Hydroksidien ominaisuudet, nimikkeistö ja esimerkit



hydroksidit ovat epäorgaaniset ja kolmiarvoiset yhdisteet, jotka koostuvat metallikationin ja OH-funktionaalisen ryhmän (hydroksidianioni, OH-). Useimmat niistä ovat luonteeltaan ionisia, vaikka niillä voi olla myös kovalenttisia sidoksia.

Esimerkiksi hydroksidi voidaan esittää sähköstaattisena vuorovaikutuksena kationin välillä+ ja OH-anioni-, tai kovalenttisena sidoksena M-OH-sidoksen kautta (alempi kuva). Ensimmäisessä annetaan ioninen sidos, kun taas toisessa kovalenttinen sidos. Tämä seikka riippuu oleellisesti metallista tai kationista M+, sekä sen lataus ja ionisäde.

Koska suuri osa niistä on peräisin metalleista, on vastaavaa mainita ne metallihydroksideina.

indeksi

  • 1 Miten ne muodostuvat?
  • 2 Hydroksidien ominaisuudet
    • 2.1 Anioni OH-
    • 2.2 Ioni- ja perusmerkit
    • 2.3 Säännöllinen trendi
    • 2.4 Amfoterismi
    • 2.5 Rakenteet
    • 2.6 Dehydraatioreaktio
  • 3 Nimikkeistö
    • 3.1 Perinteinen
    • 3.2 Varasto
    • 3.3 Järjestelmät
  • 4 Esimerkkejä hydroksideista
  • 5 Viitteet

Miten ne muodostuvat?

Tärkeitä synteettisiä reittejä on kaksi: saattamalla vastaava oksidi reagoimaan veden kanssa tai vahvalla emäksellä happamassa väliaineessa:

MO + H2O => M (OH)2

MO + H+ + OH- => M (OH)2

Ainoastaan ​​veteen liukenevat metallioksidit reagoivat suoraan hydroksidin muodostumiseen (ensimmäinen kemiallinen yhtälö). Toiset ovat liukenemattomia ja vaativat happamia lajeja, jotka vapauttavat M+, joka sitten vuorovaikutuksessa OH: n kanssa- vahvoista emäksistä (toinen kemiallinen yhtälö).

Mainitut vahvat emäkset ovat kuitenkin metallihydroksideja NaOH, KOH ja muut alkalimetallien ryhmästä (LiOH, RbOH, CsOH). Nämä ovat ionisia yhdisteitä, jotka liukenevat hyvin veteen, sen vuoksi niiden OH- voivat osallistua kemiallisiin reaktioihin.

Toisaalta on olemassa metallihydroksideja, jotka ovat liukenemattomia ja ovat siten erittäin heikkoja. Jopa jotkut niistä ovat hapan kaltaisia, kuten telurihapon tapauksessa, Te (OH)6.

Hydroksidi muodostaa liukoisuuden tasapainon sen ympärillä olevan liuottimen kanssa. Jos on esimerkiksi vettä, saldo ilmaistaan ​​seuraavasti:

M (OH)2 <=> M2+(ac) + OH-(Aq)

Kun (ac) tarkoittaa, että väliaine on vesipitoinen. Kun kiinteä aine on liukenematon, liuenneen OH-pitoisuus on pieni tai merkityksetön. Tästä syystä liukenemattomat metallihydroksidit eivät kykene tuottamaan emäksisiä liuoksia kuin NaOH: lla.

Edellä esitetystä voidaan päätellä, että hydroksideilla on hyvin erilaisia ​​ominaisuuksia, jotka liittyvät kemialliseen rakenteeseen ja metallien ja OH: n välisiin vuorovaikutuksiin. Niinpä, vaikka monet ovat ionisia, vaihtelevilla kiteisillä rakenteilla, toiset taas esittävät monimutkaisia ​​ja epäsäännöllisiä polymeerirakenteita.

Hydroksidien ominaisuudet

Anion OH-

Hydroksyyli-ioni on happiatomi, joka on kovalenttisesti sitoutunut vetyyn. Siten tämä voidaan esittää helposti OH: na-. Negatiivinen varaus on hapen päällä, jolloin tämä anioni on elektronin luovuttava laji: emäs.

Jos OH- lahjoittaa elektroninsa vetyyn, muodostuu H-molekyyli2O. Voit myös lahjoittaa elektronisi positiivisesti varautuneille lajeille: kuten metallikeskukset M+. Näin ollen koordinaatiokompleksi muodostetaan Dative-linkin M-OH kautta (happi edistää elektroniparia).

Jotta tämä tapahtuisi, hapen täytyy pystyä koordinoimaan tehokkaasti metallin kanssa, muuten M: n ja OH: n väliset vuorovaikutukset ovat merkittyjä ionimerkkejä (M+ OH-). Koska hydroksyyli-ioni on sama kaikissa hydroksideissa, kaikkien niiden välinen ero on siinä mukana olevassa kationissa.

Myös koska tämä kationi voi tulla mistä tahansa metallista jaksollisessa taulukossa (ryhmät 1, 2, 13, 14, 15, 16 tai siirtymämetalleista), tällaisten hydroksidien ominaisuudet vaihtelevat valtavasti, vaikka ne kaikki pohtivat yhteisiä joitakin näkökohtia.

Ioninen ja perusluonne

Hydroksideissa, vaikka niillä on koordinointisidoksia, niillä on piilevä ioninen luonne. Joissakin, kuten NaOH: ssa, sen ionit ovat osa kationista verkkoa, jonka muodostavat Na-kationit.+ ja anionit OH- suhteessa 1: 1; eli jokaista Na-ionia varten+ on OH-ioni- vastine.

Metallien kuormituksesta riippuen on enemmän tai vähemmän OH-anioneja- hänen ympärillään. Esimerkiksi metallikationille M2+ siellä on kaksi OH-ionia- vuorovaikutuksessa sen kanssa: M (OH)2, mitä hahmotellaan HO: na- M2+ OH-. Samoin se tapahtuu metallien M kanssa3+ ja muiden kanssa positiivisempia maksuja (vaikkakin harvoin yli 3+).

Tämä ioninen luonne on vastuussa monista fysikaalisista ominaisuuksista, kuten sulamis- ja kiehumispisteistä. Nämä ovat suuria, mikä heijastaa sähköstaattisia voimia, jotka toimivat kidehilassa. Myös, kun hydroksidit ovat liuenneita tai sulavia, ne voivat johtaa sähkövirtaa ioniensa liikkuvuuden vuoksi.

Kaikilla hydroksideilla ei kuitenkaan ole samoja kiteisiä verkkoja. Ne, joilla on kaikkein vakaimmat, eivät todennäköisesti liukene polaarisiin liuottimiin, kuten veteen. Pääsääntönä on, että mitä erilaisemmat ovat M: n ioniset säteet+ ja OH-, liukoisempi on sama.

Säännöllinen trendi

Edellä selitetään, miksi alkalimetallien hydroksidien liukoisuus lisääntyy, kun ryhmä laskeutuu. Siten näiden vesiliukoisuuden lisääntyvä järjestys on seuraava: LiOH

OH- on pieni anioni, ja kun kationi muuttuu laajemmaksi, kidehila heikkenee energisesti.

Toisaalta maa-alkalimetallit muodostavat vähemmän liukoisia hydroksideja niiden korkeampien positiivisten varausten vuoksi. Tämä johtuu siitä, että M2+ Se houkuttelee OH: ita vahvemmin- verrattuna M: ään+. Samoin sen kationit ovat pienempiä ja siten kooltaan vähemmän epätasaisia ​​OH: n suhteen-.

Tämän tuloksena on kokeellinen näyttö siitä, että NaOH on paljon emäksisempi kuin Ca (OH)2. Sama päättely voidaan soveltaa myös muihin hydroksideihin, joko siirtymämetallien tai p-lohkojen metallien (Al, Pb, Te jne.) \ T.

Myös pienempi ja suurempi ioninen säde ja M: n positiivinen varaus+, hydroksidin ioninen luonne on alhaisempi, toisin sanoen ne, joilla on erittäin suuret kuormitustiheydet. Esimerkki tästä tapahtuu berylliumhydroksidin, Be (OH), kanssa.2. Be2+ Se on hyvin pieni kationi ja sen kaksiarvoinen lataus tekee siitä sähköisesti erittäin tiheän.

amfoteerisuus

Hydroksidit M (OH)2 ne reagoivat happojen kanssa muodostaen vesikompleksin eli M+ Se päättyy vesimolekyylien ympärille. On kuitenkin rajallinen määrä hydroksideja, jotka voivat myös reagoida emästen kanssa. Näitä ovat amfoteeriset hydroksidit.

Amfoteeriset hydroksidit reagoivat sekä happojen että emästen kanssa. Toinen tilanne voidaan esittää seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

M (OH)2 + OH- => M (OH)3-

Mutta miten määrittää, onko hydroksidi amfoteerinen? Yksinkertaisella laboratoriokokeella. Koska monet metallihydroksidit ovat veteen liukenemattomia, lisäämällä vahva emäs liuokseen M-ionien kanssa+ liuotettu, esimerkiksi Al3+, saostetaan vastaava hydroksidi:

että3+(ac) + 3OH-(ac) => Al (OH)3(S)

Mutta jolla on ylimäärin OH- hydroksidi reagoi edelleen:

Al (OH)3(s) + OH- => Al (OH)4-(Aq)

Tämän seurauksena uusi negatiivisesti varautunut kompleksi solvatoituu ympäröivillä vesimolekyyleillä, liuottamalla valkoinen alumiinihydroksidin kiinteä aine. Ne hydroksidit, jotka pysyvät muuttumattomina lisäämällä ylimääräistä emästä, eivät käyttäydy happoina, eivätkä siksi ole amfoteerisiä.

rakenteet

Hydroksideilla voi olla kiteisiä rakenteita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin monien suolojen tai oksidien; jotkut yksinkertaiset ja toiset hyvin monimutkaiset. Lisäksi ne, joissa on ionimerkin lasku, voivat esittää metalli- keskuksia, jotka on yhdistetty happisiltoihin (HOM-O-MOH).

Ratkaisuissa rakenteet ovat erilaisia. Vaikka hyvin liukoisten hydroksidien osalta riittää, että pidetään niitä vedessä liuotetuina ioneina, toisille on kuitenkin otettava huomioon koordinointikemia.

Näin ollen kukin kationi M+ Se voidaan koordinoida rajalliseen määrään lajeja. Mitä laajempi se on, sitä suurempi on vesimolekyylien tai OH: n määrä- liittyvät hänen kanssaan. Täten monien metallien, jotka on liuotettu veteen (tai mihin tahansa muuhun liuottimeen), koordinoinnin kuuluisa oktaedri: M (OH2)6+n, on n yhtä suuri kuin metallin positiivinen varaus.

Cr (OH)3, Se muodostaa esimerkiksi oktaedronin. Miten? Ottaen huomioon yhdisteen [Cr (OH)2)3(OH)3], joista kolme vesimolekyyliä korvataan OH-anioneilla-. Jos kaikki molekyylit korvattiin OH: lla-, sitten saataisiin negatiivisen varauksen ja oktaedraalisen rakenteen [Cr (OH) kompleksi6]3-. Lataus -3 on OH: n kuuden negatiivisen varauksen tulos-.

Dehydraatioreaktio

Hydroksideja voidaan pitää "hydratoituneina oksideina". Niissä "vesi" on kuitenkin suorassa kosketuksessa M: n kanssa+; kun taas hydratoiduissa oksideissa MO · nH2Tai vesimolekyylit ovat osa ulkoista koordinointialuetta (ne eivät ole lähellä metallia).

Mainitut vesimolekyylit voidaan uuttaa kuumentamalla hydroksidinäyte:

M (OH)2 + Q (lämpö) => MO + H2O

MO on metallioksidi, joka on muodostunut hydroksidin dehydratoinnin tuloksena. Esimerkki tästä reaktiosta on se, joka havaittiin dehydratoimalla kuparihydroksidia, Cu (OH)2:

Cu (OH)2 (sininen) + Q => CuO (musta) + H2O

nimistö

Mikä on oikea tapa mainita hydroksidit? IUPAC ehdotti tätä varten kolmea nimikkeistöä: perinteiset, varastot ja järjestelmälliset. On kuitenkin tarkoituksenmukaista käyttää jotakin kolmesta, mutta joissakin hydroksideissa voi olla helpompaa tai käytännöllisempää mainita se tavalla tai toisella..

perinteinen

Perinteinen nimikkeistö koostuu yksinkertaisesti lisäämällä sufiksi -ico korkeimpaan valenssiin, jonka metalli esittelee; ja sufiksi -oso alhaisimpaan. Niinpä esimerkiksi, jos metallilla M on valenssit +3 ja +1, hydroksidi M (OH)3 sitä kutsutaan hydroksidiksi (metallin nimi)ICO, kun taas MOH-hydroksidi (metallin nimi)kantaa.

Metallin valenssin määrittämiseksi hydroksidissa riittää, että tarkkaillaan lukua sen jälkeen, kun OH on suljettuina. Siten M (OH)5 tarkoittaa, että metallilla on varaus tai valenssi +5.

Tämän nimikkeistön pääasiallinen haittapuoli on kuitenkin se, että se voi olla monimutkainen metalleille, joissa on enemmän kuin kaksi hapetustilaa (kuten kromi ja mangaani). Tällaisissa tapauksissa hyper- ja hypo- etiittejä käytetään korkeimpien ja alimpien valenssien ilmaisemiseen..

Siten jos M on vain valenssien +3 ja +1 sijasta, sillä on myös +4 ja +2, sen korkeampien ja alempien valenssien hydroksidien nimet ovat: hydroksidi hyper-(metallin nimi)ICO, ja hydroksidi nikotus(metallin nimi)kantaa.

kalusto

Kaikista nimikkeistöistä tämä on yksinkertaisin. Tällöin hydroksidin nimeä seuraa yksinkertaisesti suluissa suljettujen ja roomalaisilla numeroilla kirjoitetun metallin valenssi. Jälleen M (OH)5, esimerkiksi sen varastonimikkeistö olisi: hydroksidi (metallin nimi) (V). (V) merkitsee sitten (+5).

systematiikka

Lopuksi järjestelmälliselle nimikkeelle on tunnusomaista se, että turvautuu kertojan etuliitteisiin (di-, tri-, tetra-, penta-, heksa- jne.). Näitä etuliitteitä käytetään määrittämään sekä metalliatomien että OH-ionien lukumäärä-. Tällä tavoin M (OH)5 Se on nimetty seuraavasti: pentahydroksidi (metallin nimi).

Hg: n tapauksessa2(OH)2, se olisi esimerkiksi dimerkuriumdihydroksidi; yksi hydroksideista, joiden kemiallinen rakenne on monimutkainen ensi silmäyksellä.

Esimerkkejä hydroksideista

Joitakin esimerkkejä hydroksideista ja niiden vastaavista nimikkeistä ovat seuraavat:

-NaOH (natriumhydroksidi)

-Ca (OH) 2 (kalsiumhydroksidi)

-Fe (OH)3. (Rauta-hydroksidi; rautahydroksidi (III); tai rautatrihydroksidi)

-V (OH)5 (Pervanadihydroksidi; vanadiinihydroksidi (V); tai vanadiinipentahydroksidi).

-Sn (OH)4 (Staattinen hydroksidi; tinahydroksidi (IV); tai tina- tetrahydroksidi).

-Ba (OH)2 (Bariumhydroksidi tai bariumdihydroksidi).

-Mn (OH)6 (Mangaanihydroksidi, mangaanihydroksidi (VI) tai mangaaniheksahydroksidi) \ t.

-AgOH (hopeahydroksidi, hopeahydroksidi tai hopeahydroksidi). Huomaa, että tämän yhdisteen välillä ei ole eroa varastojen ja järjestelmällisten nimikkeistöjen välillä.

-Pb (OH)4 (Plúmbico-hydroksidi, lyijohydroksidi (IV) tai lyijytetrahydroksidi).

-LiOP (litiumhydroksidi).

-Cd (OH) 2 (kadmiumhydroksidi)

-Ba (OH)2 (Bariumhydroksidi)

-Kromihydroksidi

viittaukset

  1. Kemia LibreTexts. Metallihydroksidien liukoisuus. Otettu: chem.libretexts.org
  2. Clackamas Community College. (2011). Oppiaihe 6: Happojen, emästen ja suolojen nimikkeistö. Otettu: dl.clackamas.edu
  3. Monimutkaiset ionit ja amfoterismi. [PDF]. Otettu: oneonta.edu
  4. Fullquimica. (14. tammikuuta 2013). Metalliset hydroksidit Otettu: quimica2013.wordpress.com
  5. Esimerkkien Encyclopedia (2017). Hydroksidit. Haettu osoitteesta ejemplos.co
  6. Castaños E. (9. elokuuta 2016). Formulaatio ja nimikkeistö: hydroksidit. Otettu: lidiaconlaquimica.wordpress.com