- Ako sa formujú?
- Vlastnosti hydroxidov
- OH anión
- Iónový a základný charakter
- Periodický trend
- Amphotericism
- štruktúry
- Dehydratačná reakcia
- názvoslovie
- tradičné
- sklad
- systematický
- Príklady hydroxidov
- Referencie
Medzi hydroxidy sú anorganické a ternárne zlúčeniny pozostávajúce z interakcie medzi kovovým katiónom a OH-funkčné skupiny (hydroxid aniónu, OH - ). Väčšina z nich je iónovej povahy, hoci môžu mať aj kovalentné väzby.
Napríklad hydroxid môže byť predstavovaný ako elektrostatická interakcia medzi katiónom M + a aniónom OH - alebo ako kovalentná väzba prostredníctvom väzby M-OH (dolný obrázok). V prvom prípade dochádza k iónovej väzbe, zatiaľ čo v druhej kovalentnej. Táto skutočnosť závisí v podstate od kovu alebo katiónu M + , ako aj od jeho náboja a iónového polomeru.
Zdroj: Gabriel Bolívar
Pretože väčšina z nich pochádza z kovov, je rovnocenné označovať ich ako hydroxidy kovov.
Ako sa formujú?
Existujú dve hlavné syntetické cesty: reakciou zodpovedajúceho oxidu s vodou alebo so silnou zásadou v kyslom prostredí:
Mo + H 2 O => M (OH) 2
MO + H + + OH - => M (OH) 2
Iba tie oxidy kovov rozpustné vo vode reagujú priamo za vzniku hydroxidu (prvá chemická rovnica). Iné sú nerozpustné a vyžadujú kyslé látky, aby uvoľnili M + , ktorý potom interaguje s OH - zo silných báz (druhá chemická rovnica).
Avšak týmito silnými zásadami sú hydroxidy kovov NaOH, KOH a ďalšie zo skupiny alkalických kovov (LiOH, RbOH, CsOH). Jedná sa o iónové zlúčeniny vysoko rozpustné vo vode, preto ich OH - môžu sa zúčastňovať chemických reakcií.
Na druhej strane existujú hydroxidy kovov, ktoré sú nerozpustné, a preto sú veľmi slabými zásadami. Niektoré z nich sú dokonca kyslé, ako je to v prípade kyseliny telurovej, Te (OH) 6 .
Hydroxid vytvára rovnováhu rozpustnosti s okolitým rozpúšťadlom. Ak je to napríklad voda, potom sa rovnováha vyjadruje takto:
M (OH) 2 <=> M 2+ (aq) + OH - (aq)
Kde (ac) znamená, že médium je vodné. Pokiaľ je pevná látka nerozpustná, je koncentrácia rozpusteného OH malá alebo zanedbateľná. Z tohto dôvodu nemôžu nerozpustné hydroxidy kovov vytvárať roztoky zásadité ako NaOH.
Z vyššie uvedeného je možné odvodiť, že hydroxidy majú veľmi odlišné vlastnosti spojené s chemickou štruktúrou a interakciami medzi kovom a OH. Teda, hoci je veľa iónových, s rôznymi kryštalickými štruktúrami, iné majú zložité a neusporiadané polymérne štruktúry.
Vlastnosti hydroxidov
OH anión
Hydroxylový ión je atóm kyslíka kovalentne viazaný na vodík. To možno ľahko predstavovať ako OH - . Záporný náboj sa nachádza na kyslíku, vďaka čomu je tento anión donorom elektrónov: báza.
Ak OH - daruje jeho elektróny na vodík, molekula H 2 O je tvorený To môže tiež darovať svoje elektróny pozitívne nabitých častíc: ako sú napríklad M. + Kovových centrách . Koordinačný komplex sa teda vytvára prostredníctvom dátívnej väzby M-OH (kyslík poskytuje pár elektrónov).
Aby sa to však stalo, musí byť kyslík schopný koordinovať sa efektívne s kovom, inak budú mať interakcie medzi M a OH silný iónový charakter (M + OH - ). Pretože hydroxylový ión je rovnaký vo všetkých hydroxidoch, rozdiel medzi nimi spočíva v katióne, ktorý ho sprevádza.
Podobne, pretože tento katión môže pochádzať z ľubovoľného kovu v periodickej tabuľke (skupiny 1, 2, 13, 14, 15, 16 alebo z prechodných kovov), vlastnosti týchto hydroxidov sa značne líšia, aj keď všetky uvedené v spoločné niektoré aspekty.
Iónový a základný charakter
V hydroxidoch, hoci majú koordinačné väzby, majú latentný iónový charakter. V niektorých, ako je napríklad NaOH, sú ich ióny súčasťou kryštalickej mriežky pozostávajúcej z katiónov Na + a OH - aniónov v pomere 1: 1; to znamená, že pre každý Na + ión je náprotivok OH - ión .
V závislosti od náboja na kove bude okolo neho viac alebo menej OH - aniónov . Napríklad pre kovový katión M2 + budú interagovať dva OH - ióny : M (OH) 2 , ktorý je označený ako HO - M2 + OH - . To isté sa vyskytuje s kovmi M 3+ a inými s pozitívnejšími nábojmi (aj keď zriedka presahujú 3+).
Tento iónový charakter je zodpovedný za mnoho fyzikálnych vlastností, ako sú teploty topenia a teploty varu. Sú vysoké, odrážajú elektrostatické sily pri práci v kryštálovej mriežke. Keď sa hydroxidy rozpúšťajú alebo tavia, môžu tiež viesť elektrický prúd v dôsledku mobility svojich iónov.
Nie všetky hydroxidy však majú rovnaké kryštálové mriežky. U tých najstabilnejších sa bude menej pravdepodobne rozpúšťať v polárnych rozpúšťadlách, ako je voda. Spravidla platí, že čím viac nesúrodé iónové polomery M + a OH - , tým budú rozpustnejšie.
Periodický trend
Vyššie uvedené vysvetľuje, prečo sa rozpustnosť hydroxidov alkalických kovov zvyšuje, keď človek v skupine klesá. Z toho vyplýva, že vzrastajúce poradie ich rozpustnosti vo vode je nasledujúce: LiOH
OH - je malý anión a keď je katión objemnejší, kryštalická mriežka energeticky slabne.
Na druhej strane kovy alkalických zemín vytvárajú menej rozpustné hydroxidy kvôli ich vyšším pozitívnym nábojom. Je to preto, že M 2+ priťahuje OH - silnejšie ako M + . Podobne sú jeho katióny menšie, a preto menšie, pokiaľ ide o OH - .
Výsledkom je experimentálny dôkaz, že NaOH je oveľa zásaditejší ako Ca (OH) 2 . Rovnaké zdôvodnenie je možné použiť pre iné hydroxidy, buď pre prechodné kovy, alebo pre hydroxidy p-blokových kovov (Al, Pb, Te atď.).
Čím menší a väčší je iónový polomer a kladný náboj M + , tým nižší je iónový charakter hydroxidu, inými slovami, tie s veľmi vysokou hustotou náboja. Príkladom toho je hydroxid berylia, Be (OH) 2 . Be 2+ je veľmi malý katión a jeho dvojmocný náboj ho robí elektricky veľmi hustým.
Amphotericism
Hydroxidy M (OH) 2 reagujú s kyselinami za vzniku vodného komplexu, to znamená, že M + končí obklopený molekulami vody. Existuje však obmedzený počet hydroxidov, ktoré môžu tiež reagovať s bázami. Toto sú známe ako amfotérne hydroxidy.
Amfotérne hydroxidy reagujú s kyselinami aj zásadami. Druhú situáciu možno predstavovať nasledujúcou chemickou rovnicou:
M (OH) 2 + OH - => M (OH) 3 -
Ako zistiť, či je hydroxid amfotérny? Prostredníctvom jednoduchého laboratórneho experimentu. Pretože veľa hydroxidov kovov je nerozpustných vo vode, pridanie silnej bázy do roztoku s rozpustenými iónmi M + , napríklad Al3 + , vyzráža zodpovedajúci hydroxid:
Al 3+ (aq) + 3OH - (aq) => Al (OH) 3 (s)
Ale s prebytkom OH - hydroxid naďalej reaguje:
Al (OH) 3 (s) + OH - => Al (OH) 4 - (aq)
Výsledkom je, že nový negatívne nabitý komplex je solvatovaný okolitými molekulami vody, čím sa rozpustí biela tuhá látka hydroxidu hlinitého. Hydroxidy, ktoré zostávajú nezmenené po pridaní bázy sa nechovajú ako kyseliny, a preto nie sú amfotérne.
štruktúry
Hydroxidy môžu mať kryštalické štruktúry podobné štruktúram mnohých solí alebo oxidov; niektoré jednoduché a iné veľmi zložité. Okrem toho môžu mať kovové centrá spojené kyslíkovými mostíkmi (HOM - O - MOH), kde dochádza k poklesu iónového charakteru.
V riešení sú štruktúry odlišné. Aj keď pre vysoko rozpustné hydroxidy je postačujúce ich považovať za ióny rozpustené vo vode, pre ostatné je potrebné vziať do úvahy koordinačnú chémiu.
Každý M + katión tak môže koordinovať obmedzený počet druhov. Objemnejšie je, tým väčší je počet molekúl vody alebo OH - viazané na to. Z toho vyplýva slávny koordinačný oktaedron mnohých kovov rozpustených vo vode (alebo v akomkoľvek inom rozpúšťadle): M (OH 2 ) 6 + n , kde n sa rovná kladnému náboju kovu.
Napríklad Cr (OH) 3 v skutočnosti tvorí oktaedron. Ako? S ohľadom na zlúčeninu vo forme, z ktorých tri molekuly vody sú nahradené OH - anióny . Keby boli všetky molekuly nahradené OH - , potom by sa získal komplex s negatívnym nábojom a oktaedrálnou štruktúrou 3 - . Poplatok -3 je výsledkom šiestich negatívnych poplatkov úradu OH - .
Dehydratačná reakcia
Hydroxidy sa môžu považovať za "hydratované oxidy". V nich je však „voda“ v priamom kontakte s M + ; keďže, MO · nH 2 O hydratované oxidy , molekuly vody sú súčasťou vonkajšieho koordinačné sfére (nie sú v blízkosti kovu).
Tieto molekuly vody sa môžu extrahovať zahrievaním vzorky hydroxidu:
M (OH) 2 + Q (teplo) => MO + H 2 O
MO je oxid kovu tvorený v dôsledku dehydratácie hydroxidu. Príkladom tejto reakcie je reakcia pozorovaná pri dehydratácii hydroxidu meďnatého, Cu (OH) 2 :
Cu (OH) 2 (modrá) + Q => CuO (čierna) + H 2 O
názvoslovie
Aký je správny spôsob uvádzania hydroxidov? IUPAC na tento účel navrhol tri nomenklatúry: tradičný, stavový a systematický. Je správne použiť ktorýkoľvek z týchto troch, pre niektoré hydroxidy však môže byť vhodnejšie alebo praktickejšie spomenúť ho takýmto spôsobom.
tradičné
Tradičná nomenklatúra spočíva iba v pridaní prípony –ico k najvyššej valencii kovu; a prípona –oso na najnižšiu. Napríklad, ak má kov M valencie +3 a +1, hydroxid M (OH) 3 sa bude nazývať hydroxid (názov kovu) ico , zatiaľ čo hydroxid MOH (názov kovu) bude mať .
Na stanovenie valencie kovu v hydroxidu sa stačí pozrieť na číslo za OH uzavretým v zátvorkách. M (OH) 5 teda znamená, že kov má náboj alebo valenciu +5.
Hlavnou nevýhodou tejto nomenklatúry je však to, že môže byť ťažké pre kovy s viac ako dvoma oxidačnými stavmi (ako napríklad chróm a mangán). V takých prípadoch sa predpony hyper- a hypo- používajú na označenie najvyššej a najnižšej valencie.
Ak teda M namiesto toho, aby mal iba valencie +3 a +1, má tiež +4 a +2, potom názvy jeho hydroxidov s najvyššou a najnižšou valenciou sú: hyper hydroxid (názov kovu) ico a hypohydroxid ( kovový názov) medveď .
sklad
Zo všetkých nomenklatúr je to najjednoduchšie. V tomto prípade za názvom hydroxidu jednoducho nasleduje valencia kovu uzavretého v zátvorkách a napísaného rímskymi číslicami. Napríklad v prípade M (OH) 5 by vaša nomenklatúra zásob bola: (názov kovu) (V) hydroxid. (V) potom označuje (+5).
systematický
Nakoniec sa systematická nomenklatúra vyznačuje tým, že sa uchyľuje k množiacim sa predponám (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- atď.). Tieto predpony sa používajú na určenie počtu atómov kovu a OH - iónov . Týmto spôsobom sa M (OH) 5 nazýva: (kovový názov) pentahydroxid.
V prípade Hg 2 (OH) 2 , napríklad, by bolo dimercuric Hydroxid; jeden z hydroxidov, ktorých chemická štruktúra je na prvý pohľad zložitá.
Príklady hydroxidov
Niektoré príklady hydroxidov a ich príslušných názvosloví sú tieto:
-NaOH (hydroxid sodný)
Vzhľad hydroxidu sodného
-Ca (OH) 2 (hydroxid vápenatý)
Vzhľad hydroxidu vápenatého v pevnom stave
-Fe (OH) 3. ( hydroxid železitý; hydroxid železitý alebo hydroxid železitý)
-V (OH) 5 ( hydroxid pervanadínu; hydroxid vanádu (V) alebo pentahydroxid vanádu).
-Sn (OH) 4 ( hydroxid statický ; hydroxid cínatý alebo hydroxid cínatý).
-Ba (OH) 2 (hydroxid bárnatý alebo dihydroxid bárnatý).
-Mn (OH) 6 ( hydroxid manganičitý, hydroxid manganičitý alebo hexahydroxid manganičitý).
-AgOH (hydroxid strieborný, hydroxid strieborný alebo hydroxid strieborný). Upozorňujeme, že v prípade tejto zlúčeniny sa nerozlišuje medzi zásobami a systematickými nomenklatúrami.
-Pb (OH) 4 ( hydroxid olovnatý, hydroxid olovnatý alebo hydroxid olovnatý).
-LiOP (hydroxid lítny).
-Cd (OH) 2 (hydroxid kadmia)
-Ba (OH) 2 ( hydroxid bárnatý)
- Hydroxid chrómu
Referencie
- Chémia LibreTexts. Rozpustnosť hydroxidov kovov. Prevzaté z: chem.libretexts.org
- Clackamas Community College. (2011). Lekcia 6: Nomenklatúra kyselín, zásad a solí. Prevzaté z: dl.clackamas.edu
- Komplexné ióny a amfotérizmus. , Prevzaté z: oneonta.edu
- Fullchemistry. (14. januára 2013). Hydroxidy kovov. Prevzaté z: quimica2013.wordpress.com
- Encyklopédia príkladov (2017). hydroxidy Obnovené z: example.co
- Castaños E. (9. augusta 2016). Zloženie a názvoslovie: hydroxidy. Prevzaté z: lidiaconlaquimica.wordpress.com