HYDROKSIDIT: OMINAISUUDET, NIMIKKEISTÖ JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Hydroksidit ovat epäorgaanisia ja kolmen komponentin yhdisteitä, jotka koostuvat välisen vuorovaikutuksen metallikationi ja OH-funktionaalinen ryhmä (hydroksidianioni, OH ^-). Suurin osa niistä on luonteeltaan ionisia, vaikka niillä voi olla myös kovalenttisia sidoksia.

Esimerkiksi hydroksidi voidaan esittää välinen elektrostaattinen vuorovaikutus M ⁺ kationi ja OH ^- anioni, tai kovalenttisen sidoksen kautta M-OH-sidos (alempi kuva). Ensimmäisessä tapahtuu ioninen sidos, kun taas toisessa kovalentti. Tämä tosiasia riippuu olennaisesti metallista tai kationista M ⁺, samoin kuin sen varauksesta ja ionisäteestä.

Lähde: Gabriel Bolívar

Koska suurin osa niistä on peräisin metalleista, on vastaavaa viitata niihin metallihydroksidina.

Kuinka ne muodostuvat?

On olemassa kaksi synteettistä päätapaa: saattamalla vastaava oksidi reagoimaan veden tai vahvan emäksen kanssa happamassa väliaineessa:

MO + H ₂ O => M (OH) ₂

MO + H ⁺ + OH ^- => M (OH) ₂

Vain veteen liukenevat metallioksidit reagoivat suoraan hydroksidin muodostamiseksi (ensimmäinen kemiallinen yhtälö). Toiset ovat liukenemattomia ja vaativat happamia lajeja M ^{+: n} vapauttamiseksi, joka sitten on vuorovaikutuksessa OH: n kanssa ^- vahvoista emäksistä (toinen kemiallinen yhtälö).

Nämä vahvat emäkset ovat kuitenkin metallihydroksidit NaOH, KOH ja muut alkalimetallien ryhmästä (LiOH, RbOH, CsOH). Nämä ovat ioniyhdisteitä, jotka liukenevat veteen hyvin, joten niiden OH ^- voivat vapaasti osallistua kemiallisiin reaktioihin.

Toisaalta, on metallisia hydroksideja, jotka ovat liukenemattomia ja siten erittäin heikkoja emäksiä. Jotkut niistä ovat jopa happamia, kuten tilanne telluurihapolla Te (OH) ₆.

Hydroksidi muodostaa liukoisuuden tasapainon ympäröivän liuottimen kanssa. Jos kyse on esimerkiksi vedestä, tasapaino ilmaistaan ​​seuraavasti:

M (OH) ₂ <=> M ²⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Missä (ac) tarkoittaa, että väliaine on vesipitoinen. Kun kiinteä aine on liukenematon, liuenneen OH-pitoisuus on pieni tai vähäinen. Tästä syystä liukenemattomat metallihydroksidit eivät voi tuottaa yhtä emäksisiä liuoksia kuin NaOH.

Yllä olevasta voidaan päätellä, että hydroksideilla on hyvin erilaisia ​​ominaisuuksia, jotka liittyvät kemialliseen rakenteeseen sekä metallin ja OH: n vuorovaikutukseen. Siten, vaikka monet ovat ionisia, ja niiden kiderakenteet vaihtelevat, toisilla on monimutkaisia ​​ja epäjärjestyksellisiä polymeerirakenteita.

Hydroksidien ominaisuudet

OH-anioni

Hydroksyyli-ioni on happiatomi, joka on kovalenttisesti sitoutunut vetyyn. Siten tämä voidaan helposti edustaa nimellä OH ^-. Negatiivinen varaus sijaitsee happea, mikä tekee tästä anionista elektroninluovuttajalajin: emäksen.

Jos OH ^- lahjoittaa elektroneja vety, molekyylin H ₂ O on muodostettu. Se voi myös luovuttaa sen elektronien positiivisesti varautuneita lajeja: kuten M ⁺ metalli keskuksia. Siten koordinointikompleksi muodostetaan datiivisen M-OH-sidoksen kautta (happi tarjoaa elektroniparin).

Jotta tämä tapahtuisi, hapen on kyettävä koordinoimaan tehokkaasti metallin kanssa, muuten M: n ja OH: n välisillä vuorovaikutuksilla on vahva ioninen luonne (M ⁺ OH ^-). Koska hydroksyyli-ioni on sama kaikissa hydroksideissa, ero niiden välillä on sitten siihen liittyvässä kationissa.

Lisäksi koska tämä kationi voi tulla mistä tahansa jaksotaulukon metallista (ryhmät 1, 2, 13, 14, 15, 16 tai siirtymämetallit), tällaisten hydroksidien ominaisuudet vaihtelevat valtavasti, vaikka ne kaikki harkitsevatkin yleisiä joitain näkökohtia.

Ionic ja perushahmo

Vaikka hydroksideissa on koordinaatiosidoksia, niillä on piilevä ioninen luonne. Joissakin, kuten NaOH: lla, niiden ionit ovat osa kiteistä verkosto, joka koostuu Na ⁺ kationien ja OH ^- anionien 1: 1 mittasuhteet; ts. jokaiselle Na ⁺ -ionille on vastine OH ^- ioni.

Riippuen maksun metalli, on enemmän tai vähemmän OH ^- anionien ympärille. Esimerkiksi metallikationi M ²⁺ on kaksi OH ^- ionien kanssa vuorovaikutuksessa: M (OH) ₂, joka on esitetty HO ^- M ²⁺ OH ^-. Sama tapahtuu M ³⁺ -metallien ja muiden positiivisempien varausten kanssa (vaikka ne ylittävät harvoin 3+).

Tämä ioninen merkki on vastuussa monista fysikaalisista ominaisuuksista, kuten sulamis- ja kiehumispisteistä. Nämä ovat korkeita heijastaen sähköstaattisia voimia töissä kidehilassa. Lisäksi, kun hydroksidit liukenevat tai sulavat, ne voivat johtaa sähkövirtaa niiden ionien liikkuvuudesta johtuen.

Kaikilla hydroksidilla ei kuitenkaan ole samoja kidehilat. Ne, joilla on vakaimpia, liukenevat vähemmän todennäköisesti polaarisiin liuottimiin, kuten veteen. Yleisenä sääntönä on, että enemmän erilaisia ionisen säteiden M ⁺ ja OH ^-, sitä enemmän liukoisia, ne ovat.

Määräaikainen trendi

Edellä selitetään, miksi alkalimetallihydroksidien liukoisuus kasvaa, kun yksi laskeutuu ryhmän läpi. Siten kasvava vesiliukoisuuden järjestys näille on seuraava: LiOH

OH ^- on pieni anioni, ja kun kationista tulee tilavampi, kidehila heikkenee energisesti.

Toisaalta maa-alkalimetallit muodostavat vähemmän liukoisia hydroksideja korkeampien positiivisten varaustensa vuoksi. Tämä johtuu siitä, että M ²⁺ houkuttelee OH: ta ^- voimakkaammin kuin M ⁺. Samoin sen kationit ovat pienempiä ja sen vuoksi kooltaan vähemmän epätasaisia ​​OH ^{- suhteen}.

Tämän seurauksena on kokeellinen näyttö siitä, että NaOH on paljon emäksisempi kuin Ca (OH) ₂. Samaa päättelyä voidaan soveltaa muihin hydroksideihin, joko siirtymämetallien tai p-lohkon metallien (Al, Pb, Te jne.) Kohdalla.

Lisäksi mitä pienempi ja suurempi ionisäde ja M ^+: n positiivinen varaus, sitä pienempi on hydroksidin ioniominaisuus, toisin sanoen ne, joilla on erittäin suuret varaustiheydet. Esimerkki tästä tapahtuu berylliumhydroksidilla, Be (OH) ₂. Be ²⁺ on hyvin pieni kationi ja sen kaksiarvoinen varaus tekee siitä sähköisesti erittäin tiheän.

Amphotericism

M (OH) _2- hydroksidit reagoivat happojen kanssa muodostaen vesipitoisen kompleksin, ts. M ⁺ päätyy vesimolekyylien ympäröimään. On kuitenkin rajoitettu määrä hydroksideja, jotka voivat myös reagoida emästen kanssa. Näitä kutsutaan amfoteerisiksi hydroksidiksi.

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

M (OH) ₂ + OH ^- => M (OH) ₃ ^-

Mutta kuinka selvittää, onko hydroksidi amfoteerinen? Yksinkertaisen laboratoriokokeen kautta. Koska monet metallihydroksidit eivät liukene veteen, lisäämällä vahva emäs liuokseen, jossa on liuenneita M ⁺ -ioneja, esimerkiksi Al ³⁺, saostuu vastaava hydroksidi:

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

Mutta ylimäärällä OH ^- hydroksidi reagoi edelleen:

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

Tämän seurauksena ympäröivät vesimolekyylit solvoivat uuden negatiivisesti varautuneen kompleksin liuottamalla alumiinihydroksidin valkoisen kiinteän aineen. Ne hydroksidit, jotka pysyvät muuttumattomina ylimääräisen emäslisäyksen kanssa, eivät käyttäydy hapoina eivätkä siksi ole amfoteerisia.

rakenteet

Hydroksideilla voi olla kiteisiä rakenteita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin monien suolojen tai oksidien; jotkut yksinkertaiset ja toiset hyvin monimutkaisia. Lisäksi niissä, joissa ioniominaisuudet ovat vähentyneet, voi olla happisiltojen (HOM - O - MOH) yhdistämiä metallikeskuksia.

Ratkaisussa rakenteet ovat erilaisia. Vaikka hyvin liukoisten hydroksidien kohdalla riittää, että niitä pidetään veteen liuenneina ioneina, toisten osalta on tarpeen ottaa huomioon koordinaatiokemia.

Siten kukin M ⁺ -kationi voi koordinoida rajoitetun määrän lajeja. Kookkaammat se on, sitä suurempi määrä vettä tai OH molekyylien ^- sitoutuneena siihen. Tästä syntyy veteen (tai muuhun liuottimeen) liuenneiden monien metallien kuuluisa koordinaatioktaaedri: M (OH ₂) ₆ ^{+ n}, missä n on yhtä suuri kuin metallin positiivinen varaus.

Esimerkiksi Cr (OH) ₃ muodostaa oktaedrin. Miten? Ottaen huomioon yhdisteen, joista kolme vesimolekyylien on korvattu OH ^- anionien. Jos kaikki molekyylit korvattu OH: lla ^-, niin kompleksin negatiivinen varaus ja octahedral rakenne ^{3 - olisi saatu}. -3 maksu on seurausta kuuden negatiivisten varausten OH ^-.

Dehydraatioreaktio

Hydroksideja voidaan pitää "hydratoituneina oksideina". Heissä "vesi" on kuitenkin suorassa kosketuksessa M ^{+: n kanssa}; kun taas MO · nH ₂ O -hydraattisissa oksidissa vesimolekyylit ovat osa ulkoista koordinaatiopalloa (ne eivät ole lähellä metallia).

Nämä vesimolekyylit voidaan erottaa lämmittämällä hydroksidinäytettä:

M (OH) ₂ + Q (lämpö) => MO + H ₂ O

MO on metallioksidi, joka muodostuu hydroksidin dehydraation seurauksena. Esimerkki tästä reaktiosta on se, joka havaitaan, kun kuparihydroksidi, Cu (OH) _2, dehydratoidaan:

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

nimistö

Mikä on oikea tapa mainita hydroksidit? IUPAC ehdotti tätä varten kolme nimikkeistöä: perinteinen, kanta ja systemaattinen. On oikein käyttää mitä tahansa kolmesta, mutta joillekin hydroksideille voi olla sopivampaa tai käytännöllisempää mainita se tavalla tai toisella.

perinteinen

Perinteinen nimikkeistö on yksinkertaisesti lisätä jälkiliite –ico metallin korkeimpaan valenssiin; ja jälkiliite - joka alimpaan. Siten, esimerkiksi, jos metalli M on valenssit +3 ja +1, hydroksidi M (OH) ₃ on nimeltään hydroksidi (metalli nimi) ICO, kun taas hydroksi- dia MOH (metalli nimi) kantaa.

Metallin valenssin määrittämiseksi hydroksidissa tarkastellaan sulkeissa olevan OH: n jälkeen olevaa lukua. Siten M (OH) ₅ tarkoittaa, että metallin varaus tai valenssi on +5.

Tämän nimikkeistön päähaitta on kuitenkin, että se voi olla monimutkainen metalleille, joissa on enemmän kuin kaksi hapetustilaa (kuten kromi ja mangaani). Tällaisissa tapauksissa hyper- ja hypo-etuliitteitä käytetään korkeimman ja pienimmän valenssin osoittamiseen.

Siten, jos M sen sijaan, että niillä olisi vain valensseja +3 ja +1, siinä on myös +4 ja +2, niin sen hydroksidien nimet, joilla on suurin ja matala valenssi, ovat: hyperhydroksidi (metallinimi) ico ja hypohydroksidi (metalli nimi) karhu.

kalusto

Kaikista nimikkeistöistä tämä on yksinkertaisin. Tässä hydroksidin nimeä seuraa yksinkertaisesti sulkeissa olevan ja roomalaisin numeroin kirjoitetun metallin valenssi. Jälleen esimerkiksi M (OH) ₅: lle, varastonimikkeistösi olisi: (metallinimi) (V) hydroksidi. (V) tarkoittaa sitten (+5).

systemaattinen

Lopuksi systemaattiselle nimikkeistölle on ominaista kertoa etuliitteet (di-, tri-, tetra-, penta-, heksa-, jne.). Näitä etuliitteitä käytetään määrittämään sekä metalliatomien lukumäärä että OH ^- ionit. Tällä tavalla M (OH) ₅ nimitetään: (metallinimi) pentahydroksidiksi.

Tapauksessa Hg ₂ (OH) ₂, esimerkiksi, se olisi dimercuric dihydroksidi; yksi hydroksideista, joiden kemiallinen rakenne on ensi silmäyksellä monimutkainen.

Esimerkkejä hydroksideista

Joitakin esimerkkejä hydroksidista ja niitä vastaavista nimikkeistöistä ovat seuraavat:

-NaOH (natriumhydroksidi)

Natriumhydroksidin ulkonäkö

-Ca (OH) 2 (kalsiumhydroksidi)

Kalsiumhydroksidin ulkonäkö kiinteässä tilassa

-Fe (OH) _{3. (} rautahydroksidi; rauta (III) hydroksidi; tai rautatrihydroksidi)

-V (OH) _{5 (} pervanaadinen hydroksidi; vanadiini (V) hydroksidi; tai vanadiinipentahydroksidi).

-Sn (OH) _{4 (} Staniinihydroksidi; tina (IV) hydroksidi; tai tinatetrahydroksidi).

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

-Mn (OH) _{6 (} mangaanihydroksidi, mangaani (VI) hydroksidi tai mangaaniheksahydroksidi).

-AgOH (hopeahydroksidi, hopeahydroksidi tai hopeahydroksidi). Huomaa, että tällä yhdisteellä ei ole eroa kannan ja systemaattisen nimikkeistön välillä.

-Pb (OH) _{4 (} lyijyhydroksidi, lyijy (IV) hydroksidi tai lyijytetrahydroksidi).

-LiOP (litiumhydroksidi).

-Cd (OH) 2 (kadmiumhydroksidi)

-Ba (OH) _{2 (} bariumhydroksidi)

- kromihydroksidi

Viitteet

1. Kemia LibreTexts. Metallihydroksidien liukoisuus. Otettu: chem.libretexts.org
2. Clackamasin yhteisöopisto. (2011). Oppitunti 6: Happojen, emästen ja suolojen nimikkeistö. Ostettu: dl.clackamas.edu
3. Monimutkaiset ionit ja amfoterismi.. Ostettu: oneonta.edu
4. Fullchemistry. (14. tammikuuta 2013). Metallihydroksidit. Ostettu: quimica2013.wordpress.com
5. Esimerkien tietosanakirja (2017). hydroksidit Palautettu osoitteesta esimerkit.co
6. Castaños E. (9. elokuuta 2016). Formulaatio ja nimikkeistö: hydroksidit. Ostettu: lidiaconlaquimica.wordpress.com