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con números de oxidación posibles 1, 3, 5 y 7 y aquí lo que tenemos dentro de esta familia y como
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representantes son los oxoácidos derivados del cloro. Aquí tenemos el ácido hipocloroso, cloroso,
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clórico y hiperclórico. Os recuerdo que para estos utilizábamos la nomenclatura tradicional y que
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tenemos estos cuatro casos ácido hipo nombre del elemento oso, ácido con terminación oso, ácido
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con terminación ico y ácido per, nombre del elemento, con terminación ico, en orden creciente
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cuando teníamos cuatro posibles números de oxidación. Así que tenemos HClO, O2, O3, UO4,
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dependiendo de si estamos con el ácido hipocloroso, cloroso, clórico o perclórico. Para comprobar el
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carácter ácido los ponemos a reaccionar con agua, le exceden un hidrón, se convierte el agua en el
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ácido conjugado en el oxidanio y lo que tenemos aquí a la derecha son las bases conjugadas de
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los correspondientes ácidos. Son directamente los oxoaniones, el ión hipoclorito, clorito,
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clorato e hiperclorato. En el caso del bromo y del yodo, exactamente igual. En el caso de los
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oxoácidos derivados de los nitrógenoideos, que son nitrógeno, fósforo, arsénico y antimonio,
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estos van a actuar con números de oxidación 1, 3 y 5, también impares. Así que las fórmulas
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químicas van a tener una estructura similar. Lo único que no hay cuatro casos posibles, solamente
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hay tres. Faltaría el número de oxidación posible más siete, en este caso no lo sería. Y en ese caso,
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ese último nombre, el que acaba con per lo que quiera que sea, nombre del elemento ico, no
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aparecería. De tal forma que podríamos escribir las fórmulas del ácido pensando en el nitrógeno.
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El ácido hiponitroso, HNO, el ácido nitroso, HNO2 y el ácido nítrico, HNO3, este fuerte.
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En el caso de los oxoácidos derivados de los borrideos, tenemos únicamente el boro con un único número de oxidación, más 3, que se correspondería con el ácido bórico.
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Tendría una única terminación posible.
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A continuación, vamos a echarle un vistazo a los oxoácidos derivados de los elementos anfígenos, que son azufre, selenio y teluro, que actúan con números de oxidación 2, 4, 6. Estos ya son números de oxidación pares.
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Solamente hay tres casos posibles, tres números de oxidación posibles, así que tendremos únicamente tres nombres posibles, obviando el ácido per nombre del elemento ico.
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Pensando, por ejemplo, en los derivados del azufre, tendríamos el ácido hiposulfuroso H2SO2,
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sulfuroso H2SO3 y sulfúrico H2SO4.
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Estos tres ácidos ya son ácidos poli-hidrogenados, tenemos dos hidrógenos,
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así que para comprobar el comportamiento ácido lo vamos a poner en equilibrio con el agua,
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le va a ceder un hidrón y lo que vamos a tener es el correspondiente oxonión ácido
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en este caso tendríamos el ión hidrógeno hiposulfito
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aquí el ión hidrógeno sulfito y aquí el ión hidrógeno sulfato
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estas son sustancias anfóteras, aquí que estamos centrándonos en el comportamiento ácido
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podemos comprobarlo volviéndolos a hacer reaccionar
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volviéndolos a poner en equilibrio con el agua para que les te dan el hidrógeno que le queda
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un hidrón, y obtengamos de esa manera el final de la cadena, el ión hiposulfito, el ión sulfito
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y el ión sulfato, que serían las bases conjugadas de los correspondientes ión hidrógeno, lo que
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correspondiera. Al igual que en el caso de los oxoácidos derivados de los anfígenos, los oxoácidos
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derivados de los elementos carbonoideos, el carbono y el silicio, también tienen números de oxidación
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pares, en este caso solamente dos, serían más dos, menos habitual, y más cuatro, el más habitual de
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todos. Y así, por ejemplo, para el carbono tendríamos el ácido carbonoso y el ácido carbónico. Habíamos
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dicho hace un momento en el que oxoácidos fundamentalmente eran derivados de no metales,
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pero que podían aparecer oxoácidos derivados de metales de transición actuando con los números
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de oxidación más grandes posibles. Bueno, pues aquí tenemos aquellos con los que nos vamos a
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encontrar. Tenemos los oxoácidos derivados del manganeso con números de oxidación 6 y 7 y
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tendríamos el ácido manganico H2MnO4 y el ácido permanganico HMnO4. Fijaos en la diferencia
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únicamente en un hidrógeno. El ácido permanganico es un ácido monoprótico, la base conjugada es
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helión permanganato, mientras que el ácido manganico es un ácido polihidrogenado, tiene
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dos hidrógenos, así que en una primera disociación le cede un hidrón al agua y lo que obtendríamos
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es el ión hidrógeno manganato y este a su vez es una sustancia anfótera, pero actuando
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como un ácido le podría ceder un hidrón a la molécula de agua en equilibrio para
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obtenerse el ión manganato. Fijaos que la diferencia entre el ión manganato y el permanganato
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es en el número de carga. Una negativa, dos negativas. En cuanto a los oxoácidos derivados
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del cromo, molibdeno y balframio, estos actúan únicamente con número de oxidación
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más 6. Nosotros únicamente vamos a trabajar con el ácido crómico, que lo
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tenemos aquí, y lo que tenemos es el H2CrO4.
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Al igual que le pasaba al ácido manganico, es un ácido
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poli-hidrogenado y entonces lo que tenemos como resultado de una primera
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ionización es la base conjugada del ácido crómico,
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sería el ión hidrogenocromato, y en una segunda ionización,
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cuando vuelve a acceder el ión hidrógeno cromato, un hidrón, lo que obtenemos es la base conjugada
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de este, sería el ión cromato. En el caso de los oxoácidos, el año pasado veíamos que aparecían
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circunstancias y compuestos extraordinarios, excepcionales. Uno de los casos eran los
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oxoácidos dímeros, son los derivados del cromo y del selenio, entre otros. Los oxoácidos dímeros
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son aquellos que ocurren cuando dos moléculas de un determinado oxoácido se unen liberando
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una molécula de agua. El caso que nosotros vamos a considerar es el caso del ácido dicrómico.
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Si tomamos dos moléculas de ácido crómico que hemos visto anteriormente, las sumamos
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y liberamos una molécula de agua, la fórmula que obtenemos es H2CrO7. Para comprobar el
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carácter ácido, lo ponemos a reaccionar con una molécula de agua es capaz de hacer
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el lunidrón, obteniéndose el ión hidrógeno dicromato, que es una sustancia anfótera. Pero
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desde el punto de vista de su carácter ácido, es capaz de ceder lunidrón, este hidrógeno,
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a la molécula de agua, obteniéndose el ión dicromato. Es importante en un momento dado no
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confundir el ión dicromato, CrO7 2-, con el ión cromato, CrO4 2-. La diferencia está en el número
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de oxígenos, pero es una diferencia importante. Por otra parte, también teníamos oxoácidos
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poli-hidratados. Os recuerdo que en su momento decíamos que los oxoácidos se pueden entender
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como provenientes de los óxidos de los no metales que han sido capaces de captar una molécula de
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agua, se han hidratado con una molécula de agua. Pues bien, algunos de estos óxidos derivados del
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fósforo, del boro, del arsénico, etcétera, en ciertas condiciones son capaces de asociarse no
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con una sino con dos o incluso con tres moléculas de agua. Y eso se ve reflejado en el nombre. En
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estos casos, nosotros únicamente vamos a considerar el caso del fósforo, de lo que sería el ácido
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fosfórico, la nomenclatura cambia. Cuando el ácido se ha formado al hidratarse el óxido con una única
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molécula de agua, el caso que hemos visto anteriormente hasta este momento, lo que se
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obtiene es la terminación ico pero con el prefijo meta. Tendríamos el ácido metafosfórico. En el
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caso en el que se ha hidratado con dos moléculas de agua, lo que tendríamos es el ácido ortofosfórico
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en este caso o también difosfórico, puesto que esta nomenclatura alternativa también está admitida
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dentro de la nomenclatura tradicional. Y por último, es el más importante, cuando se ha hidratado con
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tres moléculas de agua, lo que obtenemos es el ácido ortofosfórico. Puesto que es el caso más
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importante, es habitual, y así nos lo vamos a encontrar, omitiendo el prefijo orto, de tal
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manera que si a nosotros nos refieren al ácido fosfórico, inmediatamente tenemos que pensar en
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el ácido ortofosfórico, que es este H3PO4, y no confundirlo con el que se obtiene hidratando con
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una única molécula de agua, que sería el ácido metafosfórico HPO3. El ácido fosfórico, puesto
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que ya os digo va a ser el nombre que nosotros nos encontramos habitualmente. Es un ácido polihidrogenado,
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tiene tres hidrógenos, así que es susceptible de ionizarse hasta tres veces. El ácido ortofosfórico
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puede ceder un hidrón y convertirse en el ión de hidrógeno fosfato. Es un anfótero, pero como ácido
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es capaz de ceder un hidrón y convertirse en el ión hidrógeno fosfato, nuevamente es un anfótero,
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pero como ácido es capaz de ceder ya por fin el último hidrógeno que tiene, ceder un hidrón, y convertirse finalmente en helión fosfato.
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Continuando con la revisión de sustancias susceptibles de ser consideradas con carácter ácido,
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lo siguiente que nos vamos a encontrar son los cationes, y vamos a empezar por los cationes monoatómicos.
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Aquí tenemos el ejemplo de la plata, uno más, y del hierro, dos más.
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En este caso, en el caso de los cationes de los elementos metálicos, tal vez la forma más sencilla de justificar que se trata de una sustancia con carácter ácido sea considerar que estos cationes provienen de los correspondientes hidróxidos.
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Entonces, en el caso de la plata, vamos a considerar que este cation se obtiene cuando el hidróxido de plata, que es una base de arrenios típica en disolución acuosa, se disocia, liberando cationes de plata e iones hidróxido.
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En cuanto al hidróxido de hierro 2, o el dihidróxido de hierro, nuevamente es un hidróxido, es una base, perdón, de arrenios típica, tenemos que tener en consideración que la ionización se produce por pasos.
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Primero se libera un hidróxido, esta es una base poli-hidroxilada, se obtendría este cation, que es susceptible a su vez de volver a ionizarse, volver a liberar otro hidróxido y entonces sí, se obtiene ya el cation hierro 2+.
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La forma de justificar desde este punto de vista, considerando los hidróxidos como bases de arrenios, el que los correspondientes cationes, cuando hemos llegado al final, cuando se ha producido la ionización completa, son ácidos, es considerar que los cationes se encuentran en equilibrio con los hidróxidos y podríamos ir hacia atrás regenerando los hidróxidos.
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La clave está en que si volvemos hacia atrás y consideramos la reacción inversa en estos equilibrios, los cationes de plata lo que están haciendo es reaccionar con hidróxidos, al igual que aquí los cationes de hierro 2+, para formar el hidróxido, aquí el inicial y aquí el primero, dentro de la cadena.
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y lo que hacen es, para ello, disminuir la concentración de iones hidróxido.
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Consecuentemente, una sustancia que es capaz de hacer disminuir la concentración de hidróxidos
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es una sustancia con carácter ácido.
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Es la justificación, una de las posibles, de por qué estos cationes consideramos que tienen carácter ácido.
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Insisto, porque se obtienen a partir de los hidróxidos correspondientes.
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Otro cation monatómico que podríamos considerar en un momento dado
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es el propio cation del hidrógeno nomás, el propio hidrón.
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Esta sustancia nunca nos van a pedir que discutamos o que justifiquemos que tiene carácter ácido, puesto que casi que si nos descuidamos es la propia definición de ácido, por lo menos desde el punto de vista de Arrhenius.
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Un ácido es una sustancia que en disolución a cosa libera hidrones y el hecho de que la concentración de hidrones aumente es lo que marca el carácter ácido de una cierta disolución.
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Bueno, pues entonces evidentemente los hidrones son aquellas que tienen carácter ácido porque es lo que le confiere carácter ácido.
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De todas formas, podríamos desde un cierto punto de vista, si nos empeñáramos, justificar el carácter ácido del hidrón considerando su equilibrio con los hidróxidos para formar agua. Igual que antes, una sustancia que reacciona con hidróxidos tiene que ser necesariamente un ácido.
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Por último, ciertos cationes heteropoleatómicos, que son aquellos que se obtienen al añadir un hidrón a los hidrulos progenitores, vamos a encontrárnoslos como sustancias con un típico carácter ácido.
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En concreto nos vamos a encontrar con dos. La primera la tenemos aquí, es el amonio, es la sustancia que se obtiene al añadirle un hidrón al amoníaco. La forma de comprobar que el amonio es una sustancia con carácter ácido es ponerle a ceder ese hidrón que ha ganado. Se lo va a ceder en este caso, en este equilibrio que tengo aquí escrito, a la molécula de agua, para volver a la base conjugada del ionamonio, que sería el amoníaco.
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El otro catión heteropoleatómico típico con comportamiento ácido es el propio ion oxidáneo que tenemos aquí.
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Nuevamente, poco menos que el oxidáneo que tenga carácter ácido es una propia definición de acidez y podemos hacer, si quisiéramos, una justificación paralela a la del caso del hidrón poniéndolo en equilibrio con los hidróxidos, racionando con los hidróxidos en equilibrio con el agua.
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e indicar que si los oxidáneos reaccionan con hidróxidos para encontrarse con el equilibrio iónico del agua,
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sustancias que reaccionan con hidróxidos son sustancias con carácter ácido.
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Aunque insisto en que no nos van a pedir nunca que justifiquemos el carácter ácido ni del hidrón ni del ión oxidáneo.
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Por último, para finalizar esta revisión de sustancias con carácter ácido, vamos a revisar los ácidos orgánicos,
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típicamente los ácidos carboxílicos. Son ácidos muy muy débiles y los que nos podemos encontrar
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con mayor frecuencia son estos que tenemos aquí, el ácido metanoico con un único carbono, el ácido
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etanoico con dos átomos de carbono y el ácido benzeno carboxílico, donde lo que tenemos aquí
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a la izquierda sería un benzeno cuya fórmula es C6H6 y que es un ciclo con seis átomos de carbono
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unidos entre sí por enlaces simples y dobles alternos
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en el cual hemos eliminado uno de los hidrógenos
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por eso tenemos aquí C6H5
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y lo que hemos hecho es añadirle un grupo carboxilo
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este COOH que tenemos aquí a la derecha
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Pues bien, ácido metanoico, etanoico y benzenocarboxílico
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son los nombres IUPAC de estos ácidos carboxílicos
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a veces no los podremos encontrar con los nombres tradicionales
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ácido fórmico en lugar de metanoico
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ácido acético en lugar de etanoico
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y ácido benzoico en lugar de ácido benzenocarboxílico
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aunque si tuviéramos estos nombres
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tradicionales, a continuación y entre paréntesis
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tendrían que darnos los nombres IUPAC, metanoico, etanoico
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y benzenocarboxílico. Pues bien
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estas sustancias en disolución acuosa
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son susceptibles de ionizarse, de cederle
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un hidrón a la molécula de agua, sería este de aquí
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el que tiene el grupo carboxilo
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obteniéndose oxidáneos que es el ácido conjugado de la molécula de agua y estos aniones que serían
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las bases conjugadas de estos ácidos y tendríamos así el ión metanoato o bien formiato, el ión
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etanoato o bien acetato y por último el ión benzoato o bien benzenocarboxilato. Por último disculpadme
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que insista pero es realmente importante tener mucho cuidado con la formulación y nomenclatura
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de la química inorgánica. De la química orgánica ya nos encargaremos más adelante. Pero tened mucho
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cuidado de no confundir las especies químicas. No es admisible que se os pida, por ejemplo,
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ya veremos más adelante, hacer cálculos con respecto a la valoración del ácido clorhídrico
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y que en un momento dado os equivoquéis con la fórmula y escribáis la del ácido clórico.
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No podéis argumentar, bueno, en realidad es un ácido, ¿qué más da? Porque si se os pide por
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una especie concreta, no podéis poner otra. A este respecto, tened mucho cuidado, por
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favor, con no confundir ácido sulfúrico, sulfuroso, sulfídrico, de no confundir cromatos
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con dicromatos y otras cosas por el estilo. Insisto en que es algo realmente importante.
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Una cosa que sí que es positiva a este respecto es que todos los compostos cuaternarios no
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forman parte de nuestro temario, de tal manera que lo que serían las sales ácidas o bien
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También los oxoaniones ácidos, lo que hemos estado comentando, de hidrógeno, sulfuro, hidrógeno, sulfato, etc., no forman parte de nuestro temario. Así que ese tipo de nombres no se os pediría, o bien en el caso en el que fuera necesario, o bien no hace falta que los nombréis, o bien yo os tendría que dar el nombre de ese tipo de compuesto.
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En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios.
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Asimismo, tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web.
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No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual.
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Un saludo y hasta pronto.
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- Idioma/s:
- Autor/es:
- Raúl Corraliza Nieto
- Subido por:
- Raúl C.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
- Visualizaciones:
- 91
- Fecha:
- 21 de agosto de 2021 - 11:57
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
- Duración:
- 25′ 11″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1024x576 píxeles
- Tamaño:
- 44.91 MBytes
