Дял:
Хидроксидни свойства, номенклатура и примери
на хидроксиди са неорганични и трикомпонентни съединения, които се състоят от взаимодействието между метален катион и ОН функционална група (хидроксиден анион, ОН-). Повечето от тях са йонни по природа, въпреки че могат да имат и ковалентни връзки.
Например, хидроксид може да бъде представен като електростатично взаимодействие между М катиона+ и ОН анион-, или като ковалентна връзка чрез М-ОН връзка (долно изображение). В първата е дадена йонната връзка, а във втората - ковалентната връзка. Този факт зависи основно от метала или катиона М+, както и неговия заряд и йонния радиус.
Тъй като голяма част от тях идват от метали, еквивалентно е да се споменат като метални хидроксиди.
индекс
- 1 Как се формират?
- 2 Свойства на хидроксиди
- 2.1 Анион ОН-
- 2.2 Йонийски и основен характер
- 2.3 Периодична тенденция
- 2.4 Амфотеризъм
- 2.5 Конструкции
- 2.6 Реакция на дехидратация
- 3 Номенклатура
- 3.1 Традиционен
- 3.2 Запас
- 3.3 Систематика
- 4 Примери за хидроксиди
- 5 Препратки
Как се формират?
Има два основни начина на синтез: чрез взаимодействие на съответния оксид с вода или със силна основа в кисела среда:
MO + H2O => M (OH)2
MO + H+ + OH- => M (OH)2
Само тези метални оксиди, разтворими във вода, реагират директно, за да образуват хидроксида (първото химическо уравнение). Други са неразтворими и изискват киселинни видове, които освобождават М+, който след това взаимодейства с ОН- от силни бази (второ химично уравнение).
Обаче, споменатите силни основи са метални хидроксиди NaOH, КОН и други от групата на алкалните метали (LiOH, RbOH, CsOH). Това са йонни съединения, силно разтворими във вода, следователно, техните OH- са свободни да участват в химични реакции.
От друга страна, съществуват метални хидроксиди, които са неразтворими и следователно са много слаби основи. Дори някои от тях са кисели, какъвто е случаят с телуриновата киселина, Te (OH)6.
Хидроксидът създава баланс на разтворимост с разтворителя около него. Ако е вода, например, тогава балансът се изразява, както следва:
M (OH)2 <=> М2+(ac) + OH-(Воден)
Където (ac) означава, че средата е водна. Когато твърдото вещество е неразтворимо, концентрацията на разтворения ОН е малка или незначителна. Поради тази причина неразтворимите метални хидроксиди не могат да генерират разтвори като основни, като тези на NaOH.
От горното може да се заключи, че хидроксидите проявяват много различни свойства, свързани с химическата структура и взаимодействията между метала и ОН. Така, въпреки че много от тях са йонни, с различни кристални структури, други от друга страна представляват сложни и неупотребени полимерни структури.
Свойства на хидроксиди
Anion OH-
Хидроксилният йон е кислороден атом, ковалентно свързан с водород. По този начин, това може лесно да бъде представено като ОН-. Отрицателният заряд е разположен върху кислорода, което прави този анион един вид дарител на електрони: база.
Ако OH- дарява електроните си на водород, образува се молекула Н2О. Можете също да дарите електроните си на положително заредени видове: като метални центрове М+. По този начин се образува координационен комплекс чрез Dative Link M-OH (кислородът допринася за двойката електрони).
Обаче, за да се случи това, кислородът трябва да може да се координира ефективно с метала, в противен случай взаимодействията между М и ОН ще имат значителен йонен характер (М).+ OH-). Тъй като хидроксилният йон е един и същ във всички хидроксиди, разликата между тях е в катиона, който го придружава..
Също така, тъй като този катион може да идва от който и да е метал в периодичната таблица (групи 1, 2, 13, 14, 15, 16 или от преходните метали), свойствата на такива хидроксиди варират значително, въпреки че всички те се разглеждат някои общи аспекти.
Йонийски и основен характер
В хидроксидите, въпреки че имат координационни връзки, те имат латентен йонен характер. В някои от тях, като NaOH, нейните йони са част от кристална мрежа, образувана от Na катиони.+ и аниони OH- в пропорции 1: 1; т.е. за всеки Na-йон+ има ОН йон- двойник.
В зависимост от металното натоварване ще има повече или по-малко ОН аниони- около него. Например за метален катион М2+ ще има два ОН йона- взаимодейства с него: M (OH)2, това, което е очертано като HO- М2+ OH-. По същия начин се случва с метали М3+ и с други положителни такси (макар и рядко надвишаващи 3+).
Този йонни характер е отговорен за много от физическите свойства, като точки на топене и кипене. Те са високи, което отразява електростатичните сили, които работят в кристалната решетка. Също така, когато хидроксидите се разтворят или стопят, те могат да провеждат електрически ток поради подвижността на техните йони.
Обаче, не всички хидроксиди имат еднакви кристални мрежи. Онези с най-стабилни ще бъдат по-малко склонни да се разтварят в полярни разтворители като вода. Като общо правило, колкото по-различни са йонните радиуси на M+ и ОН-, по-разтворим ще бъде същият.
Периодичен тренд
Горното обяснява защо разтворимостта на хидроксидите на алкалните метали се увеличава с настъпването на групата. По този начин нарастващият ред на разтворимостите във вода за тях е следният: LiOH ОН- е малък анион и тъй като катионът става по-обемна, кристалната решетка енергично отслабва. От друга страна, алкалоземните метали образуват по-малко разтворими хидроксиди поради по-високите си положителни заряди. Това е така, защото М2+ Той привлича по-силно ОХ- в сравнение с М+. По същия начин, нейните катиони са по-малки и следователно по-малко неравномерни по отношение на ОН-. Резултатът от това е експерименталното доказателство, че NaOH е много по-основен от Ca (OH)2. Същото разсъждение може да се приложи и за други хидроксиди, както за тези на преходните метали, така и за тези на p-block метали (Al, Pb, Te и др.). Също така по-малкият и по-голям йонният радиус и положителният заряд на М+, йонният характер на хидроксида ще бъде по-нисък, с други думи, тези с много висока плътност на натоварване. Пример за това се случва с берилиев хидроксид, Be (OH)2. The Be2+ Това е много малък катион и неговият двувалентен заряд го прави електрически много плътен. Хидроксидите M (OH)2 те реагират с киселините, за да образуват аквакомплекс, т.е. М+ Той завършва заобиколен от водни молекули. Обаче има ограничен брой хидроксиди, които също могат да реагират с основите. Това са известни като амфотерни хидроксиди. Амфотерните хидроксиди реагират както с киселини, така и с основи. Втората ситуация може да бъде представена чрез следното химическо уравнение: M (OH)2 + OH- => M (OH)3- Но как да определим дали хидроксидът е амфотерен? Чрез обикновен лабораторен експеримент. Тъй като много метални хидроксиди са неразтворими във вода, чрез добавяне на силна основа към разтвор с М йони+ разтворен, например, Al3+, ще утаи съответния хидроксид: към3+(ас) + ЗОН-(ac) => Al (OH)3(S) Но с излишък от ОН- хидроксидът продължава да реагира: Al (OH)3(s) + OH- => Al (OH)4-(Воден) В резултат на това новият отрицателно зареден комплекс е солватиран от околните водни молекули, разтваряйки бялото твърдо вещество от алуминиев хидроксид. Тези хидроксиди, които остават непроменени с добавянето на допълнителна основа, не се държат като киселини и следователно не са амфотерни. Хидроксидите могат да имат кристални структури, подобни на тези на много соли или оксиди; някои прости, а други много сложни. В допълнение, тези, в които има намаляване на йонния характер, могат да представляват метални центрове, свързани с кислородни мостове (HOM-O-MOH). В решението структурите са различни. Въпреки че за много разтворими хидроксиди е достатъчно да ги считаме за йони, разтворени във вода, за други е необходимо да се вземе предвид координационната химия.. Така, всеки катион М+ Тя може да се координира с ограничен брой видове. Колкото е по-обемно, толкова по-голям е броят на водните молекули или ОН- свързан с него. Оттук и известният октаедър на координацията на много метали, разтворени във вода (или във всеки друг разтворител): М (ОН2)6+п, като е равен на положителния заряд на метала. The Cr (OH)3, Например, той наистина образува октаедър. Как? Като се има предвид съединението като [Cr (OH2)3(ОН)3], от които три от водните молекули са заменени с ОН аниони-. Ако всички молекули са заместени с ОН-, тогава ще се получи комплексът от отрицателна заряда и октаедрична структура [Cr (OH)]6]3-. Зарядът -3 е резултат от шестте отрицателни заряда на ОН-. Хидроксидите могат да се считат за "хидратирани оксиди". В тях обаче "водата" е в пряк контакт с М+; докато в хидратираните оксиди MO · nH2Или, водните молекули са част от външна координационна сфера (те не са близо до метала). Споменатите водни молекули могат да бъдат извлечени чрез нагряване на проба от хидроксид: M (OH)2 + Q (топлина) => MO + H2О МО е метален оксид, образуван в резултат на дехидратиране на хидроксида. Пример за тази реакция е наблюдаваната при дехидратирането на меден хидроксид, Cu (OH)2: Cu (OH)2 (синьо) + Q => CuO (черно) + H2О Какъв е правилният начин да се споменат хидроксидите? За тази цел IUPAC предложи три номенклатури: традиционни, запаси и систематични. Правилно е да се използва някой от трите, но за някои хидроксиди може да е по-удобно или практично да се споменава по един или друг начин.. Традиционната номенклатура се състои просто в добавяне на суфикс -ico към най-високата валентност, която металът представя; и наставка -oso до най-ниската. Така например, ако металът М има валенции +3 и +1, хидроксидът М (ОН)3 ще се нарича хидроксид (име на метала)ICO, докато МО хидроксид (име на метала)нося. За да се определи валентността на метала в хидроксида, достатъчно е да се наблюдава числото след ОН, затворено в скоби. Така M (OH)5 означава, че металът има заряд или валентност от +5. Основният недостатък на тази номенклатура обаче е, че той може да бъде сложен за метали с повече от две окислителни състояния (както с хром и манган). За такива случаи хипер- и хипо-префиксите се използват за означаване на най-високите и най-ниските валентности.. Така, ако М вместо да има само валенции +3 и +1, то също има +4 и +2, тогава имената на неговите хидроксиди с по-високи и по-ниски валентности са: хидроксид хипер-(име на метала)ICO, и хидроксид хълцане(име на метала)нося. От всички номенклатури това е най-простото. Тук името на хидроксида е последвано просто от валентността на метала, затворена в скоби и написана с римски цифри. Отново за M (OH)5, например, неговата стокова номенклатура ще бъде: хидроксид (име на метал) (V). (V) означава след това (+5). Накрая, систематичната номенклатура се характеризира с прибягване до префикси на множители (ди-, три-, тетра-, пента-, хекса- и т.н.). Тези префикси се използват, за да се уточнят както броя на металните атоми, така и на OH-йони-. По този начин M (OH)5 Нарича се като: пентахидроксид (име на метал). В случая на Hg2(ОН)2, например, би било димеркуриев дихидроксид; един от хидроксидите, чиято химична структура е сложна на пръв поглед. Някои примери за хидроксиди и съответните им номенклатури са следните: -NaOH (натриев хидроксид) -Са (ОН) 2 (калциев хидроксид) -Fe (OH)3. (Железен хидроксид; железен хидроксид (III); или железен трихидроксид) -V (OH)5 (Pervanadic hydroxide; ванадиев хидроксид (V); или ванадиев пентахидроксид). -Sn (OH)4 (Статичен хидроксид; калаен хидроксид (IV); или калаен тетрахидроксид). -Ba (OH)2 (Бариев хидроксид или бариев дихидроксид). -Mn (OH)6 (Манганов хидроксид, манганов хидроксид (VI) или манганов хексахидроксид). -AgOH (сребърен хидроксид, сребърен хидроксид или сребърен хидроксид). Отбележете, че за това съединение няма разлика между запаси и систематични номенклатури. -Pb (OH)4 (Plúmbico hydroxide, оловен хидроксид (IV) или оловен тетрахидроксид). -LiOP (литиев хидроксид). -Cd (OH) 2 (кадмиев хидроксид) -Ba (OH)2 (Бариев хидроксид) -Хромов хидроксидамфотерност
структури
Реакция на дехидратация
номенклатура
традиционен
наличност
систематика
Примери за хидроксиди
препратки