Udio:
Svojstva hidroksida, nomenklatura i primjeri
hidroksidi su anorganski i ternarni spojevi koji se sastoje od interakcije između kationa metala i OH funkcionalne skupine (hidroksid anion, OH)-). Većina njih ima ionsku prirodu, iako mogu imati i kovalentne veze.
Na primjer, hidroksid se može predstaviti kao elektrostatička interakcija između Maciona+ i OH anion-, ili kao kovalentna veza preko M-OH veze (donja slika). U prvom se daje ionska veza, dok u drugoj kovalentna veza. Ova činjenica bitno ovisi o metalu ili kationu M+, kao i njegov naboj i ionski radijus.
Budući da mnogi od njih dolaze iz metala, ekvivalentno je spomenuti ih kao metalne hidrokside.
indeks
- 1 Kako se oni formiraju?
- 2 Svojstva hidroksida
- 2.1 Anion OH-
- 2.2 Ionski i temeljni karakter
- 2.3 Periodični trend
- 2.4 Amfoterizam
- 2.5 Strukture
- 2.6 Reakcija dehidracije
- 3 Nomenklatura
- 3.1 Tradicionalno
- 3.2 Zalihe
- 3.3 Sistematika
- Primjeri hidroksida
- 5 Reference
Kako se oni formiraju?
Postoje dva glavna načina sinteze: reakcijom odgovarajućeg oksida s vodom ili s jakom bazom u kiselom mediju:
MO + H2O => M (OH)2
MO + H+ + OH- => M (OH)2
Samo oni metalni oksidi topljivi u vodi reagiraju izravno u obliku hidroksida (prva kemijska jednadžba). Drugi su netopljivi i zahtijevaju kisele vrste koje oslobađaju M+, koji zatim stupaju u interakciju s OH- iz jakih baza (druga kemijska jednadžba).
Međutim, takve jake baze su metalni hidroksidi NaOH, KOH i drugu skupinu alkalijskih metala (LiOH, RbOH, CsOH). To su visoko topljive u vodi ionski spojevi, prema tome, njegova OH- slobodni su sudjelovati u kemijskim reakcijama.
S druge strane, metalni hidroksidi postoje da su netopivi i stoga vrlo slabe baze. Čak su i neke od njih kisele, kao što je to slučaj s telurskom kiselinom, Te (OH)6.
Hidroksid uspostavlja ravnotežu topivosti s otapalom oko nje. Ako je, na primjer, voda, onda se ravnoteža izražava kako slijedi:
M (OH)2 <=> M2+(ac) + OH-(Aq)
Gdje (ac) označava da je medij vodeni. Kada je krutina netopljiva, koncentracija otopljenog OH je mala ili zanemariva. Iz tog razloga, netopljivi metalni hidroksidi ne mogu proizvesti otopine kao bazične kao što su NaOH.
Iz navedenog se može zaključiti da su hidroksidi pokazuju vrlo različita svojstva se odnose na kemijske strukture i interakcije između metala i OH. Dakle, iako su mnogi ionska, s različitim kristalnim strukturama, umjesto toga, oni imaju i druge složene polimerne strukture i neuređen.
Svojstva hidroksida
Anion OH-
Hidroksilni ion je atom kisika kovalentno vezan na vodik. Prema tome, ovo se može lako predstaviti kao OH-. Negativni naboj nalazi se na kisiku, što ovaj anion čini donacijom elektrona: baza.
Ako je OH- daruje svoje elektrone vodiku, nastaje molekula H2O. Također možete donirati svoje elektrone pozitivno nabijenim vrstama: poput metalnih centara M+. Dakle, koordinacijski kompleks se formira kroz dativnu vezu M-OH (kisik doprinosi paru elektrona).
No, da se to dogodi kisik mora biti u stanju učinkovito koordinirati s metalom, inače, interakcije između M i OH imaju snažnu ionsku slovo (M+ OH-). Budući da je hidroksilni ion isti u svim hidroksidima, razlika između svih njih leži u kationu koji ga prati.
Također, budući to kation može biti bilo metala periodičnog sustava (skupina 1, 2, 13, 14, 15, 16, ili prijelazni metali), svojstva tih hidroksida varirati, ali sve razmatra zajednički aspekti.
Ionski i osnovni karakter
U hidroksidima, iako imaju koordinacijske veze, imaju latentni ionski karakter. U nekim slučajevima, kao što je NaOH, njegovi ioni su dio kristalne mreže formirane od Na kationa.+ i anioni OH- u omjerima 1: 1; to jest, za svaki Na ion+ postoji OH ion- duplikat.
Ovisno o opterećenju metala, bit će više ili manje OH aniona- oko njega. Na primjer, za metalni kation M2+ postojat će dva OH iona- u interakciji s njom: M (OH)2, što je naznačeno kao HO- M2+ OH-. Na isti način kao i kod metala M3+ s drugima pozitivnih troškova (iako rijetko više od 3+).
Ovaj ionski karakter odgovoran je za mnoga fizička svojstva, kao što su točke topljenja i vrenja. Oni su visoki, što odražava elektrostatske sile koje djeluju unutar kristalne rešetke. Također, kada su hidroksidi otopljeni ili rastaljeni, oni mogu provesti električnu struju zbog pokretljivosti njihovih iona.
Međutim, nemaju svi hidroksidi iste kristalne mreže. Oni s najstabilnijim će se manje vjerojatno rastopiti u polarnim otapalima kao što je voda. Kao opće pravilo, što su različitiji ionski polumjeri M+ i OH-, više topljivi bit će isti.
Periodni trend
Navedeno objašnjava zašto se topljivost hidroksida alkalijskih metala povećava kako se skupina spušta. Prema tome, rastući redoslijed topljivosti u vodi za njih je sljedeći: LiOH OH- je mali anion, i kako kation postaje voluminozniji, kristalna rešetka energetski slabi. S druge strane, zemnoalkalni metali tvore manje topljive hidrokside zbog njihovih viših pozitivnih naboja. To je zato što M2+ On snažnije privlači OH- u usporedbi s M+. Isto tako, njegovi kationi su manji i stoga manje nejednaki u odnosu na OH-. Rezultat toga je eksperimentalni dokaz da je NaOH mnogo bazičniji od Ca (OH).2. Isto vrijedi i za druge rasuđivanje hidroksidi, ili za prijelazni metal, ili post-prijelaznog metala (Al, Pb, Te, etc.). Također, manji i veći ionski radijus i pozitivni naboj M+, ionski karakter hidroksida će biti niži, drugim riječima, oni s vrlo visokim gustoćama opterećenja. Primjer za to je berilijev hidroksid, Be (OH)2. Be2+ To je vrlo mali kation i njegov dvovalentni naboj ga čini električno vrlo gustim. Hidroksidi M (OH)2 reagiraju s kiselinama kako bi tvorile akvokompleks, to jest M+ Završava okružena molekulama vode. Međutim, postoji ograničen broj hidroksida koji također mogu reagirati s bazama. To su poznati kao amfoterni hidroksidi. Amfoterni hidroksidi reagiraju s kiselinama i bazama. Druga situacija može se predstaviti sljedećom kemijskom jednadžbom: M (OH)2 + OH- => M (OH)3- Ali kako odrediti je li hidroksid amfoteričan? Jednostavnim laboratorijskim pokusom. Budući da su mnogi metalni hidroksidi netopljivi u vodi, dodavanjem jake baze otopini s M ionima+ otopljen, na primjer, Al3+, će precipitirati odgovarajući hidroksid: do3+(ac) + 3OH-(ac) => Al (OH)3(S) Ali s viškom OH- hidroksid nastavlja reagirati: Al (OH)3(s) + OH- => Al (OH)4-(Aq) Kao rezultat, novi negativno nabijeni kompleks je solvatiran okolnim molekulama vode, otapanjem bijele krutine aluminijevog hidroksida. Oni hidroksidi koji ostaju nepromijenjeni s dodatkom dodatne baze ne ponašaju se kao kiseline i stoga nisu amfoterni. Hidroksidi mogu imati kristalne strukture slične onima mnogih soli ili oksida; neke jednostavne, a druge vrlo složene. Osim toga, one u kojima postoji smanjenje ionskog karaktera mogu predstavljati metalne centre spojene kisikovim mostovima (HOM-O-MOH). U rješenju su strukture različite. Iako je za vrlo topive hidrokside dovoljno ih smatrati ionima otopljenim u vodi, za druge je potrebno uzeti u obzir koordinacijsku kemiju. Dakle, svaki kation M+ Može se uskladiti s ograničenim brojem vrsta. Što je više voluminozan, to je veći broj molekula vode ili OH- povezan s njim. Otuda poznati oktahedron koordinacije mnogih metala otopljenih u vodi (ili bilo kojem drugom otapalu): M (OH2)6+n, pri čemu je n jednak pozitivnom naboju metala. Cr (OH)3, Na primjer, on zapravo čini oktaedar. Kako? Smatrajući spoj kao [Cr (OH2)3(OH)3], od kojih se tri molekule vode zamjenjuju OH anionima-. Ako su sve molekule zamijenjene s OH-, tada bi se dobio kompleks negativnog naboja i oktaedarske strukture [Cr (OH)]6]3-. Punjenje -3 je rezultat šest negativnih naboja OH-. Hidroksidi se mogu smatrati "hidriranim oksidima". Međutim, u njima je "voda" u izravnom kontaktu s M+; dok je u hidratiranim oksidima MO · nH2Ili su molekule vode dio vanjske koordinacijske sfere (nisu blizu metala). Navedene molekule vode mogu se ekstrahirati zagrijavanjem uzorka hidroksida: M (OH)2 + Q (toplina) => MO + H2O MO je metalni oksid nastao kao rezultat dehidracije hidroksida. Primjer ove reakcije je ona koja se primjećuje kod dehidracije bakrovog hidroksida, Cu (OH)2: Cu (OH)2 (plava) + Q => CuO (crna) + H2O Koji je pravi način da spomenemo hidrokside? IUPAC je u tu svrhu predložio tri nomenklature: tradicionalne, zalihe i sustavne. Ispravno je koristiti bilo koju od tri, međutim, za neke hidrokside može biti prikladnije ili praktičnije spomenuti ih na ovaj ili onaj način.. Tradicionalna nomenklatura sastoji se jednostavno od dodavanja sufiksa -ico najvećoj valenciji koju metal predstavlja; i sufiks -oso na najniži. Tako, na primjer, ako metal M ima valencije +3 i +1, hidroksid M (OH)3 nazivat će se hidroksid (naziv metala)ico, dok je MOH hidroksid (naziv metala)podnijeti. Da bi se odredila valencija metala u hidroksidu, dovoljno je promatrati broj nakon OH u zagradama. Dakle, M (OH)5 znači da metal ima naboj ili valenciju od +5. Glavni nedostatak ove nomenklature je, međutim, da može biti komplicirana za metale s više od dva oksidacijska stanja (kao s kromom i manganom). U takvim slučajevima, hiper- i hipo-prefiksi se koriste za označavanje najveće i najniže valencije.. Dakle, ako M umjesto da ima samo valencije +3 i +1, ona također ima +4 i +2, onda su nazivi njegovih hidroksida viših i nižih valencija: hidroksid hiper-(naziv metala)ico, i hidroksid štucati(naziv metala)podnijeti. Od svih nomenklatura ovo je najjednostavnije. Ovdje naziv hidroksida jednostavno slijedi valencija metala zatvorenog u zagradama i napisana rimskim brojevima. Opet za M (OH)5, na primjer, njegova bi nomenklatura zaliha bila: hidroksid (naziv metala) (V). (V) označava tada (+5). Naposljetku, sustavnu nomenklaturu karakterizira pribavljanje prefiksa množitelja (di-, tri-, tetra-, penta-, heksa-, itd.). Ovi prefiksi koriste se za određivanje broja atoma metala i OH iona-. Na taj način M (OH)5 Nazvan je kao: pentahidroksid (naziv metala). U slučaju Hg2(OH)2, na primjer, to bi bio dimerkurij dihidroksid; jedan od hidroksida čija je kemijska struktura na prvi pogled složena. Neki primjeri hidroksida i njihovih odgovarajućih nomenklatura su sljedeći: -NaOH (natrijev hidroksid) -Ca (OH) 2 (kalcijev hidroksid) -Fe (OH)3. (Feric hidroksid; željezo hidroksid (III); ili željezo trihidroksid) -V (OH)5 (Pervanadic hidroksid; vanadijev hidroksid (V); ili vanadij pentahidroksid). -Sn (OH)4 (Statički hidroksid; kositrov hidroksid (IV); ili kositrov tetrahidroksid). -Ba (OH)2 (Barijev hidroksid ili barijev dihidroksid). -Mn (OH)6 (Manganski hidroksid, mangan hidroksid (VI) ili manganov heksahidroksid). -AgOH (srebrni hidroksid, srebrni hidroksid ili srebrni hidroksid). Napominjemo da za ovaj spoj nema razlike između zaliha i sustavnih nomenklatura. -Pb (OH)4 (Plúmbico hidroksid, olovni hidroksid (IV) ili olovni tetrahidroksid). -LiOP (litij hidroksid). -Cd (OH) 2 (kadmijev hidroksid) -Ba (OH)2 (Barijev hidroksid) -Krom hidroksidamfoternost
strukture
Dehidracijska reakcija
nomenklatura
tradicionalan
zaliha
sistematika
Primjeri hidroksida
reference