Wodorotlenki

Co to są wodorotlenki?

Wodorotlenki Są to związki nieorganiczne i trójskładnikowe, które składają się z interakcji między kationem metalu a grupą funkcjonalną OH (anion wodorotlenkowy, OH^-). Większość z nich ma charakter jonowy, chociaż mogą również mieć kowalencyjne więzi.

Na przykład wodorotlenek może być reprezentowany jako interakcja elektrostatyczna między kationem m⁺ i anion och^-, lub jako związek kowalencyjny przez link M-OH (niższy obraz). W pierwszym podano wiązanie jonowe, podczas gdy w drugim kowaalencie. Fakt ten zależy zasadniczo od metalu lub cation⁺, a także jego obciążenie i radio jonowe.

Reprezentacja wodorotlenku. Źródło: Gabriel Bolívar

Ponieważ większość z nich pochodzi z metali, równoważne jest, aby wymienić je jako wodorotlenki metali.

Jak powstają wodorotlenki?

Istnieją dwie główne drogi syntetyczne: według reakcji odpowiedniego tlenku z wodą lub silną zasadą w kwaśnej pożywce:

MO + H₂O => m (OH)₂

MO + H⁺ + Oh^- => M (OH)₂

Tylko te rozpuszczalne w wodzie tlenki metali reagują bezpośrednio na wodorotlenek (pierwsze równanie chemiczne). Inne są nierozpuszczalne i wymagają gatunków kwasu, które uwalniają M⁺, który następnie wchodzi w interakcje z OH^- z silnych zasad (drugie równanie chemiczne).

Jednak te silne podstawy to NaOH, KOH i inne z metali alkalicznych (LIOH, RBOH, CSOH) Hydroksydki metalowe (CSOH). Są to wysoce rozpuszczalne związki jonowe w wodzie, zatem ich OH^- Mogą uczestniczyć w reakcjach chemicznych.

Z drugiej strony istnieją nierozpuszczalne wodorotlenki metali, w związku z czym są one bardzo słabymi podstawami. Nawet niektóre z nich są kwaśne, jak ma to miejsce w przypadku kwasu tellurycznego, TE (OH)₆.

Wodorotlenek ustala równowagę rozpuszczalności z otaczającym go rozpuszczalnikiem. Jeśli jest to na przykład woda, równowaga jest wyrażana w następujący sposób:

M (OH)₂ M²⁺(AC) + OH^-(AC)

Gdzie (ac) oznacza, że ​​medium jest wodne. Kiedy stała jest nierozpuszczalna, stężenie rozpuszczone o OH jest małe lub godne pogardy. Z tego powodu nierozpuszczalne wodorotlenki metalu nie mogą generować rozwiązań tak podstawowych jak NaOH.

Z powyższego można wywnioskować, że wodorotlenki wykazują bardzo różne właściwości, połączone ze strukturą chemiczną i interakcjami między metalem a OH. Zatem, chociaż wiele jest jonowych, z różnorodnymi strukturami krystalicznymi, inne mają złożone i niechlujne struktury polimerowe.

Właściwości wodorotlenkowe

Oh Anion^-

Jon hydroksylowy jest atomem tlenu związanym z wodorem. Zatem można to łatwo reprezentować jako OH^-. Obciążenie ujemne znajduje się na tlenu, co czyni ten anion gatunek dawcy elektronów: podstawa.

Jeśli och^- Wykonał swoje elektrony do wodoru, powstaje cząsteczka H₂ALBO. Możesz także przekazać swoje elektrony na gatunki obciążenia dodatnie: jako centra metalowe m⁺. Zatem kompleks koordynacyjny powstaje poprzez połączenie celowalne M-OH (tlen zapewnia parę elektronów).

Jednak, aby tak się stało, tlen musi być w stanie skutecznie koordynować z metalem, w przeciwnym razie interakcje między M i OH będą miały wyraźny charakter jonowy (m⁺ Oh^-).

Może ci służyć: pipeta wolumetryczna: charakterystyka, zastosowania, kalibracja i błędy

Ponieważ jon hydroksylowy jest taki sam we wszystkich wodorotlenkach, różnica między nimi leży w kationu, które mu towarzyszy.

Podobnie, ponieważ ten kation może pochodzić z dowolnego metalu z stolika okresowego (grupy 1, 2, 14, 15, 16 lub metali przejściowych), właściwości takich wodorotlenków różnią się znacznie, chociaż wszyscy rozważają wspólne niektóre aspekty.

Jonowy i podstawowy charakter

Wodorotlenki, chociaż mają powiązania koordynacyjne, mają utajony charakter jonowy. W niektórych, takich jak NaOH, jego jony są częścią sieci krystalicznej utworzonej przez kationów NA⁺ I OH Aniony^- w proporcjach 1: 1; to znaczy dla każdego jonu na⁺ Jest OH Ion^- odpowiednika.

W zależności od obciążenia metalu będą mniej więcej OH Aniony^- dookoła tego. Na przykład dla kationu metalowego m²⁺ Będą dwa jony OH^- Interakcja z nim: M (OH)₂, Co to jest szkice takie jak ho^- M²⁺ Oh^-.

W ten sam sposób, w jaki występuje w przypadku metali m³⁺ i z innymi dodatkowymi opłatami (choć rzadko przekraczają 3+).

Ten charakter jonowy jest odpowiedzialny za wiele właściwości fizycznych, takich jak punkty fuzji i wrzenia. Są one wysokie, co odzwierciedla siły elektrostatyczne, które działają w sieci krystalicznej. Ponadto, gdy wodorotlenki są rozpuszczane lub stopione, mogą one prowadzić prąd elektryczny z powodu mobilności swoich jonów.

Jednak nie wszystkie wodorotlenki mają te same sieci krystaliczne. Osoby z najbardziej stabilnymi, będą mniej podatne na rozpuszczenie w rozpuszczalnikach polarnych, takich jak woda. Zasadniczo, tym bardziej zróżnicowane radia jonowe M⁺ I och^-, bardziej rozpuszczalne będzie takie samo.

Okresowy trend

Powyższe wyjaśnia, dlaczego rozpuszczalność alkalicznych wodorotlenków metalu wzrasta w miarę opuszczenia grupy. Zatem rosnąca kolejność rozpuszczalności w wodzie jest następująca: lioh

OH^- Jest to mały anion, a gdy kation staje się bardziej nieporęczny, sieć krystaliczna osłabia energię.

Z drugiej strony metale alkaliczne tworzą mniej rozpuszczalnych wodorotlenków ze względu na ich największe obciążenia dodatnie. To dlatego, że m²⁺ Przyciąga więcej siły do ​​OH^- w porównaniu do m⁺. Podobnie, jego kationy są mniejsze, a zatem mniej nierówne w porównaniu z OH^-.

Rezultatem tego są eksperymentalne dowody na to, że NaOH jest znacznie bardziej podstawowy niż CA (OH)₂. To samo rozumowanie można zastosować do innych wodorotlenków, albo w przypadku metali przejściowych, albo w przypadku bloku P (AL, PB, TE itp.).

Również mniejszy i duży promień jonowy i dodatnie obciążenie m⁺, Innymi słowy, nieletni będzie charakter jonowy wodorotlenku. Przykład tego występuje w przypadku wodorotlenku berylu, be (OH)₂. On będzie²⁺ Jest to bardzo małe kation, a jego obciążenie dwuwartościowe sprawia, że ​​elektrycznie jest bardzo gęste.

Anfoteryzm

M Hydroksledy (OH)₂ reaguj z kwasami, tworząc akwokompleks, to znaczy m⁺ końce otoczone cząsteczkami wody. Istnieje jednak ograniczona liczba wodorotlenków, które mogą również reagować z zasadami. Są to te, które są znane jako hydroksydki Amphoteros.

Może ci służyć: Gazy szlachetne: charakterystyka, konfiguracja, reakcje, użycia

Hydroksledy anfoterowe reagują zarówno z kwasami, jak i zasadami. Drugą sytuację może być reprezentowana z następującym równaniem chemicznym:

M (OH)₂ + Oh^- => M (OH)₃^-

Ale jak ustalić, czy wodorotlenek jest amfoter? Poprzez prosty eksperyment laboratoryjny. Ponieważ wiele metalicznych wodorotlenków jest nierozpuszczalnych w wodzie, dodając silną bazę do roztworu z M jonami⁺ na przykład rozwiązane³⁺, Wytrącałby odpowiedni wodorotlenek:

Do³⁺(AC) + 3OH^-(AC) => AH (OH)₃(S)

Ale mając nadmiar OH^- Wodorotlenek nadal reaguje:

AL (OH)₃(S) + OH^- => Al (OH)₄^-(AC)

W rezultacie nowy kompleks obciążenia ujemnego jest solvet przez otaczające cząsteczki wody, rozpuszczając białe wodorotlenek aluminiowy. Te wodorotlenki, które pozostają niezmienione z dodatkowym dodatkiem, nie zachowują się jak kwasy, a zatem nie są amfotyczne.

Struktury

Hydroksydy mogą mieć struktury krystaliczne podobne do wielu soli lub tlenków; Niektóre proste i inne bardzo złożone. Ponadto te, w których następuje spadek charakteru jonowego, mogą prezentować centra metalu zjednoczone przez mosty tlenowe (HOM-O-moh).

W roztworze struktury są różne. Chociaż w przypadku bardzo rozpuszczalnych wodorotlenków wystarczy rozważyć je jako jony rozpuszczone w wodzie, dla innych należy wziąć pod uwagę chemię koordynacji.

Zatem każda kation m⁺ Może być koordynowany z ograniczoną liczbą gatunków. Im bardziej nieporęczne, tym większa liczba cząsteczek wody lub OH^- powiązane z nim. Stąd powstaje słynny oktahedron koordynacyjny wielu metali rozpuszczonych w wodzie (lub w jakimkolwiek innym rozpuszczalniku): M (OH₂)₆^+N, równe dodatnim obciążeniu metalu.

CR (OH)₃, Na przykład, naprawdę oktaedron. Jak? Biorąc pod uwagę związek jako [Cr (OH₂)₃(OH)₃], z których trzy cząsteczki wody są zastępowane przez aniony OH^-.

Jeśli wszystkie cząsteczki zostały zastąpione przez OH^-, Wówczas uzyskano kompleks obciążenia ujemnego i oktaedrycznej [Cr (OH)₆]^3-. Obciążenie -3 jest wynikiem sześciu ujemnych ładunków OH^-.

Reakcja na odwodnienie

Hydroksledy można uznać za „nawodnione tlenki”. Jednak w nich „woda” jest w bezpośrednim kontakcie z M⁺; podczas gdy w nawilżonych tlenkach MO · NH₂Lub cząsteczki wody są częścią zewnętrznej sfery koordynacyjnej (nie są blisko metalu).

Te cząsteczki wody można wyodrębnić przez ogrzewanie próbki wodorotlenku:

M (OH)₂ + Q (ciepło) => mo + h₂ALBO

MO jest metalicznym tlenkiem utworzonym w wyniku odwodnienia wodorotlenku. Przykładem tej reakcji jest to, co jest obserwowane, gdy wodorotlenku miedzi, Cu (OH) jest odwodniony₂:

Cu (OH)₂ (niebieski) + q => cuo (czarny) + h₂ALBO

Nomenklatura wodorotlenkowa

Jaki jest właściwy sposób wspomnienia o wodorotlenkach? IUPAC podniósł w tym celu trzy nomenklatury: tradycyjne, zapasowe i systematyczne. Jest jednak słuszne użycie któregokolwiek z trzech, jednak w przypadku niektórych wodorotlenków może być wygodniejsze lub praktyczne, aby wspomnieć o tym w taki czy inny sposób.

Może ci służyć: wskaźniki pH

Tradycyjny

Tradycyjna nomenklatura po prostu polega na dodaniu najwyższej wartościowości, jaką przedstawia metal; i sufiks -po prostu najniższy. Zatem na przykład, jeśli metal M ma wartościowość +3 i +1, wodorotlenek M (OH)₃ Nazywa się to wodorotlenek (metalowa nazwa)i co, podczas gdy wodorotlenek Moh (metalowa nazwa)niedźwiedź.

Aby ustalić, co metalowa walencja w wodorotlenku wystarczy, aby zaobserwować liczbę po OH zamkniętej w nawiasach. Zatem m (OH)₅ Oznacza to, że metal ma obciążenie lub wartościowość +5.

Główną niedogodnością tej nomenklatury jest jednak to, że może być skomplikowana w przypadku metali z więcej niż dwoma stanami utleniania (jak w przypadku chromu i manganu). W takich przypadkach stosuje się hiper-i hiper przedrostki do oznaczenia najwyższych i najniższych wartości.

Zatem, jeśli M zamiast mieć tylko wartościowości +3 i +1, ma również +4 i +2, wówczas nazwy jego największych hydroksydów i mniejszych wartości to: wodorotlenek Hyper(Metalowa nazwa)i co, i wodorotlenek czkawka(Metalowa nazwa)niedźwiedź.

Magazyn

Ze wszystkich nomenklatury jest to najprostsze. Tutaj nazwa wodorotlenku po prostu następuje walencja metalu zablokowana w nawiasach i napisana w liczbach rzymskich. Znowu dla M (OH)₅, Na przykład jego nomenklatura standardowa brzmiała: wodorotlenek (nazwa metalowa) (v). (V) denota następnie (+5).

Systematyczny

Wreszcie, systematyczna nomenklatura charakteryzuje się uciekaniem się do mnożnika prefiksów (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- itp.). Te prefiks służą do określenia zarówno liczby atomów metali, jak i jonów OH^-. W ten sposób M (OH)₅ Nazywa się: Pentahidroksyd (metalowa nazwa).

W przypadku HG₂(OH)₂, Na przykład byłby to dihydroksyd dimerkury; Jeden z wodorotlenków, których struktura chemiczna jest złożona na pierwszy rzut oka.

Przykłady wodorotlenków

Niektóre przykłady wodorotlenków i odpowiadających im nomenklatury to te, które następują:

-NaOH (wodorotlenek sodu)

Wygląd wodorotlenku sodu

-CA (OH) 2 (wodorotlenek wapnia)

Wygląd wodorotlenku wapnia w stanie stały

-Wiara (OH)₃ (Wodorotlenek żelazowy; wodorotlenek żelaza (III); lub żelazo trójdroksyd).

-V (OH)₅ (Wodorotlenek pervanate; wodorotlenek wanadu (V); lub pentahidroksyd wanadowy).

-SN (OH)₄ (Wodorotlenek Isñico; wodorotlenek cyny (IV); lub tetrahydroksydek cyny).

-BA (OH)₂ (Wodorotlenek baru lub dihydroksydarnia baru).

-MN (OH)₆ (Wodorotlenek manganiczny, wodorotlenek manganu (vi) lub heksahydroksydle manganu).

-Augah (argumatyczny wodorotlenek, wodorotlenek srebra lub wodorotlenek srebra). Należy zauważyć, że w przypadku tego związku nie ma rozróżnienia między zapasami a systematycznymi nomenklatury.

-PB (OH)₄ (Wodorotlenek PLúmbic, wodorotlenek ołowiu (IV) lub tetrahydroksydsek ołowiowy).

-Liop (wodorotlenek litu).

-CD (OH) 2 (wodorotlenek kadmu).

-BA (OH)_{2 (}Wodorotlenek barowy).

-Wodorotlenek chromu.

Bibliografia

1. Chemia librettexts. Rozpuszczalność hydroksydów metali. Zaczerpnięte z: chem.Librettexts.org
2. Clackamas Community College (2011). Lekcja 6: Nomenklatura kwasów, zasad i soli. Zaczerpnięte z: DL.Clackamas.Edu
3. Jony złożone i amfoteryzm [PDF]. Zaczerpnięte z: Oneonta.Edu
4. Fullquimica (14 stycznia 2013). Hydroksydki metali. Zaczerpnięte z: Chemistry2013.WordPress.com
5. Encyklopedia przykładów (2017). Wodorotlenki. Odzyskane z: przykłady.współ
6. Castaños e. (9 sierpnia 2016). Sformułowanie i nomenklatura: wodorotlenki. Zaczerpnięte z: Lidiaconlachimica.WordPress.com