Comportamento acido-base degli ossidi del IV gruppo

Gli elementi del gruppo 4A o gruppo 14 sono: carbonio, silicio, germanio, stagno e piombo. Gli ossidi di tali elementi presentano notevoli differenze; ad esempio  il diossido di carbonio è un gas mentre gli ossidi degli altri elementi sono solidi. Gli ossidi degli elementi del gruppo sono acidi ma l’acidità diminuisce scendendo dall’alto verso il basso e in particolare gli ossidi degli elementi che si trovano in basso hanno carattere anfotero ovvero possono presentare sia caratteristiche di acido che di base.

Il monossido di carbonio viene considerato un ossido neutro, ma in realtà esso è un ossido molto poco acido: pur non reagendo con l’acqua, può reagire con soluzioni concentrate di NaOH a caldo per dare sodio metanoato:

CO + NaOH → HCOONa

 Il diossido di carbonio reagisce con l’acqua dando ioni H+ e ioni idrogeno carbonato secondo la reazione:

CO2(aq) + H2O(l) ⇄ H+(aq) + HCO3(aq)

Il diossido di carbonio reagisce con soluzioni di idrossido di sodio per dare sia il carbonato di sodio che il carbonato acido di sodio a seconda del rapporto stechiometrico usato:

CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O

CO2 + NaOH → NaHCO3

Il diossido di silicio non reagisce con l’acqua a causa del fatto che esso forma grandi strutture cristalline e pertanto la rottura di tale struttura non può avvenire ad opera dell’acqua. A caldo il diossido di silicio reagisce con soluzioni di idrossido di sodio per dare i silicati:

SiO2 + 2 NaOH → Na2SiO3 + H2O

Un’altra reazione in cui il diossido di silicio mostra il suo comportamento acido è quella con l’ossido basico CaO:

SiO2 + CaO → CaSiO3

Gli ossidi di germanio, stagno e piombo hanno comportamenti anfoteri.

Indicando genericamente con XO gli ossidi di germanio GeO, di stagno SnO e di piombo PbO essi mostrano comportamento acido quando reagiscono con gli acidi per dare sali. Ad esempio essi reagiscono con HCl concentrato per dare i rispettivi cloruri secondo la reazione:

XO(s) + 2 HCl(aq) → XCl2(aq) + H2O(l)

Tuttavia il cloruro di piombo è un sale poco solubile. Un largo eccesso di ioni cloruro presenti nella soluzione di HCl concentrato reagisce con PbCl2 per dare complessi solubili come PbCl42:

PbCl2(s) + 2 Cl(aq)→  PbCl42-(aq)

Tali ossidi, tuttavia, hanno anche carattere acido e reagiscono con le basi come NaOH e, questa volta senza eccezioni, si può scrivere;

XO(s) + 2 OH(aq) → XO22- (aq) + H2O(l)

Ad esempio PbO reagisce in ambiente basico per dare ioni piombato PbO22-

I diossidi di tali elementi hanno anch’essi un comportamento anfotero. Essi infatti reagiscono con acido cloridrico concentrato per dare i corrispondenti tetracloruri:

XO2 + 4 HCl → XCl4 + 2 H2O

Questi ultimi reagiscono con un eccesso di ioni cloruro in HCl per dare complessi del tipo XCl62-:
XCl4 + 2 Cl → XCl62-

Nel caso dell’ossido di piombo (IV) PbO2 la reazione va condotta a freddo in quanto il cloruro di piombo (IV) tende a decomporsi per dare cloruro di piombo (II) e cloro gassoso:

PbCl4 → PbCl2 + Cl2

in quanto lo stato di ossidazione termodinamicamente più stabile per il piombo è +2 rispetto a +4. I diossidi di tali elementi hanno comportamento acido reagendo in presenza di soluzioni di NaOH concentrate e a caldo per dare complessi solubili aventi formula [X(OH)6]2-:

XO2(s) + 2 OH(aq) + 2 H2O(l) → [X(OH)6]2-(aq)

L’ossido di piombo (IV) in presenza di NaOH fuso per dare Na2PbO3:

PbO2(s) + 2 NaOH(l) → Na2PbO3(s) + H2O(l)

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Author: Chimicamo

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