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.
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 biossido di carbonio è un gas mentre gli ossidi degli altri elementi sono solidi.
Ossidi
Gli ossidi degli elementi del 4° 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 è 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 biossido 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 biossido 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 biossido 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 biossido di silicio mostra il suo comportamento acido è quella con l’ossido basico CaO:
SiO2 + CaO → CaSiO3
Ossidi anfoteri
Gli ossidi di germanio, stagno e piombo hanno comportamento anfotero.
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)