Les oxyacides sont un groupe extrêmement important de composés chimiques qui ont un certain nombre de propriétés spécifiques. Ils se caractérisent par la présence d'au moins un atome d'oxygène dans le radical acide. Ils constituent une matière première importante dans de nombreux procédés industriels. Les oxyacides sont utilisés dans les industries chimiques, pharmaceutiques, papetières et autres.
Structure et production des oxyacides
Les oxyacides sont constitués de trois éléments clés : un atome d’oxygène, un élément acidifiant et au moins un atome d’hydrogène lié à l’oxygène. L’atome central est généralement un non-métal tel que le soufre, l’azote ou le phosphore. Ces éléments sont appelés « éléments acidifiants ». Ceux-ci peuvent également inclure certains métaux à leurs états d’oxydation plus élevés, tels que le manganèse (VII). Les noms des oxyacides sont créés à partir du nom de l’élément acidifiant, avec sa valence précisée entre parenthèses, et en ajoutant le suffixe -ic , c’est-à-dire acide phosphorique, acide sulfurique, acide nitrique, etc. Si un élément spécifique est présent dans plusieurs oxyacides, sa valence doit impérativement être précisée dans le nom de l’acide. Les oxyacides sont principalement obtenus par la réaction d’anhydrides d’acides avec de l’eau. Les anhydrides sont des oxydes de non-métaux spécifiques (ou de certains métaux). Dans ce cas, les oxyacides peuvent être obtenus en deux étapes. Dans la première étape, un élément formateur d’acide est brûlé dans l’oxygène. Un exemple d’une telle réaction est la combustion du phosphore (qui forme des molécules à quatre atomes). L’oxyde de phosphore (V), ou pentoxyde de phosphore, se forme sous forme de fumées blanches. L’anhydride d’acide résultant est ensuite dissous dans l’eau pour former de l’acide phosphorique. Si du méthyl orange (un indicateur de pH) est ajouté au système, la solution deviendra rouge, car l’acide obtenu a abaissé le pH de la solution. Une autre façon d’obtenir des oxyacides consiste à utiliser des réactions de (double) déplacement. Lorsque vous agissez avec un acide fort sur un sel spécifique, vous pouvez déplacer un acide plus faible de son sel.
Caractéristiques des oxyacides
Les oxyacides sont classés comme des électrolytes , c’est-à-dire des composés capables de conduire le courant électrique. Selon l’acide, ils peuvent subir une dissociation électrolytique dans l’eau à des degrés divers. Dans les solutions aqueuses, les oxyacides se dissocient en ions positifs (cations) et en ions négatifs (anions), qui peuvent porter une charge électrique. Les acides sont classés en :
- acides forts, qui se dissocient complètement en cations hydrogène et en anions radicaux acides. Les oxyacides forts comprennent l’acide sulfurique (VI), l’acide nitrique (V), l’acide chlorique (VII).
- Oxyacides faibles, qui ne subissent pas de dissociation électrolytique complète. Dans les solutions aqueuses, la plupart de leurs molécules restent indissociées. Généralement, les acides à base d’éléments d’états d’oxydation inférieurs ont une faible résistance; ceux-ci comprennent l’acide sulfurique (IV) ou nitrique (III). L’acide carbonique, H 2 CO 3 , est l’oxyacide le plus faible. C’est très instable. Il est souvent déplacé des solutions par des acides plus forts.
Plus l’électronégativité de l’atome central formant le radical acide d’un acide donné est grande, plus l’acide lui-même est fort. Si un même élément forme plusieurs acides, sa force augmente avec le nombre d’atomes d’oxygène dans la molécule. De plus, la force d’un oxyacide peut être déterminée par sa capacité à dissocier les ions hydrogène (le degré de dissociation) . Les acides à un seul proton (qui ont un cation hydrogène) se dissocient en une seule étape, tandis que les acides à plusieurs protons (avec plus d’un atome d’hydrogène dans la molécule) se dissocient en plusieurs étapes. Chacun d’eux a une équation d’équilibre spécifique. La première étape est toujours la plus rapide. Les atomes d’hydrogène dissociés se combinent avec les molécules d’eau pour former des ions oxonium (H 3 O + ). Ils provoquent le pH acide des solutions aqueuses acides. Les oxyacides réagissent avec les oxydes et hydroxydes basiques. À la suite de ces réactions, des sels et de l’eau correspondants se forment. Il est important de noter que les oxyacides ne réagissent pas avec les oxydes acides. Ils réagissent avec les métaux chimiquement actifs (tels que les métaux alcalino-terreux ou les métaux alcalins). Ces métaux déplacent l’hydrogène des molécules d’acide pour former des sels. Les métaux nobles (peu actifs chimiquement) ne réagissent pas de la même manière avec les oxyacides car ils ne déplacent pas leurs atomes d’hydrogène. Ils ne réagissent qu’avec des acides oxydants, c’est-à-dire une solution concentrée d’acide sulfurique ou d’acide nitrique. 
Propriétés et applications des oxyacides sélectionnés
Acide sulfurique, H 2 SO 4 C’est un acide fort sous la forme d’un liquide huileux. A 1,84 g/cm 3 , sa densité est presque deux fois supérieure à celle de l’eau. Il se mélange à l’eau dans presque tous les rapports, dégageant beaucoup de chaleur. L’acide sulfurique est très hygroscopique. Une solution à la concentration de 98 %d’acide sulfurique est disponible dans le commerce. L’oléum est une solution d’oxyde de soufre, SO 3 , dans de l’acide sulfurique. Le H 2 SO 4 est un sous-produit clé dans l’industrie. Il est utilisé pour la production d’engrais (par exemple le superphosphate ), d’autres acides (par exemple l’acide formique ), de détergents à lessive, d’explosifs, de pesticides, de caoutchouc, de papier et d’autres choses. Acide nitrique, HNO 3 L’acide nitrique est un liquide incolore facilement soluble dans l’eau. Les solutions concentrées (d’environ 68 %) ont de fortes propriétés oxydantes. HNO 3 provoque un jaunissement caractéristique des protéines (réaction xanthoprotéique). L’acide nitrique concentré dégage des fumées à la suite de sa décomposition avec libération d’oxyde nitrique brun. Les principales applications de l’acide nitrique comprennent principalement la préparation d’autres substances chimiques (telles que certains sels , esters ou composés nitrés). Une demande importante de HNO 3 provient du processus de production de nitrate d’ammonium. L’acide est également utilisé pour fabriquer des explosifs, des colorants, pour nettoyer des surfaces métalliques et dans l’industrie pharmaceutique. Acide phosphorique, H 3 PO 4 Une solution aqueuse de cet acide (un liquide huileux) à une concentration d’environ 85 %est le plus couramment utilisée dans les laboratoires. Le H 3 PO 4 pur est également disponible : il se présente sous forme de cristaux blancs (à température ambiante). L’acide phosphorique est fortement hygroscopique. Il forme trois séries de sels : les phosphates (V), les dihydrogénophosphates (V) et les hydrogénophosphates (V). L’acide phosphorique est un produit important dans l’industrie. Des quantités importantes de celui-ci sont consommées dans les processus chimiques et pharmaceutiques, comme dans la fabrication d’engrais minéraux, de produits chimiques ménagers, d’additifs alimentaires ou de préparations médicinales. De plus, c’est l’un des substrats utilisés pour la production de préparations de détartrage et de dérouillage.
