Oxiácidos de fósforo

Oxiácido de fósforo é um nome genérico para qualquer ácido cuja molécula consista em átomos de fósforo, oxigênio e hidrogênio, com ao menos um deles ionizável. Existe um número potencialmente grande de tais compostos. Alguns deles são instáveis e não foram isolados ainda, mas os ânions e grupos orgânicos derivados estão presentes em sais e ésteres estáveis. O mais relevante — na biologia, na geologia, na indústria e na pesquisa química — é o ácido fosfórico, cujos sais são os fosfatos.

Em geral, qualquer átomo de hidrogênio ligado a um átomo de oxigênio é ácido, o que significa que o grupo –OH pode perder um próton (H⁺) deixando um grupo OH^- carregado negativamente e, assim, convertendo o ácido em um oxiânion de fósforo. Cada próton perdido tem uma constante de dissociação ácida associada K_a1, K_a2 K_a3 etc., frequentemente expressa por seu cologaritmo (pK_a1, pK_a2, pK_a3 etc.), ou seja, pelo oposto do seu logaritmo. Os átomos de hidrogênio ligados diretamente ao fósforo geralmente não são ionizáveis.

Classificação

Os oxiácidos de fósforo podem ser classificados pelo(s) estado(s) de oxidação do(s) átomo(s) de fósforo presentes na espécie, que podem variar de +1 a +5. Os átomos de oxigênio estão geralmente no estado de oxidação -2, mas podem estar no estado -1 se a molécula incluir grupos peróxido.

Estado de oxidação +1

Ácido hipofosforoso ou ácido fosfínico, H₃PO₂ (por vezes representado como H₂PO(OH)) é um ácido monoprótico (o que significa que apenas um dos seus átomos de hidrogênio é ionizável). Seus sais são chamados de hipofosfitos ou fosfinitos.

Estado de oxidação +3

• Ácido fosforoso ou fosfônico, H₃PO₃ (por vezes representado como HPO(OH)₂) é um ácido diprótico (com apenas dois hidrogênios ionizáveis). Seus sais são chamados de fosfitos ou de fosfonatos.

Estado de oxidação +4

• Ácido hipofosfórico ou ácido difosfórico (I,III), H₄P₂O₆ (por vezes representado como (HO)₂P–P(OH)₂) é um poliácido, sendo todos os quatro hidrogênios ionizáveis. Seus sais são hipofosfatos.

Estado de oxidação +5

Os membros mais importantes desse grupo são o ácido fosfórico e seus isopoliácidos derivados, nos quais cada átomo de fósforo se liga a quatro átomos de oxigênio, com um deles por meio de uma ligação dupla, dispostos como os cantos de um tetraedro. Dois ou mais desses tetraedros PO₄ podem ser conectados por oxigênios compartilhados com ligação simples, formando cadeias lineares ou ramificadas, ciclos ou estruturas mais complexas. Os átomos de oxigênio que não são compartilhados com ligações simples têm suas valências preenchidas com átomos de hidrogênio ionizáveis. A sua fórmula genérica é H_n-x+2P_nO_3n-x+1, onde n é o número de átomos de fósforo e x é o número de ciclos fundamentais na estrutura molecular.

Esses ácidos e seus sais ("fosfatos") configuram alguns dos compostos de fósforo mais conhecidos e relevantes.

Ácido ortofosfórico, H₃PO₄

O membro mais simples desta classe é:

O próprio ácido fosfórico, também chamado de ácido ortofosfórico ou monofosfórico, H₃PO₄ (por vezes representado como OP(OH)₃), que é um ácido triprótico. Forma o sal ortofosfato, comumente chamado de fosfato.

Os menores compostos dessa classe com dois ou mais átomos de fósforo são chamados de "ácidos oligofosfóricos", e os maiores, com cadeias –P–O– lineares, são "ácidos polifosfóricos" (não há um limite definitivo entre os dois). Alguns dos membros mais importantes são:

• Ácido pirofosfórico ou difosfórico, H₄P₂O₇ (por vezes representado como (HO)₂P–O–P(OH)₂), com quatro hidrogênios ionizáveis. Forma pirofosfatos.
• Ácido trifosfórico ou tripolifosfórico, H₅P₃O₁₀ (por vezes representado como (HO)₂P–O–P(OH)–O–P(OH)₂) ,com cinco hidrogênios ionizáveis. Forma trifosfatos (também chamados de tripolifosfatos).
• Ácido tetrafosfórico, H₆P₄O₁₃ (por vezes representado como (HO)₂P(–O–P(OH))₂–O–P(OH)₂), com seis hidrogênios ionizáveis. Forma tetrafosfatos.

A cadeia principal pode ser ramificada, como no:

• Ácido trifosfonofosfórico, H₆P₄O₁₃ (por vezes representado como P(O)(–OP(O)(OH)₂)₃), um isômero ramificado do ácido tetrapolifosfórico.

Os tetraedros PO₄ podem ser conectados para formar cadeias –P–O– fechadas, como em:

• Ácido trimetafosfórico ou ácido ciclo-trifosfórico, H₃P₃O₉, uma molécula cíclica com três hidrogênios ionizáveis. Forma os sais de trimetafosfato.

Ácido metafosfórico é o termo geral para ácidos fosfóricos com um único ciclo, (–P(O)(OH)–O–)_n, cuja fórmula empírica é HPO₃.

• 
  Ácido pirofosfórico
  H₄P₂O₇
• 
  Ácido tripolifosfórico
  H₅P₃O₁₀
• 
  Ácido tetrapolifosfórico
  H₆P₄O₁₃
• 
  Ácido trimetafosfórico
  H₃P₃O₉

Outro composto que pode ser incluído nesta classe é:

• Ácido peroxomonofosfórico, H₃PO₅ (por vezes representado como OP(OH)₂(OOH)), que pode ser visto como um ácido monofosfórico com um grupo peróxido substituindo o átomo de oxigênio em um dos grupos hidroxila.

Estados de oxidação mistos

Alguns oxiácidos de fósforo têm dois ou mais átomos de P em diferentes estados de oxidação. Um exemplo é:

• Ácido iso-hipofosfórico, H₄P₂O₆ (por vezes representado como H(OH)(O)P−O−P(O)(OH)₂), um ácido tetraprótico e isômero do ácido hipofosfórico, contendo P nos estados de oxidação +3 e +5.

Anidrido fosfórico, P₄O₁₀

Alguns ácidos fosfóricos

Leitura adicional

• Schröder HC, Kurz L, Muller WE, Lorenz B (Mar 2000). «Polyphosphate in bone» (PDF). Biochemistry (Moscow). 65: 296–303. Cópia arquivada (PDF) em 25 de agosto de 2011 

Ligações externas

• Determinação de polifosfatos usando cromatografia iônica com detecção de condutividade suprimida, nota de aplicação 71 da Dionex
• US 3044851 
• MeSH Phosphorus+Acids