Zdieľam:
Vlastnosti hydroxidov, názvoslovie a príklady
hydroxidy sú anorganické a ternárne zlúčeniny, ktoré pozostávajú z interakcie medzi katiónom kovu a funkčnou skupinou OH (hydroxidový anión, OH-). Väčšina z nich je iónového charakteru, aj keď môžu mať aj kovalentné väzby.
Napríklad hydroxid môže byť reprezentovaný ako elektrostatická interakcia medzi katiónom M+ a anión OH-, alebo ako kovalentná väzba cez väzbu M-OH (spodný obrázok). V prvej sa uvádza iónová väzba, zatiaľ čo v druhej kovalentnej väzbe. Táto skutočnosť závisí v podstate od kovu alebo katiónu M+, ako aj jeho náboj a iónový polomer.
Pretože väčšina z nich pochádza z kovov, je ekvivalentné uviesť ich ako hydroxidy kovov.
index
- 1 Ako sa tvoria?
- 2 Vlastnosti hydroxidov
- 2.1 Anion OH-
- 2.2 Iónický a základný charakter
- 2.3 Periodický trend
- 2.4 Amfotericizmus
- 2.5 Štruktúry
- 2.6 Dehydratačná reakcia
- 3 Nomenklatúra
- 3.1 Tradičné
- 3.2
- 3.3 Systematika
- 4 Príklady hydroxidov
- 5 Referencie
Ako sa tvoria?
Existujú dve hlavné syntetické cesty: reakciou zodpovedajúceho oxidu s vodou alebo so silnou bázou v kyslom prostredí:
MO + H2O => M (OH)2
MO + H+ + OH- => M (OH)2
Len tie oxidy kovov rozpustné vo vode reagujú priamo na hydroxid (prvá chemická rovnica). Iné sú nerozpustné a vyžadujú kyslé druhy, ktoré uvoľňujú M+, ktorý potom interaguje s OH- zo silných báz (druhá chemická rovnica).
Uvedené silné zásady sú však hydroxidy kovov NaOH, KOH a ďalšie skupiny alkalických kovov (LiOH, RbOH, CsOH). Sú to iónové zlúčeniny vysoko rozpustné vo vode, preto ich OH- sa môžu zúčastniť na chemických reakciách.
Na druhej strane existujú hydroxidy kovov, ktoré sú nerozpustné a sú teda veľmi slabé zásady. Aj niektoré z nich sú kyslé, ako je to v prípade kyseliny telurovej, Te (OH)6.
Hydroxid vytvára rovnováhu rozpustnosti okolo rozpúšťadla. Ak je to napríklad voda, potom sa zostatok vyjadruje takto:
M (OH)2 <=> M2+(ac) + OH-(Aq)
Kde (ac) znamená, že médium je vodné. Keď je tuhá látka nerozpustná, koncentrácia rozpusteného OH je malá alebo zanedbateľná. Z tohto dôvodu nerozpustné hydroxidy kovov nemôžu vytvárať roztoky ako zásadité ako hydroxid sodný.
Z vyššie uvedeného je možné odvodiť, že hydroxidy majú veľmi odlišné vlastnosti, spojené s chemickou štruktúrou a interakciami medzi kovom a OH. Hoci mnoho z nich je iónových, s rôznymi kryštalickými štruktúrami, iné na druhej strane predstavujú komplexné a neusporiadané polymérne štruktúry.
Vlastnosti hydroxidov
Anion OH-
Hydroxylový ión je atóm kyslíka kovalentne viazaný na vodík. To môže byť ľahko reprezentované ako OH-. Negatívny náboj sa nachádza na kyslíku, čo robí tento anión elektrón darujúcim druhom: bázou.
Ak je OH- daruje svoje elektróny vodíku, tvorí sa molekula H2O. Môžete tiež darovať svoje elektróny na pozitívne nabité druhy: ako kovové centrá M+. Koordinačný komplex je teda tvorený prostredníctvom datového spojenia M-OH (kyslík prispieva dvojicou elektrónov).
Aby sa to však stalo, musí byť kyslík schopný účinne koordinovať s kovom, inak budú mať interakcie medzi M a OH značený iónový charakter (M+ OH-). Keďže hydroxylový ión je rovnaký vo všetkých hydroxidoch, rozdiel medzi nimi potom leží v katióne, ktorý ho sprevádza..
Pretože tento katión môže pochádzať z akéhokoľvek kovu v periodickej tabuľke (skupiny 1, 2, 13, 14, 15, 16 alebo z prechodných kovov), vlastnosti takýchto hydroxidov sa značne líšia, hoci všetky z nich uvažujú spoločných aspektov.
Iónový a základný charakter
V hydroxidoch, hoci majú koordinačné väzby, majú latentný iónový charakter. V niektorých, ako je napríklad NaOH, sú jeho ióny súčasťou kryštalickej siete tvorenej katiónmi Na.+ a anióny OH- v pomere 1: 1; to znamená pre každý Na ión+ existuje OH ión- náprotivok.
V závislosti od zaťaženia kovu bude viac alebo menej OH aniónov- okolo neho. Napríklad pre kovový katión M2+ budú tu dve OH ióny- interakcia s ním: M (OH)2, čo je načrtnuté ako HO- M2+ OH-. Rovnako ako pri kovoch M3+ a s ďalšími pozitívnymi poplatkami (hoci zriedkavo presahujú 3+).
Tento iónový charakter je zodpovedný za mnohé fyzikálne vlastnosti, ako sú teploty topenia a varu. Tie sú vysoké, čo odráža elektrostatické sily, ktoré pôsobia v kryštálovej mriežke. Taktiež, keď sú hydroxidy rozpustené alebo roztavené, môžu viesť elektrický prúd v dôsledku mobility ich iónov.
Avšak nie všetky hydroxidy majú rovnaké kryštalické siete. Tie s najstabilnejšími budú menej pravdepodobné, že sa rozpustia v polárnych rozpúšťadlách, ako je voda. Ako všeobecné pravidlo platí, že čím viac sú polomery iónov M odlišné+ a OH-, rozpustnejší bude rovnaký.
Periodický trend
Vyššie uvedené vysvetľuje, prečo sa zvyšuje rozpustnosť hydroxidov alkalických kovov s klesajúcou skupinou. Zvyšujúce sa poradie rozpustnosti vo vode je teda nasledovné: LiOH OH- je malý anión, a keďže sa katión stáva objemnejším, kryštálová mriežka energeticky silne oslabuje. Na druhej strane, kovy alkalických zemín tvoria menej rozpustné hydroxidy kvôli ich vyšším kladným nábojom. Je to preto, že M2+ To priťahuje OHs silnejšie- v porovnaní s M+. Podobne, jeho katióny sú menšie, a preto majú menšiu veľkosť vzhľadom na OH-. Výsledkom je experimentálny dôkaz, že NaOH je oveľa bázickejší ako Ca (OH)2. Rovnaká úvaha môže byť použitá pre iné hydroxidy, či už pre prechodné kovy, alebo pre p-blokové kovy (Al, Pb, Te, atď.).. Čím menší a väčší je iónový polomer a kladný náboj M+, iónový charakter hydroxidu bude nižší, inými slovami, tie, ktoré majú veľmi vysoké hustoty zaťaženia. Príkladom toho je hydroxid berylnatý, Be (OH)2. Byť2+ Je to veľmi malý katión a jeho dvojmocný náboj ho robí elektricky veľmi hustým. Hydroxidy M (OH)2 reagujú s kyselinami za vzniku aquokomplexu, to znamená M+ Končí obklopený molekulami vody. Existuje však obmedzený počet hydroxidov, ktoré môžu tiež reagovať so zásadami. Tieto sú známe ako amfoterné hydroxidy. Amfoterné hydroxidy reagujú s kyselinami aj zásadami. Druhá situácia môže byť reprezentovaná nasledujúcou chemickou rovnicou: M (OH)2 + OH- => M (OH)3- Ale ako zistiť, či je hydroxid amfoterný? Prostredníctvom jednoduchého laboratórneho experimentu. Pretože mnohé hydroxidy kovov sú nerozpustné vo vode, pridaním silnej bázy do roztoku s iónmi M+ rozpustené, napríklad Al3+, vyzráža zodpovedajúci hydroxid: na3+(ac) + 3OH-(ac) => Al (OH)3(S) Ale s nadbytkom OH- hydroxid pokračuje v reakcii: Al (OH)3(s) + OH- => Al (OH)4-(Aq) Výsledkom je, že nový záporne nabitý komplex je solvatovaný okolitými molekulami vody a rozpúšťa bielu pevnú látku hydroxidu hlinitého. Hydroxidy, ktoré zostávajú nezmenené pridaním extra bázy, sa nechovajú ako kyseliny, a preto nie sú amfotérne. Hydroxidy môžu mať kryštalické štruktúry podobné tým, ktoré majú mnohé soli alebo oxidy; niektoré jednoduché a iné veľmi zložité. Okrem toho tie, kde dochádza k poklesu iónového charakteru, môžu predstavovať kovové centrá spojené kyslíkovými mostíkmi (HOM-O-MOH). V riešení sú štruktúry odlišné. Hoci pre veľmi rozpustné hydroxidy stačí ich považovať za ióny rozpustené vo vode, pre iné je potrebné vziať do úvahy koordinačnú chémiu. Takže každý katión M+ Môže byť koordinovaný na obmedzený počet druhov. Čím je objemnejší, tým väčší je počet molekúl vody alebo OH- s ním. Z tohto dôvodu slávny oktaedron koordinácie mnohých kovov rozpustených vo vode (alebo v akomkoľvek inom rozpúšťadle): M (OH2)6+n, pričom n sa rovná kladnému náboju kovu. Cr (OH)3, Napríklad skutočne tvorí oktaedrón. Ako? S ohľadom na zlúčeninu ako [Cr (OH2)3(OH)3], z ktorých tri molekuly vody sú nahradené aniónmi OH-. Ak boli všetky molekuly nahradené OH-, potom sa získa komplex negatívneho náboja a oktaedrálnej štruktúry [Cr (OH)6]3-. Náboj -3 je výsledkom šiestich záporných nábojov OH-. Hydroxidy sa môžu považovať za "hydratované oxidy". Avšak v nich "voda" je v priamom kontakte s M+; zatiaľ čo v hydratovaných oxidoch MO · nH2Alebo molekuly vody sú súčasťou vonkajšej koordinačnej sféry (nie sú v blízkosti kovu). Uvedené molekuly vody sa môžu extrahovať zahrievaním vzorky hydroxidu: M (OH)2 + Q (teplo) => MO + H2O MO je oxid kovu vytvorený ako výsledok dehydratácie hydroxidu. Príkladom tejto reakcie je reakcia pozorovaná pri dehydratácii hydroxidu meďnatého, Cu (OH)2: Cu (OH)2 (modrá) + Q => CuO (čierna) + H2O Aký je správny spôsob, ako spomenúť hydroxidy? IUPAC navrhla na tento účel tri nomenklatúry: tradičné, skladové a systematické. Je správne použiť ktorýkoľvek z týchto troch, pre niektoré hydroxidy však môže byť vhodnejšie alebo praktickejšie to spomenúť.. Tradičná nomenklatúra spočíva jednoducho v pridaní prípony -ico k najvyššej valencii, ktorú predstavuje kov; a prípona -oso na najnižšiu. Napríklad, ak má kov M valencie +3 a +1, hydroxid M (OH)3 bude sa nazývať hydroxid (názov kovu)ico, zatiaľ čo hydroxid MOH (názov kovu)medveď. Na určenie valencie kovu v hydroxidu stačí pozorovať číslo za OH uzavreté v zátvorkách. M (OH)5 znamená, že kov má náboj alebo valenciu +5. Hlavnou nevýhodou tejto nomenklatúry je však to, že to môže byť komplikované pre kovy s viac ako dvoma oxidačnými stavmi (ako s chrómom a mangánom). Pre tieto prípady sa hyper- a hypo- prefixy používajú na označenie najvyšších a najnižších mocností.. Ak teda M namiesto toho, aby mal len valencie +3 a +1, má tiež +4 a +2, potom názvy jeho hydroxidov vyšších a nižších mocností sú: hydroxid hyper-(názov kovu)ico, a hydroxid čkanie(názov kovu)medveď. Zo všetkých názvov je to najjednoduchšie. Názov hydroxidu je nasledovaný jednoducho valenciou kovu uzavretou v zátvorkách a napísanou rímskymi číslicami. Opäť pre M (OH)5, napríklad, jej skladová nomenklatúra by bola: hydroxid (názov kovu) (V). (V) označuje potom (+5). Nakoniec sa systematická nomenklatúra vyznačuje použitím multiplikátorových prefixov (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa- atď.). Tieto predpony sa používajú na určenie počtu atómov kovov a iónov OH-. Týmto spôsobom M (OH)5 Je pomenovaný ako: pentahydroxid (názov kovu). V prípade Hg2(OH)2, napríklad by to bol dimercurium dihydroxid; jeden z hydroxidov, ktorých chemická štruktúra je na prvý pohľad zložitá. Niektoré príklady hydroxidov a ich zodpovedajúce názvoslovia sú tie, ktoré nasledujú: -NaOH (hydroxid sodný) -Ca (OH) 2 (hydroxid vápenatý) -Fe (OH)3. (Hydroxid železitý; hydroxid železitý (III); alebo trihydroxid železitý) -V (OH)5 (Hydroxid pervanádu; hydroxid vanádu (V); alebo pentahydroxid vanádu). -Sn (OH)4 (Statický hydroxid; hydroxid cínu (IV); alebo tetrahydroxid cínu). -Ba (OH)2 (Hydroxid bárnatý alebo dihydroxid bárnatý). -Mn (OH)6 (Hydroxid manganičitý, hydroxid manganičitý (VI) alebo hexahydroxid manganatý). -AgOH (hydroxid strieborný, hydroxid strieborný alebo hydroxid strieborný). Všimnite si, že pre túto zlúčeninu neexistuje rozdiel medzi zásobami a systematickými názvami. -Pb (OH)4 (Hydroxid Plúmbico, hydroxid olovnatý (IV) alebo tetrahydroxid olovnatý). -LiOP (hydroxid lítny). -Cd (OH) 2 (hydroxid kademnatý) -Ba (OH)2 (Hydroxid bárnatý) -Hydroxid chrómovýamfoterita
štruktúry
Dehydratačná reakcia
názvoslovie
tradičné
sklad
systematika
Príklady hydroxidov
referencie