Jaga:
Hüdroksiidide omadused, nomenklatuur ja näited
The hüdroksiidid on anorgaanilised ja kolmepoolsed ühendid, mis koosnevad metalli katiooni ja OH funktsionaalse rühma (hüdroksiidanioon, OH) vahelisest interaktsioonist.-). Enamik neist on oma olemuselt ioonsed, kuigi neil võib olla ka kovalentseid sidemeid.
Näiteks võib hüdroksiidi kujutada kui elektrostaatilist interaktsiooni katiooni vahel+ ja OH anioon-, või kui kovalentne side M-OH sideme kaudu (alumine pilt). Esimesel juhul antakse ioonne side, samas teises teises kovalentne side. See fakt sõltub põhiliselt metallist või katioonist M+, samuti selle laeng ja ioonkiirus.
Kuna suur osa neist pärineb metallidest, on samaväärne mainida neid metallhüdroksiididena.
Indeks
- 1 Kuidas nad moodustuvad?
- 2 Hüdroksiidide omadused
- 2.1 Anioon OH-
- 2.2 Iooniline ja põhiline iseloom
- 2.3 Perioodiline suundumus
- 2.4 Amfoterism
- 2.5 Struktuurid
- 2.6 Dehüdratsioonireaktsioon
- 3 Nomenklatuur
- 3.1 Traditsiooniline
- 3.2 Varud
- 3.3 Süstemaatika
- 4 Hüdroksiidide näited
- 5 Viited
Kuidas nad moodustuvad?
On kaks peamist sünteetilist teed: vastava oksiidi reageerimisel veega või tugeva alusega happelises keskkonnas:
MO + H2O => M (OH)2
MO + H+ + OH- => M (OH)2
Ainult vees lahustuvad metalloksiidid reageerivad hüdroksiidi moodustumiseks otseselt (esimene keemiline võrrand). Teised on lahustumatud ja vajavad happelisi liike, mis vabastavad M+, mis seejärel suhtleb OH-ga- tugevatest alustest (teine keemiline võrrand).
Kuid nimetatud tugevad alused on metallhüdroksiidid NaOH, KOH ja teised leelismetallide rühma (LiOH, RbOH, CsOH). Need on vees hästi lahustuvad ioonsed ühendid, seega nende OH- võivad osaleda keemilistes reaktsioonides.
Teisest küljest eksisteerivad metallhüdroksiidid, mis on lahustumatud ja seega väga nõrgad alused. Isegi mõned neist on happelised, nagu see on telluurhappe, Te (OH) puhul.6.
Hüdroksiid tagab lahustuvuse tasakaalu ümbritseva lahustiga. Kui see on näiteks vesi, väljendatakse saldo järgmiselt:
M (OH)2 <=> M2+(ac) + OH-(ac)
Kui (ac) tähistab, et sööde on vesilahus. Kui tahke aine on lahustumatu, on lahustunud OH kontsentratsioon väike või tühine. Sel põhjusel ei saa lahustumatud metallhüdroksiidid tekitada lahuseid, mis on nii aluselised kui NaOH.
Ülaltoodust võib järeldada, et hüdroksiididel on väga erinevad omadused, mis on seotud keemilise struktuuri ja metalli ja OH vaheliste interaktsioonidega. Seega, kuigi paljud on ioonsed, varieeruvad erinevad kristallstruktuurid, teised aga esitlevad keerulisi ja korrastamata polümeerseid struktuure..
Hüdroksiidide omadused
Anion OH-
Hüdroksüülioon on hapnikuaatom, mis on kovalentselt seotud vesinikuga. Seega saab seda hõlpsasti esindada kui OH-. Negatiivne laeng paikneb hapnikul, muutes selle aniooniks elundi elektroni - aluse.
Kui OH- annetab oma elektronid vesinikule, moodustub H molekul2O. Sa võid ka oma elektronid annetada positiivselt laetud liikidele: nagu metallikeskused M+. Seega moodustatakse koordinaatide kompleks läbi siduva lingi M-OH (hapnik soodustab elektronide paari).
Kuid selleks, et see juhtuks, peab hapnik olema võimeline metalliga tõhusalt kooskõlastama, vastasel juhul on M ja OH vaheline interaktsioon märgistatud ioonse iseloomuga (M+ OH-). Kuna hüdroksüülioon on kõigis hüdroksiidides ühesugune, siis on kõigi nende vahe selles olevas katioonis.
Samuti, kuna see katioon võib pärineda perioodilisest tabelist ükskõik millisest metallist (rühmad 1, 2, 13, 14, 15, 16 või siirdemetallidest), varieeruvad selliste hüdroksiidide omadused tohutult, kuigi kõik neist kaaluvad ühised aspektid.
Iooniline ja põhiline iseloom
Hüdroksiidides, kuigi neil on koordineerivad sidemed, on neil varjatud ioonne iseloom. Mõnedes, näiteks NaOH-s, on selle ioonid osa Na katioonide poolt moodustatud kristallvõrgust.+ ja anioonid OH- 1: 1 proportsioonides; see tähendab iga Na-iooni jaoks+ on OH-ioon- vastaspool.
Sõltuvalt metalli laadimisest on enam-vähem OH anioone- tema ümber. Näiteks metallilise katiooni M jaoks2+ seal on kaks OH iooni- suhtlevad sellega: M (OH)2, mida on kirjeldatud kui HO- M2+ OH-. Samamoodi juhtub metallidega M3+ ja teistega positiivsemad tasud (kuigi harva üle 3+).
See iooniline iseloom vastutab paljude füüsikaliste omaduste eest, nagu näiteks sulamis- ja keemispunktid. Need on suured, mis peegeldavad kristallvõrgus töötavaid elektrostaatilisi jõude. Samuti, kui hüdroksiidid on lahustunud või sulanud, võivad nad oma ioonide liikuvuse tõttu läbi viia elektrivoolu.
Kuid kõigil hüdroksiididel ei ole samu kristallvõrke. Kõige stabiilsemate omadega inimesed lahustuvad polaarsetes lahustites, näiteks vees, vähem tõenäoliselt. Üldjuhul on M-i ioonraadiusest erinevamad+ ja OH-, rohkem lahustuv on sama.
Perioodiline trend
Eespool selgitatakse, miks leelismetallide hüdroksiidide lahustuvus suureneb, kui rühm langeb. Seega on nende vees lahustuvuse järjekord järgmine: LiOH OH- on väike anioon ja katioon muutub mahukamaks, kristallvõre nõrgeneb energiliselt. Teisest küljest moodustavad leelismuldmetallid nende suuremate positiivsete laengute tõttu vähem lahustuvaid hüdroksiide. Seda seetõttu, et M2+ See meelitab OH-sid tugevamalt- võrreldes M-ga+. Samuti on selle katioonid väiksemad ja seega väiksemad kui OH-i suhtes-. Selle tulemuseks on eksperimentaalsed tõendid selle kohta, et NaOH on palju aluselisem kui Ca (OH).2. Sama arutluskäiku võib kasutada ka teiste hüdroksiidide puhul, nii üleminekumetallide kui ka p-plokkmetallide (Al, Pb, Te jne) puhul.. Samuti on väiksem ja suurem ioonide raadius ja positiivne laeng M+, hüdroksiidi iooniline iseloom on madalam, teisisõnu, väga suure koormustihedusega. Selle näide on berülliumhüdroksiidi, Be (OH), puhul.2. Be2+ See on väga väike katioon ja selle kahevalentne laeng muudab selle elektriliselt väga tihedaks. Hüdroksiidid M (OH)2 nad reageerivad hapetega, moodustades vesikompleksi, st M+ See lõpeb veemolekulidega. Siiski on piiratud arv hüdroksiide, mis võivad reageerida ka alustega. Need on nn amfoteersed hüdroksiidid. Amfoteersed hüdroksiidid reageerivad nii hapete kui ka alustega. Teist olukorda võib kirjeldada järgmise keemilise võrrandiga: M (OH)2 + OH- => M (OH)3- Aga kuidas määrata, kas hüdroksiid on amfoteerne? Lihtsa laborikatse abil. Kuna paljud metallhüdroksiidid on vees lahustumatud, lisatakse M-ioonide lahusele tugev alus+ lahustunud, näiteks Al3+, sadestub vastav hüdroksiid: Al3+(ac) + 3OH-(ac) => Al (OH)3s) Kuid sellel on üleliigne OH- hüdroksiid reageerib jätkuvalt: Al (OH)3(s) + OH- => Al (OH)4-(ac) Selle tulemusena lahustub uus negatiivselt laetud kompleks ümbritsevate veemolekulidega, lahustades alumiiniumhüdroksiidi valge tahke aine. Need hüdroksiidid, mis jäävad ekstra aluse lisamisega muutumatuks, ei käitu nagu happed ja seetõttu ei ole nad amfoteersed. Hüdroksiididel võivad olla kristallilised struktuurid, mis on sarnased paljude soolade või oksiididega; mõned lihtsad ja teised väga keerulised. Lisaks võivad need, kus on ioonse iseloomu vähenemine, esitada hapnikusildadega ühendatud metallikeskusi (HOM-O-MOH).. Lahuses on struktuurid erinevad. Kuigi väga lahustuvate hüdroksiidide puhul on piisav, kui neid peetakse vees lahustatud ioonideks, teiste puhul on vaja arvesse võtta koordineerimiskeemiat. Seega iga kation M+ Seda saab koordineerida piiratud arvu liikidega. Mida mahukam see on, seda suurem on veemolekulide arv või OH- seotud temaga. Seetõttu on paljude metallide, mis on lahustatud vees (või mõnes muus lahustis), tuntud oktaeedri: M (OH)2)6+n, on n võrdne metalli positiivse laenguga. Cr (OH)3, Näiteks moodustab see tõepoolest oktaeedri. Kuidas? Arvestades ühendit kui [Cr (OH)2)3(OH)3], millest kolm veemolekuli on asendatud OH anioonidega-. Kui kõik molekulid asendati OH-ga-, siis saadakse negatiivse laengu ja oktaeedrilise struktuuri kompleks [Cr (OH)6]3-. Tasu -3 on OH-i kuue negatiivse laengu tulemus-. Hüdroksiide võib pidada "hüdreeritud oksiidideks". Kuid neis on "vesi" otseses kokkupuutes M-ga+; hüdraatunud oksiidides MO · nH2Või on veemolekulid osa välisest koordineerimissfäärist (nad ei ole metalli lähedal). Nimetatud veemolekule võib ekstraheerida hüdroksiidi proovi kuumutamisega: M (OH)2 + Q (soojus) => MO + H2O MO on hüdroksiidi dehüdratsiooni tulemusena moodustunud metallioksiid. Selle reaktsiooni näide on see, mida täheldati vaskhüdroksiidi dehüdreerimisel, Cu (OH)2: Cu (OH)2 (sinine) + Q => CuO (must) + H2O Mis on õige hüdroksiidide mainimine? IUPAC pakkus sel eesmärgil välja kolm nomenklatuuri: traditsiooniline, varude ja süstemaatiline. Siiski on õige kasutada mõnda neist kolmest, kuid mõne hüdroksiidi puhul võib olla mugavam või praktilisem mainida seda ühel või teisel viisil.. Traditsiooniline nomenklatuur seisneb lihtsalt sufiksi -ico lisamises kõrgeimale valentsile, mida metall annab; ja sufiksosäo madalaimale. Nii näiteks kui metallil M on valentsid +3 ja +1, siis hüdroksiid M (OH)3 seda nimetatakse hüdroksiidiks (metalli nimi)ico, MOH hüdroksiid (metalli nimi)kandma. Metallide valentsuse määramiseks hüdroksiidis on piisav, kui vaadelda numbrit pärast OH-d, mis on suletud sulgudes. Seega, M (OH)5 tähendab, et metallil on tasu või valentsus +5. Selle nomenklatuuri peamine puudus on aga see, et see võib olla keerulisem metallide puhul, millel on rohkem kui kaks oksüdatsioonitingimust (nagu kroom ja mangaan). Sellistel juhtudel kasutatakse hüper- ja hüpo- prefikseid kõrgeima ja madalaima valentside tähistamiseks.. Seega, kui M asemel on ainult valentsid +3 ja +1, on sellel ka +4 ja +2, siis kõrgema ja madalama valentsiga hüdroksiidide nimed on: hüdroksiid hüper(metalli nimi)ico, ja hüdroksiid hüpoglükeemia(metalli nimi)kandma. Kõigist nomenklatuuridest on see kõige lihtsam. Siin järgneb hüdroksiidi nimetusele lihtsalt metallide valents, mis on suletud sulgudes ja kirjutatud rooma numbritega. Jällegi M (OH) jaoks5, näiteks oleks selle varude nomenklatuur: hüdroksiid (metalli nimi) (V). (V) tähistab siis (+5). Lõpuks iseloomustab süstemaatilist nomenklatuuri kordaja prefikside (di-, tri-, tetra-, penta-, heksa- jne) kasutamine. Neid eesliiteid kasutatakse nii metallide kui ka OH ioonide arvu määramiseks-. Sel moel M (OH)5 Seda nimetatakse pentahüdroksiidiks (metalli nimi). Hg puhul2(OH)2, näiteks oleks see dimerkuriumdihüdroksiid; üks hüdroksiididest, mille keemiline struktuur on esmapilgul keeruline. Mõned hüdroksiidide näited ja nende vastavad nomenklatuurid on järgmised: -NaOH (naatriumhüdroksiid) -Ca (OH) 2 (kaltsiumhüdroksiid) -Fe (OH)3. (Raudhüdroksiid; raudhüdroksiid (III); või raud trihüdroksiid) -V (OH)5 (Pervanadiinhüdroksiid; vanadiinhüdroksiid (V); või vanadiinpentahüdroksiid). -Sn (OH)4 (Staatiline hüdroksiid; tinahüdroksiid (IV); või tina tetrahüdroksiid). -Ba (OH)2 (Baariumhüdroksiid või baariumdihüdroksiid). -Mn (OH)6 (Mangaanhüdroksiid, mangaanhüdroksiid (VI) või mangaanheksahüdroksiid) \ t. -AgOH (hõbeda hüdroksiid, hõbehüdroksiid või hõbeda hüdroksiid). Pange tähele, et selle ühendi puhul ei eristata varusid ja süstemaatilisi nomenklatuure. -Pb (OH)4 (Plúmbico hüdroksiid, plii hüdroksiid (IV) või plii tetrahüdroksiid) \ t. -LiOP (liitiumhüdroksiid). -Cd (OH) 2 (kaadmiumhüdroksiid) -Ba (OH)2 (Baariumhüdroksiid) -KroomhüdroksiidAnfoterismo
Struktuurid
Dehüdratsiooni reaktsioon
Nomenklatuur
Traditsiooniline
Varud
Süstemaatika
Hüdroksiidide näited
Viited