Hydroxiden

Wat zijn hydroxiden?

De Hydroxiden Het zijn anorganische en ternaire verbindingen die bestaan ​​uit de interactie tussen een metaalkation en de functionele groep OH (Hydroxide Anion, OH^-)). De meeste van hen zijn van ionische aard, hoewel ze ook covalente banden kunnen hebben.

Een hydroxide kan bijvoorbeeld worden weergegeven als elektrostatische interactie tussen kation M⁺ en anion oh^-, of als de covalente unie via de M-OH-link (lagere afbeelding). In de eerste wordt de ionische binding gegeven, terwijl in de tweede de covalent. Dit feit hangt in wezen af ​​van metaal of cation⁺, evenals zijn lading- en ionenradio.

Hydroxide representatie. Bron: Gabriel Bolívar

Omdat veel van hen uit metalen komen, is het gelijkwaardig om ze te noemen als metaalhydroxiden.

Hoe worden hydroxiden gevormd?

Er zijn twee belangrijkste synthetische routes: door reactie van het overeenkomstige oxide met het water, of met een sterke basis in een zuur medium:

MO + H₂O => m (oh)₂

MO + H⁺ + Oh^- => M (oh)₂

Alleen die in water oplosbare metaaloxiden reageren direct om hydroxide te vormen (eerste chemische vergelijking). Anderen zijn onoplosbaar en vereisen zure soorten die M afgeven⁺, die vervolgens interactie heeft met de OH^- van sterke basen (tweede chemische vergelijking).

Deze sterke bases zijn echter NaOH, KOH en anderen uit de alkalische metalen (LIOH, RBOH, CSOH) metaalhydroxiden (CSOH). Dit zijn sterk oplosbare ionische verbindingen in water, daarom hun oh^- Ze zijn vrij om deel te nemen aan chemische reacties.

Aan de andere kant zijn er onoplosbare metaalhydroxiden en bijgevolg zijn het zeer zwakke bases. Zelfs sommigen van hen zijn zuur, zoals het geval is bij tellurinezuur, TE (OH)₆.

Hydroxide stelt een oplosbaarheidsaldo vast met het oplosmiddel eromheen. Als het bijvoorbeeld water is, wordt het evenwicht als volgt uitgedrukt:

M (oh)₂ M²⁺(AC) + OH^-(AC)

Waar (AC) aangeeft dat het medium waterig is. Wanneer de vaste stof onoplosbaar is, is OH -opgeloste concentratie klein of verachtelijk. Om deze reden kunnen onoplosbare metaalhydroxiden geen oplossingen genereren zo eenvoudig als NaOH.

Uit het bovenstaande kan worden afgeleid dat hydroxiden zeer verschillende eigenschappen vertonen, gekoppeld aan de chemische structuur en de interacties tussen metaal en OH. Dus hoewel velen ionisch zijn, met gevarieerde kristallijne structuren, hebben anderen in plaats daarvan complexe en rommelige polymere structuren.

Hydroxide -eigenschappen

Oh anion^-

Hydroxylion is een zuurstofatoom gekoppeld aan een waterstof. Dit kan dus gemakkelijk worden weergegeven als oh^-. De negatieve belasting bevindt zich op zuurstof, waardoor dit anion een soort donor van elektronen is: een basis.

Als oh^- Zijn elektronen naar een waterstof gedaan, een H -molecuul wordt gevormd₂OF. U kunt uw elektronen ook doneren aan positieve laadsoorten: als metaalcentra m⁺. Aldus wordt een coördinatiecomplex gevormd via de M-OH-dative-link (zuurstof biedt het paar elektronen).

Om dit te laten gebeuren, moet zuurstof echter efficiënt kunnen coördineren met metaal, anders zullen interacties tussen M en OH een duidelijk ionisch karakter hebben (m⁺ Oh^-)).

Kan u van dienst zijn: Volumetrische pipet: kenmerken, gebruik, kalibratie en fouten

Aangezien het hydroxylion in alle hydroxiden hetzelfde is, ligt het verschil tussen ze allemaal in het kation dat erbij hoort.

Evenzo, omdat dit kation kan komen van elk metaal uit de periodieke tabel (groepen 1, 2, 14, 15, 16 of de overgangsmetalen), variëren de eigenschappen van dergelijke hydroxiden sterk, hoewel iedereen in gemeenschappelijke aspecten overweegt.

Ionisch en basiskarakter

Hydroxiden, hoewel ze coördinatiekoppelingen hebben, hebben een latent ionisch karakter. In sommigen, zoals NaOH, maken de ionen deel uit van een kristallijn netwerk dat is samengesteld door na -kationen⁺ en oh anionen^- in verhoudingen 1: 1; dat wil zeggen voor elk na -ion⁺ Er is een oh -ion^- tegenhanger.

Afhankelijk van de metalen belasting, zullen er min of meer oh anionen zijn^- eromheen. Bijvoorbeeld voor een metalen kation m²⁺ Er zullen twee oh ionen zijn^- Interactie met hem: m (oh)₂, Wat is schetsen zoals ho^- M²⁺ Oh^-.

Op dezelfde manier gebeurt het met metalen m³⁺ en met andere meer positieve ladingen (hoewel ze zelden 3+ overschrijden).

Dit ionische karakter is verantwoordelijk voor veel van de fysieke eigenschappen, zoals fusie- en kookpunten. Deze zijn hoog, wat de elektrostatische krachten weerspiegelt die binnen het kristallijne netwerk werken. Wanneer hydroxiden worden opgelost of gesmolten, kunnen ze ook elektrische stroom leiden vanwege de mobiliteit van hun ionen.

Niet alle hydroxiden hebben echter dezelfde kristallijne netwerken. Degenen met de meest stabiele, zullen minder vatbaar zijn om op te lossen in polaire oplosmiddelen zoals water. Als algemene regel, hoe meer ongelijksoort de ionische radio's van M⁺ en oh^-, meer oplosbaar zal hetzelfde zijn.

Periodieke trend

Het bovenstaande verklaart waarom de oplosbaarheid van alkalische metaalhydroxiden toeneemt naarmate de groep afdaalt. De groeiende orde van oplosbaarheid in water hiervoor is dus als volgt: LIOH

OH^- Het is een klein anion, en naarmate het kation meer omvangrijk wordt, verzwakt het kristallijne netwerk de energie.

Aan de andere kant vormen alkalinotherrous -metalen minder oplosbare hydroxiden vanwege hun grootste positieve belastingen. Dit komt omdat m²⁺ Het trekt meer kracht aan voor de OH^- Vergeleken met m⁺. Evenzo zijn de kationen kleiner en daarom minder ongelijk in grootte in vergelijking met OH^-.

Het resultaat hiervan is het experimentele bewijs dat NaOH veel eenvoudiger is dan CA (OH)₂. Dezelfde redenering kan worden toegepast op andere hydroxiden, hetzij voor die van overgangsmetalen, hetzij voor die van het P -blok (AL, PB, TE, enz.)).

Ook, hoe kleiner en groot de ionische straal en de positieve belasting van m⁺, Minor zal het ionische karakter van hydroxide zijn, met andere woorden, die met zeer hoge belastingsdichtheden. Een voorbeeld hiervan gebeurt met berylhydroxide, be (oh)₂. Hij is²⁺ Het is een heel klein kation en de divalente belasting maakt het elektrisch erg dicht.

Anfoterisme

M Hydroxides (OH)₂ reageren met zuren om een ​​aquocomplex te vormen, dat wil zeggen m⁺ uiteinden omgeven door watermoleculen. Er is echter een beperkt aantal hydroxiden dat ook met de bases kan reageren. Dit zijn die die bekend staan ​​als amfoteros hydroxiden.

Kan u van dienst zijn: edelgassen: kenmerken, configuratie, reacties, gebruik

Anfoterhydroxiden reageren zowel met zuren als met basen. De tweede situatie kan worden weergegeven met de volgende chemische vergelijking:

M (oh)₂ + Oh^- => M (oh)₃^-

Maar hoe te bepalen of een hydroxide amfoter is? Door een eenvoudig laboratoriumexperiment. Omdat veel metalen hydroxiden onoplosbaar zijn in water, waardoor een sterke basis wordt toegevoegd aan een oplossing met mionen⁺ opgelost, bijvoorbeeld aan³⁺, Het zal de overeenkomstige hydroxide neerslaan:

Naar de³⁺(AC) + 3OH^-(AC) => ah (oh)₃(S)

Maar een teveel aan oh hebben^- Hydroxide blijft reageren:

AL (oh)₃(s) + oh^- => Al (oh)₄^-(AC)

Als gevolg hiervan wordt het nieuwe negatieve belastingcomplex opgelost door de omringende watermoleculen, waardoor de witte aluminiumhydroxide vaste stof wordt opgelost. Die hydroxiden die ongewijzigd blijven met de extra -base toevoeging gedragen zich niet als zuren en zijn daarom niet amfotisch.

Structuren

Hydroxiden kunnen kristallijne structuren hebben die vergelijkbaar zijn met die van vele zouten of oxiden; sommige eenvoudig, en anderen erg complex. Bovendien kunnen degenen waar een afname van het ionische karakter is dat metaalcentra verenigd is door zuurstofbruggen (hom-o-moh).

In oplossing zijn de structuren verschillend. Hoewel het voor zeer oplosbare hydroxiden voldoende is om ze te beschouwen als ionen opgelost in water, is het voor anderen noodzakelijk om rekening te houden met de coördinatiechemie.

Dus elk kation m⁺ Het kan worden gecoördineerd tot een beperkt aantal soorten. Hoe meer omvangrijk, hoe groter het aantal water- of OH -moleculen^- aan hem gekoppeld. Uit hier ontstaat de beroemde coördinatie -octaëder van vele metalen opgelost in water (of in enig ander oplosmiddel): m (oh₂))₆^+N, gelijk zijn aan de positieve metaalbelasting.

Cr (OH)₃, Bijvoorbeeld echt een octaëder. Als? Gezien de compound als [cr (oh₂))₃(OH)₃], waarvan drie van de watermoleculen worden vervangen door oh anionen^-.

Als alle moleculen werden vervangen door OH^-, Dan zou de negatieve belasting en octaëdrische structuurcomplex [Cr (OH) worden verkregen₆]^3-. De belasting -3 is het resultaat van de zes negatieve ladingen van de OH^-.

Uitdrogingsreactie

Hydroxiden kunnen worden beschouwd als "gehydrateerde oxiden". In hen is "water" echter in direct contact met m⁺; Terwijl in gehydrateerde oxiden mo · nh₂Of watermoleculen maken deel uit van een externe coördinatiebol (ze zijn niet dicht bij metaal).

Deze watermoleculen kunnen worden geëxtraheerd door het verwarmen van een hydroxidemonster:

M (oh)₂ + Q (warmte) => mo + h₂OF

MO is het metaaloxide gevormd als gevolg van hydroxide -uitdroging. Een voorbeeld van deze reactie is wat wordt waargenomen wanneer cupric hydroxide, Cu (OH) is uitgedroogd₂:

Cu (OH)₂ (blauw) + q => cuo (zwart) + h₂OF

Hydroxide -nomenclatuur

Wat is de juiste manier om hydroxiden te vermelden? De IUPAC heeft voor dit doel drie nomenclaturen opgevoed: de traditionele, de voorraad en de systematische. Het is juist om een ​​van de drie te gebruiken, maar voor sommige hydroxiden kan het comfortabeler of praktisch zijn om het op de een of andere manier te vermelden.

Kan u van dienst zijn: pH -indicatoren

Traditioneel

De traditionele nomenclatuur bestaat eenvoudig uit het toevoegen van de hoogste valentie die het metaal presenteert; en het achtervoegsel -alleen het laagste. Dus bijvoorbeeld als metaal M valenties +3 en +1 heeft, hydroxide m (oh)₃ Het wordt hydroxide (metaalnaam) genoemdICO, terwijl MOH Hydroxide (metalen naam)beer.

Om te bepalen wat de metalen Valencia in hydroxide voldoende is om het aantal te observeren na oh ingesloten tussen haakjes. Dus, M (OH)₅ Het betekent dat het metaal een belasting of valentie van +5 heeft.

Het belangrijkste ongemak van deze nomenclatuur is echter dat het ingewikkeld kan zijn voor metalen met meer dan twee oxidatietoestanden (zoals bij Chrome en Mangaan). Voor dergelijke gevallen worden hyper- en hypervoorvoegsels gebruikt om de hoogste en laagste valenties aan te duiden.

Dus als m in plaats van alleen valenties +3 en +1 te hebben, heeft het ook +4 en +2, dan zijn de namen van de grootste hydroxiden en mindere valenties: hydroxide hyper(Metaalnaam)ICO, en hydroxide hik(Metaalnaam)beer.

Voorraad

Van alle nomenclatures is dit de eenvoudigste. Hier wordt de naam van hydroxide eenvoudig gevolgd door de Valencia van het metaal vergrendeld tussen haakjes en geschreven in Romeinse nummers. Nogmaals voor M (oh)₅, De voorraadnomenclatuur zou bijvoorbeeld zijn: Hydroxide (metaalnaam) (V). (V) Denota dan (+5).

Systematisch

Ten slotte wordt de systematische nomenclatuur gekenmerkt door toevlucht te nemen tot multiplicator voorvoegsels (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, etc.)). Deze voorvoegsels worden gebruikt om zowel het aantal metaalatomen als OH -ionen op te geven^-. Op deze manier, de M (oh)₅ Het is genoemd: pentahidroxide van (metalen naam).

In het geval van Hg₂(OH)₂, Het zou bijvoorbeeld Dimercury Dihydroxide zijn; Een van de hydroxiden waarvan de chemische structuur op het eerste gezicht complex is.

Voorbeelden van hydroxiden

Enkele voorbeelden van hydroxiden en hun overeenkomstige nomenclaturen zijn die die volgen:

-NaOH (natriumhydroxide)

Natriumhydroxide uiterlijk

-CA (OH) 2 (calciumhydroxide)

Uiterlijk van calciumhydroxide van vaste toestand

-Geloof (oh)₃ (IJzerhydroxide; ijzerhydroxide (iii); of ijzertrihydroxide).

-V (oh)₅ (Pervanaathydroxide; vanadiumhydroxide (v); of vanadium pentahidroxide).

-Sn (oh)₄ (Hydroxide Isñico; tinhydroxide (iv); of tin tetrahydroxide).

-Ba (oh)₂ (Bariumhydroxide of bariumdihydroxide).

-Mn (oh)₆ (Manganische hydroxide, mangaanhydroxide (VI) of mangaanhexahydroxide).

-Augah (argische hydroxide, zilverhydroxide of zilverhydroxide). Merk op dat er voor deze verbinding geen onderscheid is tussen voorraad en systematische nomenclatures.

-PB (OH)₄ (Plúmbic hydroxide, loodhydroxide (IV) of loodtetrahydroxide).

-Liop (lithiumhydroxide).

-CD (OH) 2 (cadmiumhydroxide).

-Ba (oh)_{2 (}Bariumhydroxide).

-Chroomhydroxide.

Referenties

1. Chemistry Libhethexts. Oplosbaarheid van metaalhydroxiden. Genomen uit: chem.Librhetxts.borg
2. Clackamas Community College (2011). Les 6: Nomenclatuur van zuren, basen en zouten. Genomen van: DL.clackamas.Edu
3. Complexe ionen en amfoterisme [PDF]. Genomen uit: Oneonta.Edu
4. FullQuimica (14 januari 2013). Metaalhydroxiden. Genomen uit: Chemistry2013.WordPress.com
5. Encyclopedia of Voorbeelden (2017). Hydroxiden. Hersteld van: voorbeelden.co
6. Castaños e. (9 augustus 2016). Formulering en nomenclatuur: hydroxiden. Uitgebracht van: Lidiaconlachimica.WordPress.com