Поделиться:
Гидроксидные свойства, номенклатура и примеры
гидроксиды неорганические и тройные соединения, которые состоят из взаимодействия между катионом металла и функциональной группой ОН (гидроксид-анион, ОН-). Большинство из них являются ионными по природе, хотя они также могут иметь ковалентные связи.
Например, гидроксид может быть представлен как электростатическое взаимодействие между катионом М+ и анион ОН-, или в виде ковалентной связи через связь М-ОН (нижнее изображение). В первом дана ионная связь, а во втором - ковалентная связь. Этот факт существенно зависит от металла или катиона М.+, а также его заряд и ионный радиус.
Поскольку большая часть из них происходит от металлов, это эквивалентно упоминать их как гидроксиды металлов.
индекс
- 1 Как они образовались?
- 2 Свойства гидроксидов
- 2.1 Анион ОН-
- 2.2 Ионный и базовый характер
- 2.3 Периодическая тенденция
- 2.4 Амфотеризм
- 2.5 Структуры
- 2.6 Реакция дегидратации
- 3 Номенклатура
- 3.1 Традиционный
- 3.2 Сток
- 3.3 Систематика
- 4 Примеры гидроксидов
- 5 ссылок
Как они образовались?
Существует два основных пути синтеза: путем взаимодействия соответствующего оксида с водой или с сильным основанием в кислой среде:
МО + Н2O => M (OH)2
МО + Н+ + Огайо- => M (OH)2
Только те оксиды металлов, которые растворимы в воде, реагируют непосредственно с образованием гидроксида (первое химическое уравнение). Другие нерастворимы и требуют кислых разновидностей, которые выпускают M+, который затем взаимодействует с ОН- из сильных оснований (второе химическое уравнение).
Однако указанными сильными основаниями являются гидроксиды металлов NaOH, KOH и другие группы щелочных металлов (LiOH, RbOH, CsOH). Это ионные соединения, хорошо растворимые в воде, поэтому их ОН- свободны участвовать в химических реакциях.
С другой стороны, существуют гидроксиды металлов, которые нерастворимы и, следовательно, являются очень слабыми основаниями. Даже некоторые из них являются кислотными, как в случае с теллуровой кислотой, Те (ОН)6.
Гидроксид устанавливает баланс растворимости с растворителем вокруг него. Если это, например, вода, то баланс выражается следующим образом:
М (ОН)2 <=> M2+(ac) + OH-(Aq)
Где (ac) обозначает, что среда является водной. Когда твердое вещество нерастворимое, концентрация растворенного ОН мала или незначительна. По этой причине нерастворимые гидроксиды металлов не могут генерировать такие же основные растворы, как растворы NaOH..
Из вышесказанного можно сделать вывод, что гидроксиды проявляют очень разные свойства, связанные с химической структурой и взаимодействиями между металлом и ОН. Таким образом, хотя многие являются ионными, с различными кристаллическими структурами, другие, с другой стороны, представляют сложные и неупорядоченные полимерные структуры..
Свойства гидроксидов
Анион ОН-
Гидроксильный ион представляет собой атом кислорода, ковалентно связанный с водородом. Таким образом, это можно легко представить как ОН-. Отрицательный заряд находится на кислороде, что делает этот анион электронодонорного вида: основание.
Если ОН- отдает свои электроны водороду, образуется молекула Н2O. Вы также можете пожертвовать свои электроны положительно заряженным видам: например, металлические центры M+. Таким образом, координационный комплекс образуется через дательную связь М-ОН (кислород вносит пару электронов).
Однако, чтобы это произошло, кислород должен быть в состоянии эффективно координировать с металлом, в противном случае взаимодействия между М и ОН будут иметь выраженный ионный характер (M+ Огайо-). Поскольку гидроксильный ион одинаков во всех гидроксидах, разница между ними заключается в том, что его сопровождает катион.
Кроме того, поскольку этот катион может происходить из любого металла периодической таблицы (группы 1, 2, 13, 14, 15, 16 или из переходных металлов), свойства таких гидроксидов сильно различаются, хотя все они предполагают общие некоторые аспекты.
Ионный и базовый персонаж
В гидроксидах, хотя они имеют координационные связи, они имеют скрытый ионный характер. В некоторых, таких как NaOH, его ионы являются частью кристаллической сети, образованной катионами Na.+ и анионы ОН- в пропорциях 1: 1; то есть для каждого иона Na+ есть ион ОН- копия.
В зависимости от загрузки металла, будет больше или меньше анионов ОН- вокруг него. Например, для металлического катиона М2+ будет два иона ОН- взаимодействуя с ним: M (OH)2, что обозначено как HO- M2+ Огайо-. Так же, как это происходит с металлами М3+ и с другими более положительными зарядами (хотя редко превышает 3+).
Этот ионный характер отвечает за многие физические свойства, такие как точки плавления и кипения. Они высокие, что отражает электростатические силы, которые действуют внутри кристаллической решетки. Кроме того, когда гидроксиды растворены или расплавлены, они могут проводить электрический ток из-за подвижности их ионов.
Однако не все гидроксиды имеют одинаковые кристаллические сети. Те, у кого самые стабильные, будут менее склонны растворяться в полярных растворителях, таких как вода. Как правило, чем больше разрознены ионные радиусы М+ и ОН-, более растворимым будет такой же.
Периодический тренд
Вышесказанное объясняет, почему растворимость гидроксидов щелочных металлов возрастает с уменьшением группы. Таким образом, возрастающий порядок растворимости в воде для них следующий: LiOH ОН- является небольшим анионом, и, когда катион становится более объемным, кристаллическая решетка энергетически ослабевает. С другой стороны, щелочноземельные металлы образуют менее растворимые гидроксиды из-за их более высоких положительных зарядов. Это потому что М2+ Это привлекает ОГ сильнее- по сравнению с М+. Аналогично, его катионы меньше, и поэтому менее неравны по размеру относительно ОН-. Результатом этого является экспериментальное доказательство того, что NaOH является гораздо более основным, чем Ca (OH)2. Те же рассуждения могут быть применены для других гидроксидов, как для переходных металлов, так и для металлов р-блока (Al, Pb, Te и т. Д.). Кроме того, чем меньше и больше ионный радиус и положительный заряд М+, ионный характер гидроксида будет ниже, иными словами, с очень высокой плотностью нагружения. Примером этого является гидроксид бериллия, Be (OH)2. Бе2+ Это очень маленький катион, и его двухвалентный заряд делает его электрически очень плотным. Гидроксиды М (ОН)2 они реагируют с кислотами с образованием акокомплекса, то есть М+ Он заканчивается в окружении молекул воды. Однако существует ограниченное количество гидроксидов, которые также могут реагировать с основаниями. Это то, что известно как амфотерные гидроксиды. Амфотерные гидроксиды реагируют как с кислотами, так и с основаниями. Вторая ситуация может быть представлена следующим химическим уравнением: М (ОН)2 + Огайо- => M (OH)3- Но как определить, является ли гидроксид амфотерным? Через простой лабораторный эксперимент. Поскольку многие гидроксиды металлов нерастворимы в воде, добавление сильного основания в раствор с ионами М+ растворенный, например, Al3+, выпадет в осадок соответствующий гидроксид: в3+(ac) + 3OH-(ac) => Al (OH)3(S), Но имея избыток ОН- гидроксид продолжает реагировать: Al (OH)3(s) + ОН- => Al (OH)4-(Aq) В результате новый отрицательно заряженный комплекс сольватируется окружающими молекулами воды, растворяя белое твердое вещество гидроксида алюминия. Те гидроксиды, которые остаются неизменными при добавлении дополнительного основания, не ведут себя как кислоты и, следовательно, не являются амфотерными. Гидроксиды могут иметь кристаллические структуры, подобные структурам многих солей или оксидов; некоторые простые, а другие очень сложные. Кроме того, те, где наблюдается снижение ионного характера, могут представлять металлические центры, соединенные кислородными мостиками (HOM-O-MOH). В решении структуры разные. Хотя для очень растворимых гидроксидов их достаточно рассматривать как растворенные в воде ионы, для других необходимо учитывать координационную химию.. Таким образом, каждый катион М+ Это может быть согласовано с ограниченным числом видов. Чем оно больше, тем больше число молекул воды или ОН- связан с ним. Отсюда и знаменитый октаэдр координации многих металлов, растворенных в воде (или в любом другом растворителе): М (ОН2)6+N, будучи n равен положительному заряду металла. Cr (OH)3, Например, он действительно образует восьмигранник. Как? Рассматривая соединение как [Cr (OH)2)3(ОН)3], из которых три молекулы воды замещены анионами ОН-. Если все молекулы были заменены на ОН-, тогда будет получен комплекс отрицательного заряда и октаэдрической структуры [Cr (OH)6]3-. Заряд -3 является результатом шести отрицательных зарядов ОН-. Гидроксиды можно рассматривать как «гидратированные оксиды». Однако в них «вода» находится в прямом контакте с М+; в то время как в гидратированных оксидах MO · nH2Или молекулы воды являются частью внешней координационной сферы (они не близко к металлу). Указанные молекулы воды могут быть извлечены путем нагревания образца гидроксида: М (ОН)2 + Q (тепло) => МО + Н2О МО представляет собой оксид металла, образующийся в результате дегидратации гидроксида. Примером этой реакции является та, которая наблюдается при дегидратации гидроксида меди, Cu (OH)2: Cu (OH)2 (синий) + Q => CuO (черный) + H2О Как правильно упомянуть гидроксиды? Для этой цели ИЮПАК предложил три номенклатуры: традиционную, фондовую и систематическую. Правильно использовать любой из трех, однако для некоторых гидроксидов может быть более удобным или практичным упомянуть об этом так или иначе.. Традиционная номенклатура состоит просто в добавлении суффикса -ico к самой высокой валентности, которую представляет металл; и суффикс -осо к низшему. Так, например, если металл М имеет валентности +3 и +1, гидроксид М (ОН)3 это будет называться гидроксид (название металла)ICO, в то время как МЗ гидроксид (название металла)нести. Чтобы определить валентность металла в гидроксиде, достаточно наблюдать число после ОН, заключенное в скобки. Таким образом, М (ОН)5 означает, что металл имеет заряд или валентность +5. Однако основным недостатком этой номенклатуры является сложность для металлов с более чем двумя степенями окисления (как для хрома и марганца). В таких случаях гипер- и гипопрефиксы используются для обозначения самой высокой и самой низкой валентностей.. Таким образом, если М вместо того, чтобы иметь только валентности +3 и +1, он также имеет +4 и +2, то названия его гидроксидов более высокой и более низкой валентности: гидроксид гипер-(название металла)ICO, и гидроксид икота(название металла)нести. Из всех номенклатур это самое простое. Здесь за названием гидроксида следует просто валентность металла, заключенная в скобки и написанная римскими цифрами. Опять за М (ОН)5, например, его номенклатура запаса будет: гидроксид (название металла) (V). (V) обозначает тогда (+5). Наконец, систематическая номенклатура характеризуется использованием префиксов множителей (ди-, три-, тетра-, пента-, гекса- и т. Д.). Эти префиксы используются для указания количества атомов металла и ионов ОН-. Таким образом, М (ОН)5 Он называется: пентагидроксид (название металла). В случае ртути2(ОН)2, например, это будет дигидроксид димеркурия; один из гидроксидов, химическая структура которого на первый взгляд сложна. Ниже приведены некоторые примеры гидроксидов и соответствующих им номенклатур: -NaOH (гидроксид натрия) -Ca (OH) 2 (гидроксид кальция) -Fe (OH)3. (Гидроксид железа; гидроксид железа (III); или тригидроксид железа) -V (OH)5 (Перванадный гидроксид; гидроксид ванадия (V); или пентагидроксид ванадия). -Sn (OH)4 (Статический гидроксид; гидроксид олова (IV); или тетрагидроксид олова). -Ba (OH)2 (Гидроксид бария или дигидроксид бария). -Mn (OH)6 (Гидроксид марганца, гидроксид марганца (VI) или гексагидроксид марганца). -AgOH (гидроксид серебра, гидроксид серебра или гидроксид серебра). Обратите внимание, что для этого соединения не существует различий между фондовыми и систематическими номенклатурами. -Pb (OH)4 (Гидроксид плюмбико, гидроксид свинца (IV) или тетрагидроксид свинца). -LiOP (гидроксид лития). -Cd (OH) 2 (гидроксид кадмия) -Ba (OH)2 (Бария гидроксид) -Гидроксид хромаамфотерность
сооружения
Реакция обезвоживания
номенклатура
традиционный
акции
Систематика
Примеры гидроксидов
ссылки