Significado de los prefijos meta, piro y orto en la nomenclatura antigua

La nomenclatura «meta, piro, orto» es antigua y cada vez se emplea menos, pues ha sido sustituida por las nomenclaturas IUPAC para dar a los compuestos así llamados nombres más acordes con sus verdaderas estructuras moleculares, si bien la IUPAC sigue aceptando algunos casos.

Su uso más conocido es en los ácidos fosfóricos y sus sales, los fosfatos, que son familias muy numerosas por la facilidad que tienen estos compuestos de polimerizarse perdiendo agua. Pero también se aplicó a los ácidos del silicio, el yodo, el boro, etc.

Para enseñar a los estudiantes el sistema de formulación antiguo de los ácidos oxácidos, se les solía decir que estos se “construían” a partir de los óxidos ácidos correspondientes (llamados en esa nomenclatura anhídridos), añadiéndoles agua. Por ejemplo, “añadiendo” H₂O a la fórmula del anhídrido carbónico (CO₂) se obtenía el ácido carbónico (H₂CO₃). Pero, dado que en la realidad se sabe que algunos óxidos no solo admiten una molécula de agua, sino dos, tres e incluso más, para diferenciar unos de otros se acordó anteponer el prefijo meta– al nombre de aquellos ácidos que se formaban añadiendo a la fórmula del óxido (o anhídrido) una molécula de agua; piro– a los obtenidos sumando dos moléculas de agua y orto– a los que contenían tres.  Es decir, según ese criterio, el ácido “orto” es el que tiene más contenido de agua; lo sigue el “piro”, y el que tiene menos es el “meta”. Pero vamos a profundizar un poco para entender mejor el verdadero significado de estos prefijos.

Meta, piro, orto

“Orto” significa normal, correcto (de ahí “ortodoncia”). Por eso, el prefijo “orto” se aplica, en general, al ácido más común, el más estable, de la serie de ácidos de un elemento obtenidos añadiendo una, dos, tres… moléculas de agua. En el caso del fosfórico resulta que el más común tiene por fórmula empírica H₃PO₄. Simplemente por esa razón, la de su estabilidad y normalidad, el H₃PO₄ es considerado el “orto” de la familia de ácidos fosfóricos. Pero resulta que a esta estabilidad contribuye el hecho de contener mucha agua.

Cuando calentamos un ácido “orto” tiende a perder agua. Al producto lo llamamos “piro”. “Piro” viene del griego fuego, calor… (de ahí, por ejemplo, “pirotécnico”). Así, cuando calentamos el ácido ortofosfórico sucede la siguiente reacción:

2 H₃PO₄  →  H₄P₂O₇ + H₂O

y al ácido obtenido lo llamamos ácido pirofosfórico, H₄P₂O₇.

Finalmente, si el pirofosfórico lo seguimos calentando llegamos al metafosfórico (“meta” significa más allá, después de …, y por eso metafísica quiere decir “más allá de la física”):

H₄P₂O₇  →  H₂P₂O₆ + H₂O

Como sabemos, la fórmula H₂P₂O₆ se escribe simplificadamente HPO₃; ese es el ácido metafosfórico. «Meta» quiere decir que este ácido se obtiene a partir del normal (el «orto») realizando sobre él alguna acción.

Los ácidos del silicio

En el caso del silícico, la forma más natural es el H₄SiO₄; por ello, lo llamamos ortosilícico.

Se sabe que calentando este ácido se puede deshidratar de este modo:

2H₄SiO₄  →  H₆Si₂O₇ + H₂O

Al H₆Si₂O₇ lo denominamos pirosilícico.

Y si este lo deshidratamos llegamos al que se llama metasilícico:

H₆Si₂O₇  →  H₄Si₂O₆ + H₂O

Como es habitual, H₄Si₂O₆ debemos simplificarlo a  H₂SiO₃.

En general, los orto son los que contienen más agua, seguidos de los piro y los meta

En general, dentro de una familia los ácidos con más contenido de agua (o, dicho de otro modo, los más hidroxilados) son los “orto”, seguidos de los “piro” y estos de los “meta”. Veamos el caso de los ácidos fosfóricos para comprobarlo. Como dijimos más arriba, en la formulación antigua se consideraba que los tres ácidos del fósforo se obtenían añadiendo una, dos o tres moléculas de agua al “anhídrido fosfórico”, P₂O₅.  Comprobemos que así es:

• Metafosfórico:  P₂O₅ + H₂O = H₂P₂O₆ = HPO₃
• Pirofosfórico:  P₂O₅ + H₂O + H₂O = H₄P₂O₇
• Ortofosfórico: P₂O₅ + H₂O + H₂O + H₂O = H₆P₂O₈ = H₃PO₄

Como se ve, el metafosfórico se obtiene añadiendo una molécula de agua; el pirofosfórico, añadiendo 2; y el ortofosfórico, añadiendo 3.

Pero en el caso del silícico, los tres ácidos correspondientes no se obtienen siguiendo la misma regla. Si sumáramos una, dos y tres moléculas de H₂O al “anhídrido silícico”, SiO₂, obtendríamos estas especies:

• SiO₂ + H₂O = H₂SiO₃
• SiO₂ + H₂O + H₂O = H₄SiO₄
• SiO₂ + H₂O + H₂O + H₂O =  H₆SiO₅

Sin embargo, aunque la primera recibe el nombre de ácido metasilícico, la segunda no es el pirosilícico, sino el ortosilícico. Y la tercera no responde a este sistema de nombres.

Pero sí se cumple que los ácidos que son llamados meta-, piro- y ortosilícico siguen ese orden en cuanto a su contenido creciente de agua. Vamos a demostrarlo. Los tres ácidos mencionados tienen por fórmulas, según la nomenclatura antigua: H₂SiO₃ , H₆Si₂O₇ y H₄SiO₄, respectivamente, y se obtendrían a partir del anhídrido y agua así:

• Metasilícico: SiO₂ + H₂O = H₂SiO₃
• Pirosilícico: 2 SiO₂ + H₂O + H₂O + H₂O =  H₆Si₂O₇
• Ortosilícico: SiO₂ + H₂O + H₂O = H₄SiO₄

Por ello, al igual que en el caso del fósforo, en el silícico el “orto” es también la especie más hidratada (es el óxido más dos moléculas de agua); el “piro” es el óxido más 1,5 moléculas de agua (obsérvese que están escritas tres, pero también hay dos moléculas de óxido, luego corresponden 1,5 moléculas de agua a cada una de óxido); y el “meta” es el óxido más una molécula de agua.

Por todo ello, los prefijos “meta”, “piro” y “orto” no significan siempre una, dos y tres moléculas de agua respectivamente, sino menos agua, agua intermedia y más agua. En el caso de fosfórico es “una, dos y tres”, en el del silícico, “una, una y media y dos”.

Ácidos peroyódicos

Los ácidos peryódicos y telúricos también presentan distintas variedades según el grado de hidratación, diferenciándose unas de otras con los prefijos meta, piro y orto, e incluso alguna más como meso en el caso del peryódico.

Desde el punto de vista clásico, se puede entender el ácido ortoperyódico como el anhídrido peryódico (I₂O₇) más 5 moléculas de agua (es decir, un grado de hidratación muy considerable):

I₂O₇ + 5 H₂O = H₁₀I₂O₁₂ = H₅IO₆ 

El metaperyódico, sin embargo, se obtendría así:

I₂O₇ + H₂O = H₂I₂O₈ = HIO₄

Con grados de hidratación intermedios encontramos el piroperyódico, el mesoperyódico (meso significa «en  medio», «en la mitad»), el dimesoperyódico, el diortoperyódico…

Ácidos del boro

El boro forma varios ácidos también. El más conocido es el ortobórico, H₃BO₃, que podríamos considerar formado por el «anhídrido bórico» (trióxido de boro) y tres moléculas de agua:

B₂O₃ + H₂O + H₂O + H₂O = H₆B₂O₈H₆ = H₃BO₃

Por deshidratación controlada, el ortobórico puede formar metabórico:

H₃BO₃ → HBO₂ + H₂O

Obsérvese que el metabórico se formaría a partir del anhídrido bórico y una molécula de agua:

B₂O₃ + H₂O → H₂B₂O₄ = HBO₂

Este ácido metabórico puede perder un poco más de agua; concretamente, entre 4 unidades HBO₂ se podría generar una molécula de agua:

4 HBO₂ → H₂B₄O₇ + H₂O

El nuevo ácido formado se conoce como tetrabórico y está muy relacionado con uno de los compuestos más conocidos (desde antiguo) del boro: el tetraborato sódico o borax, Na₂B₄O₇. Si el ácido tetrabórico se sigue calentando se acabará llegando al «anhídrido» (B₂O₃).

Pues bien, según la mayoría de las fuentes, el ácido tetrabórico recibe también el nombre de pirobórico. Por lo tanto, el boro constituiría una excepción a lo dicho antes, ya que el metabórico contiene más agua que el pirobórico (si bien la diferencia en contenido de agua entre ambos es  muy pequeña).

Otros, siguiendo el modelo de los ácidos del fósforo, prefieren llamar pirobórico a la especie de fómula empírica H₄B₂O₅, que es la que formaría el «anhídrido bórico» con dos moléculas de agua. Además, alegan otra definición clásica de los ácidos piro, según la cual estos serían los que se obtienen a partir de dos moléculas del ácido orto con pérdida de una molécula de agua. Así se cumple en los ácidos del fósforo y el silicio. Para el pirobórico, según esta definición, la reacción de obtención sería:

2 H₃BO₃   →  H₄B₂O₅ + H₂O

Quizá para evitar este dilema o confusión, al ácido que estamos considerando la gran mayoría de los autores lo llama tetrabórico; y a su sal, tetraborato.