Hydroxidy

Čo sú hydroxidy?

Ten Hydroxidy Sú to anorganické a ternárne zlúčeniny, ktoré pozostávajú z interakcie medzi kovovým katiónom a funkčnou skupinou OH (anión hydroxidu, OH^-). Väčšina z nich má iónovú povahu, hoci môžu mať aj kovalentné putá.

Napríklad hydroxid môže byť reprezentovaný ako elektrostatická interakcia medzi katiónom M⁺ a anión oh^-, alebo ako kovalentný zväzok prostredníctvom odkazu M-OH (nižší obrázok). V prvom je uvedený iónová väzba, zatiaľ čo v druhom kovalentnom. Táto skutočnosť závisí v podstate od kovu alebo katiónu⁺, ako aj jeho zaťaženie a iónové rádio.

Reprezentácia hydroxidu. Zdroj: Gabriel Bolívar

Pretože väčšina z nich pochádza z kovov, je rovnocenné ich spomenúť ako kovové hydroxidy.

Ako sa tvoria hydroxidy?

Existujú dve hlavné syntetické trasy: reakciou zodpovedajúceho oxidu s vodou alebo so silnou bázou v kyslom médiu:

MO + H₂O => m (OH)₂

MO + H⁺ + Oh^- => M (OH)₂

Iba tie oxidy kovov rozpustné vo vode reagujú priamo na tvorbu hydroxidu (prvá chemická rovnica). Iné sú nerozpustné a vyžadujú si kyslé druhy, ktoré uvoľňujú M⁺, ktorý potom interaguje s OH^- zo silných báz (druhá chemická rovnica).

Tieto silné bázy sú však NaOH, KOH a ďalšie z alkalických kovov (LIOH, RBOH, CSOH) kovových hydroxidov (CSOH). Sú to vysoko rozpustné iónové zlúčeniny vo vode, preto ich OH^- Môžu sa slobodne zúčastňovať na chemických reakciách.

Na druhej strane existujú nerozpustné kovové hydroxidy, a preto sú to veľmi slabé základne. Dokonca aj niektoré z nich sú kyslé, ako je to v prípade kyseliny telurovej, TE (OH)₆.

Hydroxid stanovuje rovnováhu rozpustnosti s rozpúšťadlom okolo neho. Ak je to napríklad voda, rovnováha sa potom vyjadruje takto:

M (oh)₂ M²⁺(Ac) + OH^-(Ac)

Kde (ac) označuje, že médium je vodné. Keď je tuhá látka nerozpustná, OH rozpustená koncentrácia je malá alebo opovrhnutiahodná. Z tohto dôvodu nemôžu nerozpustné kovové hydroxidy generovať roztoky také základné ako NaOH.

Z vyššie uvedeného je možné odvodiť, že hydroxidy vykazujú veľmi odlišné vlastnosti spojené s chemickou štruktúrou a interakciami medzi kovom a OH. Aj keď sú mnohé iónové, s rôznymi kryštalickými štruktúrami, iné majú namiesto toho zložité a špinavé polymérne štruktúry.

Vlastnosti hydroxidu

Oh anión^-

Hydroxyl ión je atóm kyslíka spojený s vodíkom. To sa dá ľahko reprezentovať ako OH^-. Záporné zaťaženie sa nachádza na kyslíku, vďaka čomu je tento anión darcom elektrónov: základňa.

Ak oh^- Urobí svoje elektróny do vodíka, vytvorí sa molekula H₂Ani. Môžete tiež darovať svoje elektróny pozitívnemu druhu zaťaženia: ako kovové centrá m⁺. Koordinačný komplex sa teda tvorí pomocou Dative Link M-OH (kyslík poskytuje dvojicu elektrónov).

Aby sa to však stalo, kyslík musí byť schopný efektívne koordinovať s kovom, inak interakcie medzi M a OH budú mať výrazný iónový charakter (m⁺ Oh^-).

Môže vám slúžiť: Volumetrická pipetka: Charakteristiky, použitia, kalibrácia a chyby

Pretože hydroxyl ión je rovnaký u všetkých hydroxidov, rozdiel medzi všetkými z nich spočíva v katióne, ktorá ho sprevádza.

Podobne, pretože tento katión môže pochádzať z ľubovoľného kovu z periodickej tabuľky (skupiny 1, 2, 14, 15, 16 alebo prechodné kovy), vlastnosti takýchto hydroxidov sa veľmi líšia, hoci všetci uvažujú o spoločných aspektoch.

Iónový a základný charakter

Hydroxidy, aj keď majú koordinačné odkazy, majú latentný iónový charakter. V niektorých, napríklad NaOH, sú jej ióny súčasťou kryštalickej siete vytvorenej na katióny⁺ a oh anióny^- v rozmeroch 1: 1; to znamená pre každý na ión⁺ Je tu Oh ión^- náprotivok.

V závislosti od kovového zaťaženia bude viac -menej OH anióny^- okolo toho. Napríklad pre kovový katión M²⁺ Budú tam dva ióny^- Interakcia s ním: m (oh)₂, Čo sú náčrtky ako ho^- M²⁺ Oh^-.

Rovnakým spôsobom sa vyskytuje u kovov m³⁺ A s inými pozitívnejšími poplatkami (aj keď zriedka presahujú 3+).

Tento iónový charakter je zodpovedný za mnoho fyzikálnych vlastností, ako sú napríklad fúzne a varné body. Sú vysoké, čo odráža elektrostatické sily, ktoré fungujú v kryštalickej sieti. Tiež, keď sa hydroxidy rozpustia alebo roztaví, môžu vykonávať elektrický prúd kvôli mobilite svojich iónov.

Nie všetky hydroxidy však majú rovnaké kryštalické siete. Tí, ktorí majú najstabilnejší, budú menej náchylní rozpúšťať sa v polárnych rozpúšťadlách, ako je voda. Spravidla, čím viac rozdielových iónových rádií m⁺ a oh^-, Rozpustnejšie bude rovnaké.

Pravidelný trend

Vyššie uvedené vysvetľuje, prečo sa rozpustnosť hydroxidov alkalických kovov zvyšuje, keď skupina zostupuje. Preto rastúce poradie rozpustnosti vo vode je takto: lioh

Oh^- Je to malý anión a keď sa katión stáva objemnejšou, kryštalická sieť oslabuje energiu.

Na druhej strane, alkalinoterrózne kovy tvoria menej rozpustné hydroxidy kvôli ich najväčším pozitívnym zaťažením. Je to preto, že m²⁺ Priťahuje viac sily na OH^- v porovnaní s M⁺. Podobne sú jeho katióny menšie, a preto sú v porovnaní s OH menšie, a preto menej nerovnaké^-.

Výsledkom toho je experimentálny dôkaz, že NaOH je oveľa základnejší ako CA (OH)₂. Rovnaké zdôvodnenie sa dá uplatniť na iné hydroxidy, buď pre kovy prechodných kovov, alebo pre kovy z bloku P (AL, PB, TE atď.).

Tiež menší a veľký iónový polomer a kladné zaťaženie m⁺, Menší bude iónový charakter hydroxidu, inými slovami, tí, ktorí majú hustotu s vysokou zaťažením. Príklad toho sa vyskytuje pri beryl -hydroxidu, be (OH)₂. On je²⁺ Je to veľmi malý katión a jeho dvojmocné zaťaženie ho robí elektricky veľmi hustou.

Anfoterizmus

M hydroxidy (OH)₂ reagujte s kyselinami za vzniku aquocomplexu, to znamená, m⁺ konce obklopené molekulami vody. Existuje však obmedzený počet hydroxidov, ktoré môžu tiež reagovať so základňami. Toto sú tie, ktoré sú známe ako hydroxidy amfoteros.

Môže vám slúžiť: ušľachtilé plyny: Charakteristiky, konfigurácia, reakcie, použitie

Hydroxidy Anfoter reagujú tak s kyselinami aj základňami. Druhá situácia môže byť reprezentovaná nasledujúcou chemickou rovnicou:

M (oh)₂ + Oh^- => M (OH)₃^-

Ale ako určiť, či je hydroxid amfoter? Prostredníctvom jednoduchého laboratórneho experimentu. Pretože mnoho kovových hydroxidov je nerozpustných vo vode, čo do roztoku s m iónmi pridáva silnú bázu s roztokom⁺ napríklad rozpustené³⁺, Zráža sa zodpovedajúci hydroxid:

Do³⁺(Ac) + 3OH^-(ac) => ah (oh)₃(S)

Ale mať prebytok OH^- Hydroxid naďalej reaguje:

Al (oh)₃(s) + oh^- => Al (OH)₄^-(Ac)

Výsledkom je, že nový komplex negatívneho zaťaženia je rozpustený okolitými molekulami vody, čím sa rozpustí tuhá látka hydroxidu bieleho hliníka. Tie hydroxidy, ktoré zostávajú nezmenené s pridávaním extra -bazény, sa správajú ako kyseliny, a preto nie sú amfotické.

Štruktúry

Hydroxidy môžu mať kryštalické štruktúry podobné štruktúram mnohých solí alebo oxidov; Niektoré jednoduché a iné veľmi zložité. Okrem toho tie, kde dochádza k zníženiu iónového charakteru, môžu kovové centrá spojené s kyslíkovými mostmi (HOM-O-MOH).

V roztoku sú štruktúry rôzne. Aj keď pre veľmi rozpustné hydroxidy stačí ich považovať za ióny rozpustené vo vode, pre ostatných je potrebné vziať do úvahy koordinačnú chémiu.

Preto každá katión m⁺ Môže byť koordinovaný s obmedzeným počtom druhov. Čím objemnejší, tým väčší je počet molekúl vody alebo OH^- spojené s ním. Odtiaľto vzniká slávna koordinácia oktadron mnohých kovov rozpustených vo vode (alebo v akomkoľvek inom rozpúšťadle): m (OH₂)₆⁺ⁿ, rovná sa kladnému zaťaženiu kovu.

CR (OH)₃, Napríklad skutočne oktadron. Ako? Berúc do úvahy zlúčeninu ako [cr (OH₂)₃(Oh)₃], z ktorých tri z molekúl vody sú nahradené OH aniónmi^-.

Ak boli všetky molekuly nahradené OH^-, Potom by sa získal komplex negatívneho zaťaženia a oktaedrálnej štruktúry [CR (OH)₆]^3-. Zaťaženie -3 je výsledkom šiestich záporných nábojov OH^-.

Dehydratácia

Hydroxidy možno považovať za „hydratované oxidy“. V nich je však „voda“ v priamom kontakte s M⁺; zatiaľ čo v hydratovaných oxidoch mo · nh₂Alebo, molekuly vody sú súčasťou vonkajšej koordinačnej gule (nie sú blízko kovu).

Tieto molekuly vody sa môžu extrahovať zahrievaním vzorky hydroxidu:

M (oh)₂ + Q (teplo) => mo + h₂Ani

MO je kovový oxid tvorený v dôsledku dehydratácie hydroxidu. Príkladom tejto reakcie je to, čo sa pozoruje, keď je cuprický hydroxid, Cu (OH) dehydratovaný₂:

Cu (oh)₂ (modrá) + q => cuo (čierna) + h₂Ani

Nomenklatúra hydroxidu

Aký je správny spôsob spomenutia hydroxidov? IUPAC na tento účel vzniesol tri nomenklatúry: tradičné, zásoby a systematické. Je však správne používať niektorý z týchto troch hydroxidov.

Môže vám slúžiť: ukazovatele pH

Tradičný

Tradičná nomenklatúra jednoducho spočíva v pridaní najvyššej valencie, ktorú kov predstavuje; a prípona -iba najnižšia. Napríklad, ak má kov M valencie +3 a +1, hydroxid m (OH)₃ Bude sa nazývať hydroxid (názov kovu)ICO, zatiaľ čo MOH Hydroxid (názov kovu)nosiť.

Aby sme určili, čo je kovová valencia v hydroxidu dostatočná na pozorovanie čísla po OH uzavretých v zátvorkách. Tak, m (oh)₅ To znamená, že kov má zaťaženie alebo valenciu +5.

Hlavnou nepríjemnosťou tejto nomenklatúry je však to, že môže byť komplikovaná pre kovy s viac ako dvoma oxidačnými stavmi (ako v prípade Chrome a mangánu). V takýchto prípadoch sa hyper-a hyper predpony 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 najväčších hydroxidov a menšie valencie sú: hydroxid hyper(Názov kovu)ICO, a hydroxid škytavka(Názov kovu)nosiť.

Zásoba

Zo všetkých nomenklatúry je to najjednoduchšie. Tu názov hydroxidu jednoducho nasleduje Valencia kovu zamknutého v zátvorkách a napísaný v rímskych číslach. Opäť pre m (oh)₅, Napríklad jej nomenklatúra zásob by bola: Hydroxid (názov kovu) (v). (V) denota potom (+5).

Systematický

Nakoniec sa systematická nomenklatúra vyznačuje uchýlením sa k multiplikátorovým predponou (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, atď.). Tieto predpony sa používajú na určenie počtu kovových atómov a OH iónov^-. Týmto spôsobom M (OH)₅ Je pomenovaná: pentahidroxid (názov kovu).

V prípade Hg₂(Oh)₂, Napríklad by to bol dihydroxid Dimercury; Jeden z hydroxidov, ktorých chemická štruktúra je zložitá na prvý pohľad.

Príklady hydroxidov

Nasledujú niektoré príklady hydroxidov a ich zodpovedajúcich nomenklatúr: nasledujú:

-NaOH (hydroxid sodný)

Vzhľad hydroxidu sodného

-Ca (OH) 2 (hydroxid vápenatý)

Vzhľad hydroxidu vápenatého v tuhom stave

-Viera (oh)₃ (Hydroxid železa; železný hydroxid (III); alebo železný trihydroxid).

-V (oh)₅ (Pervanate Hydroxid; hydroxid vanadium (V); alebo vanadium pentahidroxid).

-Sn (oh)₄ (Hydroxid Isñico; cínový hydroxid (IV); alebo cín tetrahydroxid).

-Ba (oh)₂ (Hydroxid bária alebo dihydroxid bária).

-Mn (OH)₆ (Manganický hydroxid, mangánový hydroxid (VI) alebo mangánový hexahydroxid).

-Augah (argický hydroxid, hydroxid strieborný alebo hydroxid striebra). Všimnite si, že pre túto zlúčeninu neexistuje rozdiel medzi zásobami a systematickými nomenklatúrami.

-Pb (OH)₄ (Plúmbický hydroxid, hydroxid olovený (IV) alebo tetrahydroxid olovo).

-Liop (hydroxid lítium).

-CD (OH) 2 (hydroxid kadmia).

-Ba (oh)_{2 (}Hydroxid bária).

-Chrómový hydroxid.

Odkazy

1. Chémia librettexts. Rozpustnosť kovových hydroxidov. Prevzaté z: chem.Librettexts.orgán
2. Clackamas Community College (2011). Lekcia 6: Nomenklatúra kyselín, základov a solí. Prevzaté z: DL.klackamy.Edu
3. Komplexné ióny a amfoterizmus [PDF]. Prevzaté z: Oneonta.Edu
4. Fulquimica (14. januára 2013). Kovové hydroxidy. Zobraté z: Chemistry2013.Slovník.com
5. Encyklopédia príkladov (2017). Hydroxidy. Obnovené z: príkladov.co
6. Castaños e. (9. augusta 2016). Formulácia a nomenklatúra: hydroxidy. Zobraté z: Lidiaconlachimica.Slovník.com