- Kaip jie formuojami?
- Hidroksidų savybės
- OH anijonas
- Joninis ir pagrindinis veikėjas
- Periodinė tendencija
- Amfoterizmas
- Konstrukcijos
- Dehidratacijos reakcija
- Nomenklatūra
- Tradicinis
- Atsargos
- Sistemingas
- Hidroksidų pavyzdžiai
- Nuorodos
Kad hidroksidai yra neorganinių ir trijų komponentų junginiai, kuriuos sudaro tarp metalo katijonu ir OH funkcinei grupei (hidroksidas anijonų, OH sąveikos - ). Daugelis jų yra joninio pobūdžio, nors jie taip pat gali turėti kovalentinius ryšius.
Pavyzdžiui, hidroksidas gali būti vaizduojamas kaip elektrostatinė M + katijono ir OH - anijono sąveika arba kaip kovalentinis ryšys per M-OH ryšį (apatinis vaizdas). Pirmajame atsiranda joninis ryšys, o antrajame - kovalentinis. Šis faktas iš esmės priklauso nuo metalo ar katijono M + , taip pat nuo jo krūvio ir joninio spindulio.
Šaltinis: Gabrielis Bolívaras
Kadangi dauguma jų yra iš metalų, juos vadinti metalų hidroksidais yra lygu.
Kaip jie formuojami?
Yra du pagrindiniai sintetiniai būdai: atitinkamam oksidui reaguojant su vandeniu arba su stipria baze rūgščioje terpėje:
MO + H 2 O => M (OH) 2
MO + H + + OH - => M (OH) 2
Tik tie vandenyje tirpūs metalų oksidai tiesiogiai reaguoja, kad susidarytų hidroksidas (pirmoji cheminė lygtis). Kiti yra netirpūs ir reikalauja rūgščių rūšių, kad iš stiprių bazių išsiskirtų M + , kurie tada sąveikauja su OH - (antra cheminė lygtis).
Tačiau šios stiprios bazės yra metalų hidroksidai NaOH, KOH ir kiti iš šarminių metalų grupės (LiOH, RbOH, CsOH). Tai yra joninių junginių, yra labai tirpi vandenyje, todėl, jų OH - yra laisvai dalyvauti cheminių reakcijų.
Kita vertus, yra metalinių hidroksidų, kurie netirpsta ir yra labai silpnos bazės. Kai kurie iš jų yra net rūgštūs, kaip tai daroma su teurino rūgštimi Te (OH) 6 .
Hidroksidas nustato tirpumo pusiausvyrą su aplinkiniu tirpikliu. Pavyzdžiui, jei tai vanduo, pusiausvyra išreiškiama taip:
M (OH) 2 <=> M 2+ (aq) + OH - (aq)
Kur (ac) reiškia, kad terpė yra vandeninė. Kai kieta medžiaga netirpi, ištirpusio OH koncentracija yra maža arba nereikšminga. Dėl šios priežasties netirpūs metalų hidroksidai negali sudaryti tokių bazinių tirpalų kaip NaOH.
Iš to, kas pasakyta, galima daryti išvadą, kad hidroksidai pasižymi labai skirtingomis savybėmis, susijusiomis su chemine struktūra ir metalo bei OH sąveika. Taigi, nors daugelis jų yra joninės, su įvairiomis kristalinėmis struktūromis, kiti turi sudėtingas ir netvarkingas polimerų struktūras.
Hidroksidų savybės
OH anijonas
Hidroksilo jonas yra deguonies atomas, kovalentiškai sujungtas su vandeniliu. Taigi tai lengvai galima apibūdinti kaip OH - . Neigiamas krūvis yra deguonyje, todėl šis anijonas yra elektronų donoro rūšis: bazė.
Jei OH - savo elektronus paaukoja vandeniliui, susidaro H 2 O molekulė, kuri savo elektronus taip pat gali paaukoti teigiamai įkrautoms rūšims: tokioms kaip M + metalo centrai . Taigi, per dalines M - OH jungtis susidaro koordinavimo kompleksas (deguonis suteikia elektronų porą).
Tačiau kad tai įvyktų, deguonis turi sugebėti veiksmingai derintis su metalu, kitaip M ir OH sąveika turės stiprų jonų pobūdį (M + OH - ). Kadangi hidroksilo jonai yra vienodi visuose hidroksiduose, skirtumas tarp visų jų yra katijone, kuris jį lydi.
Taip pat, kadangi šis katijonas gali būti iš bet kurio metalo, esančio periodinėje lentelėje (1, 2, 13, 14, 15, 16 grupės, arba iš pereinamųjų metalų), tokių hidroksidų savybės labai skiriasi, nors visi bendri kai kurie aspektai.
Joninis ir pagrindinis veikėjas
Nors hidroksidai turi koordinavimo ryšius, jie turi latentinį joninį pobūdį. Kai kuriuose, pavyzdžiui, NaOH, jų jonai yra kristalinės gardelės, sudarytos iš Na + katijonų ir OH - anijonų proporcijos 1: 1, dalis; tai yra, kiekvienam Na + jonui yra ekvivalentinis OH - jonas .
Atsižvelgiant į metalo krūvį, aplink jį bus daugiau ar mažiau OH - anijonų . Pavyzdžiui, metalo katijonas M 2+ bus du OH - jonai , sąveikaujantys su juo: M (OH) 2 , kuri yra išdėstyta taip HO - M 2+ OH - . Tas pats pasakytina apie metalus M 3+ ir su kitais, kurių teigiamas krūvis yra didesnis (nors jie retai viršija 3+).
Šis joninis veikėjas yra atsakingas už daugelį fizinių savybių, tokių kaip lydymosi ir virimo taškai. Jie yra dideli, atspindėdami elektrostatines jėgas, veikiančias krištolo gardelę. Taip pat, kai hidroksidai ištirpsta ar ištirpsta, jie gali praleisti elektros srovę dėl jų jonų judrumo.
Tačiau ne visi hidroksidai turi tas pačias kristalines gardeles. Tie, kurie turi stabiliausius, mažiau ištirps poliniuose tirpikliuose, pavyzdžiui, vandenyje. Kaip paprastai, tuo daugiau iš esmės skirtingi jonų spindulys M + ir OH - , tuo daugiau tirpus jie bus.
Periodinė tendencija
Aukščiau paaiškinta, kodėl šarminių metalų hidroksidų tirpumas padidėja, kai vienas nusileidžia per grupę. Taigi didėjanti tirpumo vandenyje tvarka yra tokia: LiOH
OH - mažas anijonas, o katijonas tampa tūringesnis, krištolo gardelė energingai silpnėja.
Kita vertus, šarminiai žemės metalai sudaro mažiau tirpius hidroksidus dėl jų didesnių teigiamų krūvių. Taip yra todėl, kad M 2+ traukia OH - stipriau nei M + . Taip pat, jos katijonai yra mažesni, ir todėl mažiau nelygūs dydžio atžvilgiu OH - .
Rezultatas yra eksperimentiniai įrodymai, kad NaOH yra daug šarmingesnis nei Ca (OH) 2 . Tas pats argumentas gali būti taikomas ir kitiems hidroksidams, tiek pereinamųjų metalų, tiek p-bloko metalams (Al, Pb, Te ir kt.).
Be to, kuo mažesnis ir didesnis joninis spindulys ir teigiamasis M + krūvis , tuo mažesnis yra hidroksido joninis pobūdis, kitaip tariant, tie, kurių įkrovos tankis yra labai didelis. To pavyzdys yra berilio hidroksidas, Be (OH) 2 . „Be 2+“ yra labai mažas katijonas, o dėl jo dvilypio krūvio jis yra elektriškai labai tankus.
Amfoterizmas
M (OH) 2 hidroksidai reaguoja su rūgštimis, sudarydami vandeninį kompleksą, tai yra, M + baigiasi vandens molekulių apsuptyje. Tačiau yra ribotas skaičius hidroksidų, kurie taip pat gali reaguoti su bazėmis. Tai yra vadinamieji amfoteriniai hidroksidai.
Amfoteriniai hidroksidai reaguoja tiek su rūgštimis, tiek su bazėmis. Antrąją situaciją galima apibūdinti šia chemine lygtimi:
M (OH) 2 + OH - => M (OH) 3 -
Bet kaip nustatyti, ar hidroksidas yra amfoterinis? Atliekant paprastą laboratorinį eksperimentą. Kadangi daugelis metalų hidroksidų netirpsta vandenyje, į tirpalą su ištirpintais M + jonais , pavyzdžiui, Al 3+ , įpilant stiprią bazę , iškris atitinkamas hidroksidas:
Al 3+ (aq) + 3OH - (aq) => Al (OH) 3 (s)
Bet su iš OH viršija - hidroksido ir toliau reaguoti:
Al (OH) 3 (-ai) + OH - => al (OH) 4 - (vand)
Dėl to naujas neigiamai įkrautas kompleksas yra ištirpinamas aplinkinių vandens molekulių, ištirpindamas baltą aliuminio hidroksido kietą medžiagą. Tie hidroksidai, kurie lieka nepakitę papildomai pridedant bazės, nesielgia kaip rūgštys, todėl nėra amfoteriniai.
Konstrukcijos
Hidroksidai gali turėti kristalines struktūras, panašias į daugelio druskų ar oksidų struktūras; kai kurie paprasti, o kiti labai sudėtingi. Be to, tie, kur jonų pobūdis sumažėja, gali turėti metalo centrus, sujungtus deguonies tilteliais (HOM - O - MOH).
Sprendime struktūros yra skirtingos. Nors tirpiems hidroksidams pakanka juos laikyti vandenyje ištirpintais jonais, kitiems būtina atsižvelgti į koordinavimo chemiją.
Taigi kiekvienas M + katijonas gali būti suderintas su ribotu rūšių skaičiumi. Bulkier ji yra, tuo didesnė vandens arba OH molekulių skaičius - su ja surišti. Iš to iškyla garsusis daugelio metalų, ištirpintų vandenyje (arba bet kuriame kitame tirpiklyje), koordinavimo oktaedras: M (OH 2 ) 6 + n , kur n yra lygus teigiamajam metalo krūviui.
Pavyzdžiui, Cr (OH) 3 iš tikrųjų sudaro oktaedrą. Kaip? Atsižvelgiant į junginį, iš kurio trys vandens molekulės yra pakeistos OH - anijonais . Jei visos molekulės būtų pakeistos OH - , tada būtų gautas kompleksas, kurio neigiamas krūvis ir oktaedrinė struktūra 3 . -3 mokestis yra iš šešių neigiamu krūviu nuo OH rezultatas - .
Dehidratacijos reakcija
Hidroksidai gali būti laikomi „hidratais oksidais“. Tačiau juose „vanduo“ tiesiogiai liečiasi su M + ; kadangi MO · nH 2 O hidratuose oksiduose vandens molekulės yra išorinės koordinavimo sferos dalis (jos nėra arti metalo).
Šias vandens molekules galima išgauti kaitinant hidroksido mėginį:
M (OH) 2 + Q (šilumos) => MO + H 2 O
MO yra metalo oksidas, susidaręs dehidratuojant hidroksidą. Šios reakcijos pavyzdys yra tas, kuris stebimas, kai dehidratuojamas vario hidroksidas, Cu (OH) 2 :
Cu (OH) 2 (mėlynas) + Q => CuO (juoda) + H 2 O
Nomenklatūra
Kaip tinkamai paminėti hidroksidus? IUPAC šiam tikslui pasiūlė tris nomenklatūras: tradicinę, atsarginę ir sisteminę. Teisinga naudoti bet kurį iš trijų, tačiau kai kuriems hidroksidams gali būti patogiau ar praktiškiau tai paminėti vienaip ar kitaip.
Tradicinis
Tradicinė nomenklatūra yra tiesiog pridėti priesagą –ico prie didžiausio metalo valentingumo; ir priesaga - kas žemiausia. Taigi, pavyzdžiui, jei metalas M turi valentę +3 ir +1, hidroksidas M (OH) 3 bus vadinamas hidroksido (metalo pavadinimas) ico , o MOH hidroksidas (metalo pavadinimas) yra .
Norėdami nustatyti metalo valentingumą hidrokside, tiesiog pažiūrėkite į skaičių po skliausteliuose užfiksuoto OH. Taigi M (OH) 5 reiškia, kad metalo krūvis arba valentingumas yra +5.
Tačiau pagrindinis šios nomenklatūros trūkumas yra tas, kad ji gali būti sudėtinga metalams, turintiems daugiau nei dvi oksidacijos būsenas (tokias kaip chromas ir manganas). Tokiais atvejais priešdėliai hiper- ir hipo- yra naudojami žymėti aukščiausią ir mažiausią vertes.
Taigi, jei M, užuot turėjęs tik valencijas +3 ir +1, taip pat turi +4 ir +2, tada jo hidroksidai, kurių didžiausias ir mažiausias valentingumas, yra šie: hiperhidroksidas (metalo pavadinimas) ico , ir hipo hidroksidas ( metalo vardas) lokys .
Atsargos
Iš visų nomenklatūrų tai paprasčiausia. Čia hidroksido pavadinimas paprasčiausiai seka skliausteliuose užrašyto ir romėniškais skaitmenimis užrašyto metalo valencija. Pavyzdžiui, jūsų M (OH) 5 atveju jūsų atsargų nomenklatūra būtų: (metalo pavadinimas) (V) hidroksidas. (V) tada žymi (+5).
Sistemingas
Galiausiai sisteminei nomenklatūrai būdinga dauginti priešdėlius (di-, tri-, tetra-, penta-, heksa- ir kt.). Šie priešdėliai naudojami metalo atomų skaičiui ir OH - jonams nurodyti . Tokiu būdu M (OH) 5 pavadinamas: (metalo pavadinimas) pentahidroksidu.
Pvz., Hg 2 (OH) 2 atveju, tai būtų dimerkurio dihidroksidas; vienas iš hidroksidų, kurio cheminė struktūra iš pirmo žvilgsnio yra sudėtinga.
Hidroksidų pavyzdžiai
Kai kurie hidroksidų ir jų atitinkamų nomenklatūrų pavyzdžiai yra šie:
-NaOH (natrio hidroksidas)
Natrio hidroksido išvaizda
-Ca (OH) 2 (kalcio hidroksidas)
Kalcio hidroksido išvaizda kietoje būsenoje
-Fe (OH) 3. ( geležies hidroksidas; geležies (III) hidroksidas; arba geležies trihidroksidas)
-V (OH) 5 ( pervanadinis hidroksidas; vanadžio (V) hidroksidas; arba vanadžio pentahidroksidas).
-Sn (OH) 4 ( stano hidroksidas; alavo (IV) hidroksidas; arba alavo tetrahidroidas).
-Ba (OH) 2 (bario hidroksidas arba bario dihidroksidas).
-Mn (OH) 6 ( mangano hidroksidas, mangano (VI) hidroksidas arba mangano heksahidroksidas).
-AgOH (sidabro hidroksidas, sidabro hidroksidas arba sidabro hidroksidas). Atminkite, kad šiam junginiui nėra skirtumo tarp atsargų ir sisteminių nomenklatūrų.
-Pb (OH) 4 ( švino hidroksidas, švino (IV) hidroksidas arba švino tetrahidroidas).
-LiOP (ličio hidroksidas).
-Cd (OH) 2 (kadmio hidroksidas)
-Ba (OH) 2 ( bario hidroksidas)
- Chromo hidroksidas
Nuorodos
- Chemija „LibreTexts“. Metalo hidroksidų tirpumas. Paimta iš: chem.libretexts.org
- Clackamas bendruomenės kolegija. (2011). 6 pamoka: Rūgščių, bazių ir druskos nomenklatūra. Paimta iš: dl.clackamas.edu
- Kompleksiniai jonai ir amfoterizmas. . Paimta iš: oneonta.edu
- Pilna chemija. (2013 m. Sausio 14 d.). Metalo hidroksidai. Paimta iš: quimica2013.wordpress.com
- Pavyzdžių enciklopedija (2017). Hidroksidai Atkurta iš: pavyzdžiai.co
- Castaños E. (2016 m. Rugpjūčio 9 d.). Sudėtis ir nomenklatūra: hidroksidai. Paimta iš: lidiaconlaquimica.wordpress.com