¿Por qué el ácido arsénico se denomina H3AsO3?

Question

Inspirado por esta pregunta Me pregunto por qué el ácido arsénico se denota frecuentemente $\ce{H3AsO3}$ en lugar de $\ce{As(OH)3}$ ¿que parece reflejar con más exactitud su conectividad?

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Me siento como un tonto, olvidando el ácido sulfúrico ( $\ce{H2SO4}$ ), ácido fosfórico ( $\ce{H3PO4}$ ), y el ácido bórico ( $\ce{B(OH)3}$ ), etc. ¡Gran debate, gente!

Answer 1

Todo el material citado está copiado de Libro Rojo de la IUPAC IR-4, a menos que se especifique lo contrario

No es sólo $\ce{H3AsO3}$ . ¿Qué pasa con $\ce{H3BO3,H3PO4,H2SO4,HClO4}$ ? ¿O cualquier otro oxiácido?

Básicamente, tenemos múltiples formas de escribir fórmulas en línea de compuestos covalentes . Una es la forma aburrida ( fórmula molecular ), y una es la forma divertida ( fórmula estructural ) donde la fórmula revela un poco la estructura. $\ce{As(OH)3}$ revela la estructura, $\ce{H3AsO3}$ no lo hace.

Para los compuestos formados por moléculas discretas, la fórmula molecular, a diferencia de la fórmula empírica, puede utilizarse para indicar la composición real de las moléculas. Para el orden de citación de los símbolos en las fórmulas moleculares, véase la sección IR-4.4.

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Una fórmula estructural proporciona información parcial o completa sobre la forma en que los átomos de una molécula están conectados y dispuestos en el espacio. En casos sencillos, una fórmula lineal que es sólo una secuencia de símbolos atómicos da información estructural siempre que el lector sepa que la fórmula representa el orden de los átomos en la estructura lineal.

¿Cuáles son las reglas para escribir la fórmula molecular?

Bueno, al principio estas reglas eran básicamente que seguimos la electronegatividad: el elemento más electropositivo aparece primero y así sucesivamente. Parece que lo han cambiado ligeramente .

Por un lado, en realidad hay dos normas de ordenación: una es la extremadamente aburrido alfabético, que nunca he visto utilizar (excepto en fórmulas empíricas), y otro es a través de la electronegatividad.

Ahora, en lugar de seguir las electronegatividades absolutas, la IUPAC ha asignado un orden de "pseudoelectronegatividad" (mi terminología). Las reglas son las siguientes (fuente) :

• para dos elementos en diferentes grupos - entonces el elemento en el grupo de mayor número tiene mayor "electronegatividad"
• para dos elementos del mismo grupo, el elemento de menor número atómico tiene mayor "electronegatividad"
• El hidrógeno se ajusta para ser menos electronegativo que el polonio y más electronegativo que el nitrógeno. De ahí que las fórmulas del agua y el amoníaco puedan escribirse H2O y NH3 respectivamente.

Esto conduce al siguiente orden de "pseudo-electronegatividad" de los elementos:

(clic para ampliar)

El motivo debe ser probablemente la naturaleza errática y difícil de cuantificar de la enectronegatividad "real".

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Ahora, podemos aplicar estas reglas de la siguiente manera:

• Si el compuesto es un compuesto binario (sólo dos elementos, no dos átomos), entonces sólo seguimos la cosa de la pseudoelectronegatividad.

  De acuerdo con la práctica establecida, el criterio de electronegatividad (Sección IR-4.4.2.1) se utiliza con mayor frecuencia en las especies binarias.

• Si el compuesto es de coordinación, ordenamos central átomos por pseudoelectronegatividad, y ligandos por orden alfabético, como está escrito (por ejemplo $\ce{(en)}$ antes de $\ce{(dmg)}$ pero $\ce{C2H4(NH2)2}$ después de $\ce{(dmg)}$ aunque $\ce{(en)}$ y $\ce{C2H4(NH2)2}$ son los mismos).

  El orden de citación de los átomos centrales se basa en la electronegatividad como se describe en Sección IR-4.4.2.1. Los ligandos se citan alfabéticamente (Sección IR-4.4.2.2) según el primer símbolo de la fórmula del ligando o de la abreviatura del ligando (véase la Sección IR-4.4.4) tal como está escrito. Siempre que sea posible, la fórmula del ligando debe escribirse de manera que el símbolo del átomo donante esté más cerca del símbolo del átomo central al que está unido.

• Por último (salvo las molestas reglas adicionales para los isótopos y la hidratación), tenemos lo que se llama "sales generalizadas" . Esto es para los compuestos que pueden ser tratado como si estuvieran formados por iones. Los iones están ordenados por electronegatividad, y los elementos dentro de cada ion están ordenados alfabéticamente{*}.

  Si la fórmula de un compuesto que contiene tres o más elementos no se asigna de forma natural utilizando las dos secciones anteriores, el compuesto puede ser tratado como una sal generalizada. Este término término se refiere a cualquier compuesto en el que es posible identificar al menos un constituyente que es un ion positivo o que puede ser clasificado como electropositivo o más electropositivo que los demás constituyentes, y al menos un constituyente que sea un ion negativo ión negativo o que pueda clasificarse como electronegativo o más electronegativo que el resto de los constituyentes. El principio de ordenación es entonces:

  (i) todos los constituyentes electropositivos preceden a todos los constituyentes electronegativos;

  (ii) dentro de cada uno de los dos grupos de constituyentes, se utiliza el orden alfabético.

Esta es la regla que necesitamos para escribir la fórmula de $\ce{H3AsO3}$ . En primer lugar, hay que aclarar qué se entiende por " tratado como si estuvieran formados por iones". Pues bien, para ello, como ha señalado @Terry más arriba, buscamos el enlace más débil. En $\ce{NaOH}$ tenemos las fuerzas de enlace relativas $\ce{Na...O-H}$ mientras que $\ce{H3AsO3}$ es $\ce{As-(O...H)3}$ . Así, en $\ce{NaOH}$ la ruptura "iónica" es $\ce{Na+, OH-}$ , mientras que en $\ce{H3AsO3}$ los iones son $\ce{H+,AsO3-}$ .

Así, el ácido arsénico se descompone en iones, de los cuales $\ce{H+}$ se escribe primero. Dentro de cada ion, ordenamos alfabéticamente, por lo que obtenemos $\ce{AsO3}$ no $\ce{O3As}$ . Al juntarlos, obtenemos $\ce{H3AsO3}$ .

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*A pesar de ser la regla de la IUPAC, parece que, dentro de los iones, la mayoría de la gente simplemente sigue las reglas de electronegatividad de nuevo. Ácido selénico parece que se llama comúnmente $\ce{H2SeO3}$ Cuando debe sea $\ce{H2O3Se}$ . Pero parece que se trata de una infracción menor:

Se permite la desviación del orden alfabético de los componentes de una misma clase para destacar las similitudes entre los compuestos.

Answer 2

Puedes escribirlo como quieras. Mira esto:

Obsérvese la presencia de fórmulas como $\ce{(HO)_2SO_2}$ para el ácido sulfúrico. Esta hoja informativa es la misma hoja de fórmulas que utilicé cuando me enseñaron. Sirve para un buen propósito pedagógico - enfatizar la estructura - y su relación con la reactividad, la estabilidad, etc.