HIDROKSIDI: LASTNOSTI, NOMENKLATURA IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

V hidroksidi so anorganski in ternarnih spojin, ki so sestavljeni iz povezave med kovinskim kationom in OH funkcionalno skupino (hidroksid aniona, OH ^- ). Večina jih je ionske narave, čeprav imajo lahko tudi kovalentne vezi.

Hidroksid lahko na primer predstavljamo kot elektrostatično interakcijo med M ⁺ kationom in OH ^- anionom ali kot kovalentno vez preko M-OH vezi (spodnja slika). V prvem nastopi ionska vez, v drugem pa kovalentna. To dejstvo je v bistvu odvisno od kovine ali kation M ⁺ , pa tudi od njegovega naboja in ionskega polmera.

Vir: Gabriel Bolívar

Ker večina izvira iz kovin, je enakovredno, če jih označujemo kot kovinske hidrokside.

Kako nastajajo?

Obstajata dve glavni sintetični poti: z reakcijo ustreznega oksida z vodo ali z močno bazo v kislem mediju:

Mo + H ₂ O => M (OH) ₂

MO + H ⁺ + OH ^- => M (OH) ₂

Samo tisti kovinski oksidi, topni v vodi, reagirajo neposredno, da tvorijo hidroksid (prva kemijska enačba). Druge so netopne in zahtevajo, da kisle vrste sprostijo M ⁺ , ki nato deluje z OH ^- iz močnih baz (drugo kemijsko enačbo).

Vendar so te močne baze kovinski hidroksidi NaOH, KOH in drugi iz skupine alkalnih kovin (LiOH, RbOH, CsOH). To so ionske spojine, zelo topne v vodi, zato lahko njihov OH ^- prosto sodeluje v kemičnih reakcijah.

Po drugi strani obstajajo kovinski hidroksidi, ki so netopni in posledično zelo šibke podlage. Nekatere so celo kisle, kot je to primer s telurinsko kislino, Te (OH) ₆ .

Hidroksid vzpostavi ravnovesje topnosti z okoliškim topilom. Če je na primer voda, se ravnotežje izrazi na naslednji način:

M (OH) ₂ <=> M ²⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Kjer (ac) pomeni, da je medij voden. Kadar trdna snov ni netopna, je koncentracija raztopljenega OH majhna ali zanemarljiva. Zaradi tega netopni kovinski hidroksidi ne morejo ustvariti raztopin tako bazičnih kot NaOH.

Iz navedenega je mogoče razbrati, da imajo hidroksidi zelo različne lastnosti, povezane s kemijsko strukturo in medsebojnimi vplivi kovine in OH. Čeprav so mnogi ionski, z raznolikimi kristalnimi strukturami, imajo drugi zapletene in neurejene polimerne strukture.

Lastnosti hidroksidov

OH anion

Hidroksilni ion je atom kisika, ki je kovalentno vezan na vodik. Tako je to zlahka predstavljeno kot OH ^- . Negativni naboj se nahaja na kisiku, zaradi česar je ta anion vrsta darovalca elektronov: baza.

Če OH ^- donira svoje elektrone vodiku, molekula H ₂ tvorjen O Lahko darovati tudi svoje elektrone pozitivno nabitih vrst: kot so M. ⁺ Kovinski centrov . Tako se skozi dativno vez M - OH tvori koordinacijski kompleks (kisik zagotavlja par elektronov).

Če pa se to zgodi, mora biti kisik sposoben učinkovito uskladiti s kovino, sicer bodo medsebojni vplivi med M in OH imeli močan ionski značaj (M ⁺ OH ^- ). Ker je hidroksilni ion v vseh hidroksidih enak, se razlika med vsemi nahaja v kationu, ki ga spremlja.

Tudi zato, ker lahko ta kation izhaja iz katere koli kovine v periodični tabeli (skupine 1, 2, 13, 14, 15, 16 ali prehodnih kovin), se lastnosti takšnih hidroksidov močno razlikujejo, čeprav vsi razmišljajo o skupni nekateri vidiki.

Jonski in osnovni značaj

Kljub koordinacijskim vezam imajo hidroksidi latentni ionski značaj. V nekaterih, kot je NaOH, so njihovi ioni del kristalne mreže, ki jo sestavljajo Na ⁺ kationi in OH ^- anioni v razmerjih 1: 1; torej za vsak Na ⁺ ion obstaja nasprotni OH ^- ion .

Glede na polnjenje kovine bodo okoli nje bolj ali manj OH ^- anioni . Na primer, za kovinski kation M ²⁺ bosta z njim delovala dva OH ^- iona : M (OH) ₂ , ki je označen kot HO ^- M ²⁺ OH ^- . Enako se dogaja s kovinami M ³⁺ in pri drugih z bolj pozitivnimi naboji (čeprav le redko presegajo 3+).

Ta jonski značaj je odgovoren za številne fizikalne lastnosti, kot so tališča in vrelišča. Te so visoke, kar odražajo elektrostatične sile pri delu v kristalni rešetki. Ko se hidroksidi raztopijo ali topijo, lahko zaradi gibljivosti svojih ionov sprožijo električni tok.

Vendar nimajo vsi hidroksidi enake kristalne rešetke. Tisti z najbolj stabilnimi se bodo manj verjetno raztopili v polarnih topilih, kot je voda. Praviloma bolj kot so ionski polmeri M ⁺ in OH ^- bolj topni bodo.

Periodični trend

Zgornje razlaga, zakaj se topnost hidroksidov alkalijskih kovin poveča, ko se spušča skozi skupino. Tako je naraščajoči vrstni red topnosti v vodi za te naslednji: LiOH

OH ^- je majhen anion in ko kation postane bolj volumen, kristalna rešetka energijsko oslabi.

Po drugi strani zemeljsko-zemeljske kovine tvorijo manj topne hidrokside zaradi svojih višjih pozitivnih nabojev. To je zato, ker M ²⁺ privlači OH ^- močneje kot M ⁺ . Prav tako so njeni kationi manjši in zato manj neenakomerni glede na OH ^- .

Rezultat tega so eksperimentalni dokazi, da je NaOH veliko bolj bazičen kot Ca (OH) ₂ . Enako sklepanje je mogoče uporabiti za druge hidrokside, bodisi za prelazne kovine bodisi za kovine p-bloka (Al, Pb, Te, itd.).

Tudi manjši in večji je ionski polmer in pozitiven naboj M ⁺ , nižji je ionski značaj hidroksida, z drugimi besedami, tisti z zelo visoko gostoto naboja. Primer tega je berilijev hidroksid, Be (OH) ₂ . Be ²⁺ je zelo majhen kation in zaradi njegovega dvovalentnega naboja je električno zelo gost.

Amfoterika

M (OH) ₂ hidroksidi reagirajo s kislinami in tvorijo vodni kompleks, to je, da M ⁺ obkrožijo molekule vode. Vendar pa obstaja omejeno število hidroksidov, ki lahko reagirajo tudi z bazami. To so ti amfoterni hidroksidi.

Amfoterični hidroksidi reagirajo tako s kislinami kot z bazami. Drugo situacijo lahko predstavimo z naslednjo kemijsko enačbo:

M (OH) ₂ + OH ^- => M (OH) ₃ ^-

Toda kako ugotoviti, ali je hidroksid amfoteričen? Skozi preprost laboratorijski eksperiment. Ker je veliko kovinskih hidroksidov netopnih v vodi, bo dodajanje močne baze raztopini z raztopljenimi ioni M ⁺ , na primer Al ³⁺ , oborilo ustrezen hidroksid:

Al ³⁺ (aq) + 3OH ^- (aq) => Al (OH) ₃ (s)

Toda s presežkom OH ^- hidroksid še naprej reagira:

Al (OH) ₃ (s) + OH ^- => Al (OH) ₄ ^- (aq)

Zaradi tega se novi negativno nabit kompleks raztopi z okoliškimi molekulami vode, ki raztopi belo trdno snov aluminijevega hidroksida. Tisti hidroksidi, ki ostanejo nespremenjeni z dodatkom dodatne baze, se ne obnašajo kot kisline in zato niso amfoterni.

Strukture

Hidroksidi imajo lahko kristalne strukture, podobne tistim iz mnogih soli ali oksidov; nekateri preprosti, drugi pa zelo zapleteni. Poleg tega imajo lahko tisti, kjer pride do zmanjšanja ionskega značaja, kovinske centre, povezane s kisikovimi mostovi (HOM - O - MOH).

V rešitvah so strukture različne. Čeprav je za zelo topne hidrokside dovolj, da jih obravnavamo kot ione, raztopljene v vodi, je za druge treba upoštevati koordinacijsko kemijo.

Tako se lahko vsak kation M ⁺ uskladi z omejenim številom vrst. Večji kot je, večje je število molekul vode ali OH ^- vezanih nanj. Iz tega izhaja znameniti koordinacijski oktaedar številnih kovin, raztopljenih v vodi (ali v katerem koli drugem topilu): M (OH ₂ ) ₆ ^{+ n} , kjer je n enak pozitivnemu naboju kovine.

Cr (OH) ₃ , na primer, tvori oktaeder. Kako? Glede na spojino, od katere tri molekule vode nadomestijo OH ^- anioni . Če bi vse molekule zamenjali z OH ^- , ^{bi dobili} kompleks z negativnim nabojem in oktaedrsko strukturo ^{3 -} . Naboj -3 je rezultat šestih negativnih nabojev OH ^- .

Reakcija dehidracije

Hidrokside lahko razumemo kot "hidrirane okside". Vendar je v njih "voda" v neposrednem stiku z M ⁺ ; ker v MO · nH ₂ O hidrirani okside , vodne molekule so del krogle koordinacijo (niso blizu kovino).

Te molekule vode lahko ekstrahiramo s segrevanjem vzorca hidroksida:

M (OH) ₂ + Q (toplota) => Mo + H ₂ O

MO je kovinski oksid, ki nastane kot posledica dehidracije hidroksida. Primer te reakcije je tista, ki jo opazimo, ko kurični hidroksid Cu (OH) ₂ dehidriramo :

Cu (OH) ₂ (modra) + Q => CuO (črna) + H ₂ O

Nomenklatura

Kako pravilno omeniti hidrokside? V ta namen je IUPAC predlagal tri nomenklature: tradicionalno, zalogo in sistematično. Pravilno je uporabiti katerega koli od treh, vendar je za nekatere hidrokside morda bolj priročno ali praktično omeniti tako ali drugače.

Tradicionalna

Tradicionalna nomenklatura preprosto doda pripono –ico k najvišji valenci kovine; in pripono –so na najnižje. Tako, na primer, če ima kovinsko M valence +3 in +1, hidroksid P (OH) ₃ se bo imenoval hidroksid (ime kovina) ico , medtem MOH hidroksid (ime kovina) medveda .

Če želite določiti valenco kovine v hidroksidu, samo poglejte številko za OH v oklepajih. Tako M (OH) ₅ pomeni, da ima kovina naboj ali valenco +5.

Glavna pomanjkljivost te nomenklature pa je, da se lahko zaplete pri kovinah z več kot dvema oksidacijskimi stanji (na primer krom in mangan). V takih primerih se za označevanje najvišjih in najnižjih odstopanj uporabljata predponi hiper- in hipo.

Torej, če ima M, namesto da ima le +3 in +1 valenco, tudi +4 in +2, potem sta imena njegovih hidroksidov z višjo in nižjo valenco: hiper hidroksid (kovinsko ime) ico in hipo hidroksid ( kovinsko ime) medved .

Zaloga

Od vseh nomenklatur je to najpreprostejša. Tukaj imenu hidroksida preprosto sledi valenca kovine, zaprte v oklepajih in zapisana z rimskimi številkami. Spet za M (OH) ₅ bo na primer vaša nomenklatura zalog: (kovinsko ime) (V) hidroksid. (V) nato pomeni (+5).

Sistematično

Nazadnje je za sistematično nomenklaturo značilno, da se zateče k množitvi predponov (di-, tri-, tetra-, penta-, šestero-, itd.). Te predpone se uporabljajo za določanje števila kovinskih atomov in OH ^- ionov . Na ta način se M (OH) ₅ imenuje kot: (kovinsko ime) pentahidroksid.

Na primer v primeru Hg ₂ (OH) ₂ , bi bil to dimerkurski dihidroksid; eden izmed hidroksidov, katerih kemijska struktura je na prvi pogled zapletena.

Primeri hidroksidov

Nekaj ​​primerov hidroksidov in njihovih nomenklatur je naslednje:

-NaOH (natrijev hidroksid)

Videz natrijevega hidroksida

-Ca (OH) 2 (kalcijev hidroksid)

Videz kalcijevega hidroksida v trdnem stanju

-Fe (OH) _{3. (} železov hidroksid; železov (III) hidroksid; ali železov trihidroksid)

-V (OH) _{5 (} pervanadic hidroksid; vanadijev (V) hidroksid; ali vanadijev pentahidroksid).

-Sn (OH) _{4 (} stanski hidroksid; kositer (IV) hidroksid; ali kositrov tetrahidroksid).

-Ba (OH) ₂ (barijev hidroksid ali barijev dihidroksid).

-Mn (OH) _{6 (} mangan hidroksid, mangan (VI) hidroksid ali mangan heksahidroksid).

-AgOH (Srebrni hidroksid, srebrni hidroksid ali srebrni hidroksid). Upoštevajte, da pri tej spojini ni razlike med osnovno in sistematično nomenklaturo.

-Pb (OH) _{4 (} svinčevega hidroksida, svinčevega (IV) hidroksida ali svinčevega tetrahidroksida).

-LiOP (litijev hidroksid).

-Cd (OH) 2 (kadmijev hidroksid)

-Ba (OH) _{2 (} barijev hidroksid)

- Kromov hidroksid

Reference

1. Kemija LibreTexts. Topnost kovinskih hidroksidov. Izvedeno iz: chem.libretexts.org
2. Clackamas Community College. (2011). Lekcija 6: Nomenklatura kislin, baz in soli. Vzeto iz: dl.clackamas.edu
3. Kompleksni ioni in amfoterizem. . Vzeto iz: oneonta.edu
4. Fullkemija. (14. januar 2013). Kovinski hidroksidi. Vzeto iz: quimica2013.wordpress.com
5. Enciklopedija primerov (2017). Hidroksidi Pridobljeno iz: example.co
6. Castaños E. (9. avgust 2016). Formulacija in nomenklatura: hidroksidi. Vzeto iz: lidiaconlaquimica.wordpress.com