Óxidos básicos y óxidos ácidos

¿Qué óxido da base y cuál da ácido?

El oxígeno reacciona con la mayoría de los elementos y con muchos compuestos. Con un metal poco activo o con un no metal, el producto usual es un óxido. Con metales más activos aparecen peróxidos o superóxidos. Dos casos importan aquí: el óxido que con agua da una base y el óxido que con agua da un ácido. ¹

Óxido básico

Los óxidos de los metales de los grupos 1 y 2, y el óxido de talio(I), reaccionan con agua y forman hidróxidos. El óxido de sodio da hidróxido de sodio. El óxido de calcio da hidróxido de calcio. Por eso se llaman básicos: aceptan protones y, cuando se disuelven, se ve el hidróxido. La mayoría de los óxidos de los metales representativos son anhídridos de base. Los que se disuelven lo muestran al formar el hidróxido. Otros no se disuelven y aun así reaccionan con ácidos. El texto separa, por ser muy insolubles, al óxido de aluminio, al de estaño(IV) y al de plomo(IV). ¹

El óxido de magnesio se obtiene al quemar el metal con oxígeno: $\mathrm{2\,Mg + O_2 \rightarrow 2\,MgO}$. Quemar en aire a los metales de los grupos 1 y 2 no es una buena preparación del óxido solo. Son tan reactivos que también forman nitruros con el nitrógeno, y varios forman además peróxido o superóxido. El óxido de calcio de la industria sale de calentar carbonato de calcio, y el $\mathrm{CO_2}$ se deja escapar: $\mathrm{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2}$. Con agua, ese óxido pasa a hidróxido de calcio. ¹

Óxido ácido

Los óxidos de los no metales, al reaccionar con agua, forman ácidos. Son anhídridos de ácido. El pentóxido de dinitrógeno es el anhídrido del ácido nítrico: $\mathrm{N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2\,HNO_3}$. El trióxido de dinitrógeno es el anhídrido del ácido nitroso: con agua forma $\mathrm{HNO_2}$. No hay un oxiácido estable de nitrógeno con estado 4+. El dióxido, al tocar agua, desproporciona: en agua fría da una mezcla de $\mathrm{HNO_2}$ y $\mathrm{HNO_3}$. ¹

El fósforo con oxígeno puede dar $\mathrm{P_4O_{10}}$. Esa ecuación muestra la formación del óxido. El carácter ácido, en esta ficha, se apoya en la frase general: el óxido de no metal que reacciona con agua es anhídrido de ácido. No se inventa aquí la fórmula del ácido de ese óxido de fósforo. ¹

Ideas clave

• Un óxido básico de los grupos 1 y 2 reacciona con agua y da el hidróxido. $\mathrm{Na_2O}$ da NaOH y $\mathrm{CaO}$ da $\mathrm{Ca(OH)_2}$. ¹
• La mayoría de los óxidos metálicos representativos son anhídridos de base: los insolubles siguen reaccionando con ácidos, salvo las excepciones muy insolubles de aluminio, estaño(IV) y plomo(IV). ¹
• Un óxido de no metal que con agua da un ácido es un anhídrido de ácido. $\mathrm{N_2O_5}$ da ácido nítrico. ¹
• Quemar un metal de los grupos 1 o 2 en aire mezcla el óxido con nitruro. El óxido de calcio se obtiene al calentar la caliza y dejar salir el $\mathrm{CO_2}$. ¹

Ejemplos resueltos

Del óxido al hidróxido

Se parte de óxido de potasio, un óxido del grupo 1. Con agua debe dar el hidróxido, el mismo patrón que el óxido de sodio. La ecuación es $\mathrm{K_2O + H_2O \rightarrow 2\,KOH}$. Es un óxido básico. No se clasifica como anhídrido de ácido: el producto es un hidróxido, no un oxiácido. ¹

Del anhídrido al ácido

El pentóxido de dinitrógeno se trata con agua. El libro escribe $\mathrm{N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2\,HNO_3}$. El producto es ácido nítrico, así que el óxido es ácido, un anhídrido. Si el reactivo ofreciera hidróxido de sodio como producto, estaría describiendo el otro tipo. ¹

Por qué el aire no sirve para "el" óxido de litio

Quemar litio en aire no deja un frasco de solo óxido. El metal también se combina con el nitrógeno y puede formar peróxido. Para leer un óxido básico del grupo 1 se usa la reacción del óxido ya formado con agua, no la combustión al aire como si diera una sola sustancia. El magnesio sí tiene escrita la reacción directa con oxígeno, $\mathrm{2\,Mg + O_2 \rightarrow 2\,MgO}$, que es oxígeno puro en la ecuación, no "aire" como mezcla. ¹

Errores comunes

• Llamar básico al $\mathrm{N_2O_5}$ porque "tiene oxígeno". Con agua da ácido nítrico.
• Llamar ácido al $\mathrm{CaO}$ porque se usa en la industria. Con agua da hidróxido de calcio.
• Preparar el óxido de sodio "quemando sodio en aire" y dar por hecho que no hay nitruro.
• Tratar al óxido de aluminio como si se disolviera en agua igual que el de sodio.
• Escribir que el $\mathrm{NO_2}$ con agua da solo ácido nítrico. En agua fría la mezcla es ácido nitroso y ácido nítrico.

Cómo lo pregunta el examen

El reactivo pide básico o ácido, o el producto con agua. Metal de los grupos 1 y 2: óxido básico, y el producto es el hidróxido. No metal cuyo óxido da un ácido, como el $\mathrm{N_2O_5}$: óxido ácido. Si el enunciado dice "se quemó en el aire", no se afirma un óxido único para el grupo 1 o el 2. Si dice "reaccionó con oxígeno" y la ecuación es la del magnesio, el producto escrito es $\mathrm{MgO}$.

Resumen

• Óxido básico: con agua da hidróxido. Valen $\mathrm{Na_2O}$ y $\mathrm{CaO}$, y el mismo patrón en el grupo 1, el 2 y el talio(I).
• La mayoría de los óxidos metálicos representativos son anhídridos de base, aunque no se disuelvan.
• Óxido ácido: el de no metal que con agua da un ácido. $\mathrm{N_2O_5}$ da $\mathrm{HNO_3}$.
• $\mathrm{NO_2}$ en agua fría no da un solo ácido: desproporciona.
• Quemar en aire un metal del grupo 1 o del 2 mezcla óxido y nitruro. El $\mathrm{CaO}$ de la caliza sale al dejar escapar $\mathrm{CO_2}$.