Részvény:
Hidroxid tulajdonságok, nómenklatúra és példák
az hidroxidok olyan szervetlen és háromkomponensű vegyületek, amelyek egy fém kation és az OH funkciós csoport (hidroxid anion, OH) közötti kölcsönhatásból állnak.-). Legtöbbjük ionos jellegű, bár kovalens kötéssel is rendelkezhetnek.
Például egy hidroxidot ábrázolhatunk az elektrosztatikus kölcsönhatásként a kation között+ és az OH anion-, vagy kovalens kötésként az M-OH kötésen keresztül (alsó kép). Az elsőben az ionos kötést adjuk meg, míg a másodikban a kovalens kötést. Ez a tény lényegében az M fémtől vagy kationtól függ+, valamint a töltés és az ionos sugár.
Mivel sokan fémből származnak, egyenértékű, ha fém-hidroxidként említik őket.
index
- 1 Hogyan alakulnak ki?
- 2 A hidroxidok tulajdonságai
- 2.1 Anion OH-
- 2.2 Ionikus és alapvető karakter
- 2.3 Időszakos trend
- 2.4 Amfoterizmus
- 2.5 Struktúrák
- 2.6 Dehidratálási reakció
- 3 Nómenklatúra
- 3.1 Hagyományos
- 3.2 Készlet
- 3.3 Szisztematika
- 4 Példák a hidroxidokra
- 5 Referenciák
Hogyan alakulnak ki?
Két fő szintetikus út van: a megfelelő oxidot vízzel, vagy erős bázissal savas közegben reagáltatva:
MO + H2O => M (OH)2
MO + H+ + OH- => M (OH)2
Csak a vízben oldódó fém-oxidok reagálnak közvetlenül a hidroxid képződésére (első kémiai egyenlet). Mások oldhatatlanok, és savas fajokat igényelnek, amelyek felszabadítják az M-et+, ezután kölcsönhatásba lép az OH-val- erős bázisokból (második kémiai egyenlet).
Az említett erős bázisok azonban az alkálifémek (LiOH, RbOH, CsOH) csoportjának fémhidroxidjai, NaOH, KOH és mások. Ezek ionos vegyületek, amelyek vízben nagyon jól oldódnak, ezért azok OH- szabadon részt vehetnek a kémiai reakciókban.
Másrészt léteznek olyan fémhidroxidok, amelyek oldhatatlanok, és ezért nagyon gyenge alapok. Némelyikük is savas, mint a Te (OH) tellurinsav esetében.6.
A hidroxid az oldhatóságot egyensúlyba hozza a körülötte lévő oldószerrel. Ha például víz van, akkor az egyenleget a következőképpen fejezzük ki:
M (OH)2 <=> M2+(ac) + OH-(AQ)
Ahol (ac) azt jelzi, hogy a közeg vizes. Ha a szilárd anyag oldhatatlan, az oldott OH-koncentráció kicsi vagy elhanyagolható. Emiatt az oldhatatlan fémhidroxidok nem képesek olyan bázikus oldatokat előállítani, mint a NaOH.
A fentiekből arra lehet következtetni, hogy a hidroxidok nagyon különböző tulajdonságokkal rendelkeznek, kapcsolódnak a kémiai szerkezethez és a fém és az OH közötti kölcsönhatásokhoz. Így bár sokan ionosak, változatos kristályszerkezetekkel, mások viszont komplex és rendezetlen polimer szerkezeteket mutatnak be..
A hidroxidok tulajdonságai
Anion OH-
A hidroxilion egy oxigénatom, amely kovalensen kapcsolódik hidrogénhez. Így ez könnyen ábrázolható OH-ként-. A negatív töltés az oxigénen helyezkedik el, így ez az anion elektron-adományozó faj: egy bázis.
Ha az OH- adományozza elektronjait egy hidrogénhez, H molekulát képez2O. Az elektronjaidat is pozitív töltésű fajtáknak adhatja át, mint például a M-es fémközpontok+. Tehát egy koordinációs komplexet képezünk az M-OH dative linken keresztül (oxigén hozzájárul az elektronpárhoz).
Ahhoz azonban, hogy ez megtörténjen, az oxigénnek képesnek kell lennie arra, hogy hatékonyan koordináljon a fémrel, ellenkező esetben az M és az OH közötti kölcsönhatások jelölt ionos karakterrel rendelkeznek (M+ OH-). Mivel a hidroxilion minden hidroxidban megegyezik, mindegyikük közötti különbség abban a kationban rejlik, amely hozzá jár.
Továbbá, mivel ez a kation bármilyen fémből származhat a periodikus táblázatban (1., 2., 13., 14., 15., 16. csoport vagy az átmeneti fémekből), az ilyen hidroxidok tulajdonságai óriási mértékben eltérnek, bár mindegyikük szemléltet közös szempontok.
Ionikus és alapvető karakter
A hidroxidokban, bár koordinációs kötéssel rendelkeznek, látens ion jellegűek. Egyesekben, például NaOH-ban, ionjai egy Na kationok által képzett kristályos hálózat részét képezik.+ és OH-anionok- 1: 1 arányban; azaz minden Na-ionra+ van egy OH ion- hasonmás.
A fém betöltésétől függően többé-kevésbé OH anionok lesznek- körülötte. Például egy M fémfém kation esetében2+ két OH ion lesz- kölcsönhatásban áll vele: M (OH)2, amit HO-ként vázolnak fel- M2+ OH-. Ugyanúgy történik, mint a fémek M3+ és másokkal pozitívabb díjakat (bár ritkán túllépik a 3+ -ot).
Ez az ionos karakter felelős számos fizikai tulajdonságért, például olvadási és forráspontokért. Ezek magasak, ami a kristályrácson belüli elektrosztatikus erőket tükrözi. Továbbá, ha a hidroxidok feloldódnak vagy megolvadnak, az ion áramok mobilitása miatt vezethetik az elektromos áramot.
Azonban nem minden hidroxidnak ugyanaz a kristályos hálózata van. Azok, akik a legstabilabbak, kevésbé fognak oldódni poláris oldószerekben, például vízben. Általános szabály, hogy minél inkább eltérnek az M ionos sugárai+ és OH-, több oldható lesz.
Időszakos trend
A fentiek magyarázzák, hogy az alkálifémek hidroxidjainak oldhatósága növekedjen a csoport leereszkedésekor. Ily módon a vízben az oldhatóság növelő sorrendje a következő: LiOH Az OH- egy kis anion, és mivel a kation egyre terjedelmesebb, a kristályrács energikusan gyengül. Másrészt az alkáliföldfémek kevésbé oldódó hidroxidokat képeznek a magasabb pozitív töltések miatt. Ez azért van, mert az M2+ Erősebben vonzza az OH-kat- M-hez képest+. Hasonlóképpen, kationai kisebbek, és ezért kisebb méretűek az OH-hoz képest-. Ennek eredménye, hogy a NaOH sokkal bázikusabb, mint a Ca (OH).2. Ugyanez az érvelés alkalmazható más hidroxidokra is, akár az átmeneti fémek, akár a p-blokk fémek (Al, Pb, Te, stb.) Esetében.. Továbbá, minél kisebb és nagyobb az ion sugár és az M pozitív töltése+, a hidroxid ionos jellege alacsonyabb lesz, más szóval a nagyon nagy terhelési sűrűségűek. Erre példa a berillium-hidroxid, a Be (OH)2. A Be2+ Ez egy nagyon kis kation, és kétértékű töltése elektromosan nagyon sűrűvé teszi. M (OH) hidroxidok2 reakcióba lépnek a savakkal, hogy egy aquocomplexet képezzenek, azaz M+ Vízmolekulák veszik körül. Van azonban korlátozott számú hidroxid, amely szintén reagálhat az alapokkal. Ezek az amfoter hidroxidok. Az amfoter hidroxidok mind savakkal, mind bázisokkal reagálnak. A második helyzetet a következő kémiai egyenlet jellemzi: M (OH)2 + OH- => M (OH)3- De hogyan lehet meghatározni, hogy egy hidroxid amfoter? Egy egyszerű laboratóriumi kísérlet segítségével. Mivel sok fémhidroxid vízben oldhatatlan, erős bázis hozzáadásával az M ionokkal készült oldathoz+ oldott, például Al3+, kicsapja a megfelelő hidroxidot: az3+(ac) + 3OH-(ac) => Al (OH)3(S) De OH-feleslege van- a hidroxid továbbra is reagál: Al (OH)3(s) + OH- => Al (OH)4-(AQ) Ennek eredményeként az új negatív töltésű komplexet a környező vízmolekulák szolvatálják, a fehér szilárd anyagot alumínium-hidroxidból feloldva. Azok a hidroxidok, amelyek nem változnak az extra bázis hozzáadásával, nem viselkednek, mint a savak, és ezért nem amfoter. A hidroxidok kristályos szerkezetei hasonlóak lehetnek számos sóhoz vagy oxidhoz; néhány egyszerű, és mások nagyon összetettek. Ezen túlmenően azok, amelyekben az ionos karakter csökken, az oxigénhidakkal összekapcsolt fémközpontokat (HOM-O-MOH) is jelen lehet.. A megoldásban a szerkezetek különbözőek. Habár a nagyon oldható hidroxidok esetében elegendő a vízben oldott ionoknak tekinteni őket, míg mások számára szükséges a koordinációs kémia figyelembevétele.. Így minden egyes kation M+ Ez korlátozott számú fajra koordinálható. Minél nagyobb mennyiségű, annál nagyobb a vízmolekulák vagy az OH- vele kapcsolatban. Ennélfogva a vízben (vagy más oldószerben) oldott fémek ismert koordinációjának oktaédere: M (OH)2)6+n, n értéke egyenlő a fém pozitív töltésével. A Cr (OH)3, Például valóban oktaédert alkot. Hogyan? Figyelembe véve a [Cr (OH2)3(OH)3], amelyek közül három vízmolekulát OH anionokkal helyettesítenek-. Ha az összes molekulát OH helyettesíti-, ekkor a [Cr (OH) negatív töltésű és oktaéderes szerkezet komplexét kapjuk6]3-. A -3 díj az OH hat negatív töltésének eredménye-. A hidroxidok "hidratált oxidoknak" tekinthetők. Azonban ezekben a "víz" közvetlen kapcsolatban van az M-tel+; míg a hidratált oxidokban MO · nH2Vagy a vízmolekulák egy külső koordinációs gömb részét képezik (nem közel vannak a fémhez). Az említett vízmolekulák egy hidroxid minta melegítésével nyerhetők ki: M (OH)2 + Q (hő) => MO + H2O MO a hidroxid dehidratációja eredményeként keletkező fém-oxid. Erre a reakcióra példa a Cu (OH) réz-hidroxid dehidratálásakor megfigyelt reakció.2: Cu (OH)2 (kék) + Q => CuO (fekete) + H2O Mi a megfelelő módszer a hidroxidok megemlítésére? Az IUPAC három nomenklatúrát javasolt erre a célra: hagyományos, állományi és szisztematikus. Helyénvaló azonban a három közül bármelyik alkalmazása néhány hidroxid esetében kényelmesebb vagy praktikusabb megemlíteni valamilyen módon.. A hagyományos nomenklatúra egyszerűen a -ico utótag hozzáadását jelenti a fém által bemutatott legmagasabb értékhez; és a suffix részek a legalacsonyabbak. Tehát például, ha az M fémnek +3 és +1 szekvenciái vannak, az M (OH) hidroxid3 hidroxidnak nevezik (a fém neve)ico, MOH-hidroxid (fém neve)medve. A fémnek a hidroxidban való valenciájának meghatározásához elegendő a zárójelben elhelyezett OH számot megfigyelni. Így M (OH)5 azt jelenti, hogy a fém töltése vagy valenciája +5. Ennek a nómenklatúrának a fő hátránya azonban az, hogy bonyolultabb lehet két oxidációs állapotú fémek esetében (mint a króm és a mangán). Ilyen esetekben a hiper- és hipo-előtagok a legmagasabb és legalacsonyabb értékek jelzésére szolgálnak.. Tehát, ha az M helyett csak a +3 és +1 értékeket választja, akkor +4 és +2 is van, akkor a magasabb és alacsonyabb értékű hidroxidok neve: hidroxid hiper-(a fém neve)ico, és hidroxid csuklás(a fém neve)medve. A nomenklatúrák közül ez a legegyszerűbb. Itt a hidroxid nevét egyszerűen a zárójelben lévő és római számokkal írt fém választéka követi. Ismét az M (OH)5, például az állományneve: hidroxid (fém neve) (V). (V) azt jelenti, hogy (+5). Végül a szisztematikus nómenklatúrát a szorzó előtagok (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- stb.) Igénybevétele jellemzi. Ezeket az előtagokat a fématomok és az OH ionok számának meghatározására használjuk-. Ily módon az M (OH)5 Megnevezése: pentahidroxid (fém neve). Hg esetében2(OH)2, például dimerkurium-dihidroxid; egyik hidroxid, amelynek kémiai szerkezete komplex az első pillantásra. Néhány példa a hidroxidokra és azok megfelelő nómenklatúrájára a következő: -NaOH (nátrium-hidroxid) -Ca (OH) 2 (kalcium-hidroxid) -Fe (OH)3. (Vas-hidroxid; vas-hidroxid (III); vagy vas-trihidroxid) -V (OH)5 (Pervanadikus hidroxid; vanádium-hidroxid (V); vagy vanádium-pentahidroxid). -Sn (OH)4 (Statikus hidroxid; ón-hidroxid (IV); vagy ón-tetrahidroxid). -Ba (OH)2 (Bárium-hidroxid vagy bárium-dihidroxid). -Mn (OH)6 (Mangán-hidroxid, mangán-hidroxid (VI) vagy mangán-hexahidroxid) \ t. -AgOH (ezüst-hidroxid, ezüst-hidroxid vagy ezüst-hidroxid). Ne feledje, hogy e vegyület esetében nincs különbség az állomány és a szisztematikus nómenklatúrák között. -Pb (OH)4 (Plúmbico-hidroxid, ólom-hidroxid (IV) vagy ólom-tetrahidroxid) \ t. -LiOP (lítium-hidroxid). -Cd (OH) 2 (kadmium-hidroxid) -Ba (OH)2 (Bárium-hidroxid) -Króm-hidroxidamfoter
szerkezetek
Dehidratálási reakció
nómenklatúra
hagyományos
készlet
rendszertan
Példák a hidroxidokra
referenciák