Thuộc tính hydroxide, danh pháp và ví dụ

các hydroxit là các hợp chất vô cơ và ternary bao gồm sự tương tác giữa một cation kim loại và nhóm chức OH (anion hydroxide, OH^-). Hầu hết chúng có bản chất ion, mặc dù chúng cũng có thể có liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ, một hydroxit có thể được biểu diễn dưới dạng tương tác tĩnh điện giữa cation M⁺ và anion OH^-, hoặc là liên kết cộng hóa trị thông qua liên kết M - OH (ảnh dưới). Trong lần thứ nhất, liên kết ion được đưa ra, trong khi ở lần thứ hai, liên kết cộng hóa trị. Thực tế này phụ thuộc chủ yếu vào kim loại hoặc cation M⁺, cũng như điện tích và bán kính ion của nó.

Bởi vì phần lớn chúng đến từ kim loại, tương đương với việc đề cập chúng là hydroxit kim loại.

Chỉ số

• 1 Chúng được hình thành như thế nào?
• 2 Tính chất của hydroxit
  • 2.1 Anion OH-
  • 2.2 Nhân vật ion và cơ bản
  • 2.3 Xu hướng định kỳ
  • 2.4 Lưỡng tính
  • 2.5 cấu trúc
  • 2.6 Phản ứng khử nước
• 3 danh pháp
  • 3.1 Truyền thống
  • 3.2 Cổ phiếu
  • 3.3 Hệ thống
• 4 Ví dụ về hydroxit
• 5 tài liệu tham khảo

Chúng được hình thành như thế nào?

Có hai con đường tổng hợp chính: bằng cách phản ứng oxit tương ứng với nước, hoặc với một bazơ mạnh trong môi trường axit:

MO + H₂O => M (OH)₂

MO + H⁺ + OH^- => M (OH)₂

Chỉ những oxit kim loại hòa tan trong nước mới phản ứng trực tiếp tạo thành hydroxit (phương trình hóa học đầu tiên). Những loại khác không hòa tan và đòi hỏi các loại axit giải phóng M⁺, mà sau đó tương tác với OH^- từ các bazơ mạnh (phương trình hóa học thứ hai).

Tuy nhiên, các bazơ mạnh cho biết là các hydroxit kim loại NaOH, KOH và các chất khác thuộc nhóm các kim loại kiềm (LiOH, RbOH, CsOH). Đây là những hợp chất ion hòa tan cao trong nước, do đó, OH của chúng^- được tự do tham gia các phản ứng hóa học.

Mặt khác, hydroxit kim loại tồn tại mà không tan và do đó là các bazơ rất yếu. Ngay cả một số trong số chúng có tính axit, như trường hợp của axit Telluric, Te (OH)₆.

Các hydroxit thiết lập một sự cân bằng của độ hòa tan với dung môi xung quanh nó. Nếu đó là nước chẳng hạn, thì sự cân bằng được thể hiện như sau:

M (OH)₂ <=> M²⁺(ac) + OH^-(ac)

Trong đó (ac) biểu thị rằng môi trường là nước. Khi chất rắn không hòa tan, nồng độ OH hòa tan nhỏ hoặc không đáng kể. Vì lý do này, các hydroxit kim loại không hòa tan không thể tạo ra các dung dịch cơ bản như của NaOH.

Từ những điều trên có thể suy ra rằng các hydroxit thể hiện các tính chất rất khác nhau, liên kết với cấu trúc hóa học và các tương tác giữa kim loại và OH. Do đó, mặc dù nhiều loại là ion, với các cấu trúc tinh thể khác nhau, mặt khác lại có cấu trúc polyme phức tạp và rối loạn.

Tính chất của hydroxit

Anion OH^-

Ion hydroxyl là một nguyên tử oxy liên kết cộng hóa trị với hydro. Do đó, điều này có thể dễ dàng được biểu diễn dưới dạng OH^-. Điện tích âm nằm trên oxy, làm cho anion này trở thành một loài hiến tặng electron: một bazơ.

Nếu OH^- tặng các electron của nó cho hydro, một phân tử H được hình thành₂O. Bạn cũng có thể tặng điện tử của mình cho các loài tích điện dương: như trung tâm kim loại M⁺. Do đó, một phức hợp phối hợp được hình thành thông qua liên kết lặn M-OH (oxy đóng góp cặp electron).

Tuy nhiên, để điều này xảy ra, oxy phải có khả năng phối hợp hiệu quả với kim loại, nếu không, các tương tác giữa M và OH sẽ có đặc tính ion rõ rệt (M⁺ OH^-). Vì ion hydroxyl giống nhau trong tất cả các hydroxit, sự khác biệt giữa tất cả chúng sau đó nằm ở cation đi kèm với nó.

Ngoài ra, vì cation này có thể đến từ bất kỳ kim loại nào trong bảng tuần hoàn (nhóm 1, 2, 13, 14, 15, 16 hoặc từ các kim loại chuyển tiếp), nên các tính chất của các hydroxit này rất khác nhau, mặc dù tất cả đều dự tính một số khía cạnh phổ biến.

Nhân vật ion và cơ bản

Trong hydroxit, mặc dù chúng có liên kết phối trí, chúng có đặc tính ion tiềm ẩn. Trong một số, chẳng hạn như NaOH, các ion của nó là một phần của mạng tinh thể được hình thành bởi các cation Na.⁺ và anion OH^- theo tỷ lệ 1: 1; nghĩa là, đối với mỗi ion Na⁺ có một ion OH^- đối tác.

Tùy thuộc vào tải kim loại, sẽ có nhiều hay ít các anion OH^- xung quanh anh ta. Ví dụ, đối với cation kim loại M²⁺ sẽ có hai ion OH^- tương tác với nó: M (OH)₂, những gì được phác thảo là HO^- M²⁺ OH^-. Theo cách tương tự, nó xảy ra với kim loại M³⁺ và với các khoản phí khác tích cực hơn (mặc dù hiếm khi vượt quá 3+).

Nhân vật ion này chịu trách nhiệm cho nhiều tính chất vật lý, chẳng hạn như điểm nóng chảy và điểm sôi. Đây là những mức cao, phản ánh lực tĩnh điện hoạt động trong mạng tinh thể. Ngoài ra, khi các hydroxit bị hòa tan hoặc tan chảy, chúng có thể dẫn dòng điện do sự di động của các ion của chúng.

Tuy nhiên, không phải tất cả các hydroxit đều có cùng mạng lưới tinh thể. Những chất có chất ổn định nhất sẽ ít có khả năng hòa tan trong dung môi phân cực như nước. Theo nguyên tắc chung, bán kính ion của M càng khác nhau⁺ và OH^-, hòa tan hơn sẽ giống nhau.

Xu hướng định kỳ

Những điều trên giải thích tại sao độ hòa tan của hydroxit của các kim loại kiềm tăng khi nhóm giảm dần. Do đó, thứ tự tăng dần của các chất hòa tan trong nước là như sau: LiOH

OH^- là một anion nhỏ, và khi cation trở nên vênh hơn, mạng tinh thể suy yếu mạnh mẽ.

Mặt khác, các kim loại kiềm thổ tạo thành các hydroxit ít hòa tan hơn do điện tích dương cao hơn. Điều này là do M²⁺ Nó thu hút các OH mạnh hơn^- so với M⁺. Tương tự, các cation của nó nhỏ hơn và do đó có kích thước không bằng nhau so với OH^-.

Kết quả của điều này là bằng chứng thực nghiệm cho thấy NaOH cơ bản hơn nhiều so với Ca (OH)₂. Lý do tương tự có thể được áp dụng cho các hydroxit khác, cho cả các kim loại chuyển tiếp hoặc cho các kim loại khối p (Al, Pb, Te, v.v.).

Ngoài ra, bán kính ion càng nhỏ và càng lớn và điện tích dương của M⁺, tính chất ion của hydroxit sẽ thấp hơn, nói cách khác, những chất có mật độ tải rất cao. Một ví dụ về điều này xảy ra với beryllium hydroxide, Be (OH)₂. Bản thể²⁺ Nó là một cation rất nhỏ và điện tích hóa trị của nó làm cho nó rất đậm đặc về điện.

Anfoterismo

Các hydroxit M (OH)₂ chúng phản ứng với các axit để tạo thành một aquocomplex, nghĩa là, M⁺ Nó kết thúc được bao quanh bởi các phân tử nước. Tuy nhiên, có một số lượng hạn chế các hydroxit cũng có thể phản ứng với các bazơ. Đây là những gì được gọi là hydroxit lưỡng tính.

Hydroxit lưỡng tính phản ứng với cả axit và bazơ. Tình huống thứ hai có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:

M (OH)₂ + OH^- => M (OH)₃^-

Nhưng làm thế nào để xác định nếu một hydroxide là lưỡng tính? Thông qua một thí nghiệm đơn giản trong phòng thí nghiệm. Bởi vì nhiều hydroxit kim loại không hòa tan trong nước, bằng cách thêm một bazơ mạnh vào dung dịch với các ion M⁺ giải thể, ví dụ, Al³⁺, sẽ kết tủa hydroxit tương ứng:

Al³⁺(ac) + 3OH^-(ac) => Al (OH)₃(s)

Nhưng có dư thừa OH^- các hydroxit tiếp tục phản ứng:

Al (OH)₃(s) + OH^- => Al (OH)₄^-(ac)

Kết quả là, phức chất tích điện âm mới được hòa tan bởi các phân tử nước xung quanh, hòa tan chất rắn màu trắng của nhôm hydroxit. Các hydroxit không thay đổi khi bổ sung thêm bazơ không hoạt động như axit và do đó, không phải là chất lưỡng tính.

Cấu trúc

Các hydroxit có thể có cấu trúc tinh thể tương tự như các muối hoặc oxit; một số đơn giản, và một số khác rất phức tạp. Ngoài ra, những người có tính chất ion giảm có thể xuất hiện các trung tâm kim loại được nối bằng cầu oxy (HOM-O-MOH).

Trong giải pháp các cấu trúc là khác nhau. Mặc dù đối với các hydroxit rất hòa tan, vẫn đủ để coi chúng là các ion hòa tan trong nước, nhưng đối với các chất khác, cần phải tính đến hóa học phối hợp.

Như vậy, mỗi cation M⁺ Nó có thể được phối hợp với một số lượng hạn chế của các loài. Càng nhiều chất lỏng, số lượng phân tử nước hoặc OH càng nhiều^- liên kết với anh ta Do đó bát diện nổi tiếng về sự phối hợp của nhiều kim loại hòa tan trong nước (hoặc trong bất kỳ dung môi nào khác): M (OH₂)₆⁺ⁿ, bằng n với điện tích dương của kim loại.

Cr (OH)₃, Ví dụ, nó thực sự tạo thành một khối tám mặt. Thế nào? Coi hợp chất là [Cr (OH₂)₃(OH)₃], trong đó ba trong số các phân tử nước được thay thế bằng anion OH^-. Nếu tất cả các phân tử được thay thế bởi OH^-, sau đó sẽ thu được phức chất điện tích âm và cấu trúc bát diện [Cr (OH)₆]^3-. Điện tích -3 là kết quả của sáu điện tích âm của OH^-.

Phản ứng mất nước

Các hydroxit có thể được coi là "oxit hydrat hóa". Tuy nhiên, trong chúng "nước" tiếp xúc trực tiếp với M⁺; trong khi trong các oxit ngậm nước MO · nH₂Hoặc, các phân tử nước là một phần của quả cầu phối hợp bên ngoài (chúng không gần với kim loại).

Các phân tử nước cho biết có thể được chiết xuất thông qua việc nung nóng mẫu hydroxit:

M (OH)₂ + Q (nhiệt) => MO + H₂Ôi

MO là oxit kim loại được hình thành do sự mất nước của hydroxit. Một ví dụ về phản ứng này là phản ứng quan sát thấy khi khử nước cupric hydroxide, Cu (OH)₂:

Cu (OH)₂ (màu xanh) + Q => CuO (màu đen) + H₂Ôi

Danh pháp

Cách thích hợp để đề cập đến hydroxit là gì? IUPAC đề xuất ba danh pháp cho mục đích này: truyền thống, chứng khoán và hệ thống. Thật là đúng khi sử dụng bất kỳ một trong ba, tuy nhiên, đối với một số hydroxit, có thể thuận tiện hoặc thiết thực hơn khi đề cập đến nó theo cách này hay cách khác..

Truyền thống

Danh pháp truyền thống chỉ đơn giản là thêm hậu tố -ico vào hóa trị cao nhất mà kim loại thể hiện; và hậu tố - bất kỳ đến mức thấp nhất. Vì vậy, ví dụ, nếu kim loại M có hóa trị +3 và +1, thì hydroxit M (OH)₃ nó sẽ được gọi là hydroxit (tên của kim loại)ico, trong khi hydroxit MOH (tên của kim loại)chịu.

Để xác định hóa trị của kim loại trong hydroxit, đủ để quan sát số sau khi OH được đặt trong ngoặc đơn. Do đó, M (OH)₅ có nghĩa là kim loại có điện tích hoặc hóa trị +5.

Tuy nhiên, nhược điểm chính của danh pháp này là nó có thể phức tạp đối với các kim loại có nhiều hơn hai trạng thái oxy hóa (như với crom và mangan). Đối với những trường hợp như vậy, các tiền tố siêu và giảm âm được sử dụng để biểu thị các giá trị cao nhất và thấp nhất..

Do đó, nếu M thay vì chỉ có các giá trị +3 và +1, thì nó cũng có +4 và +2, thì tên của các hydroxit của nó có giá trị cao hơn và thấp hơn là: hydroxit siêu(tên của kim loại)ico, và hydroxit hypo(tên của kim loại)chịu.

Chứng khoán

Trong tất cả các danh pháp này là đơn giản nhất. Ở đây, tên của hydroxit được theo sau đơn giản là hóa trị của kim loại được đặt trong ngoặc đơn và được viết bằng chữ số La Mã. Một lần nữa cho M (OH)₅, ví dụ, danh pháp chứng khoán của nó sẽ là: hydroxide (tên của kim loại) (V). (V) biểu thị sau đó (+5).

Hệ thống

Cuối cùng, danh pháp hệ thống được đặc trưng bằng cách sử dụng các tiền tố nhân (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, v.v.). Các tiền tố này được sử dụng để xác định cả số lượng nguyên tử kim loại và ion OH^-. Theo cách này, M (OH)₅ Nó được đặt tên là: pentahydroxide (tên của kim loại).

Trong trường hợp của Hg₂(OH)₂, ví dụ, nó sẽ là dimercurium dihydroxide; một trong những hydroxit có cấu trúc hóa học phức tạp thoạt nhìn.

Ví dụ về hydroxit

Một số ví dụ về hydroxit và danh pháp tương ứng của chúng là những ví dụ sau:

-NaOH (natri hydroxit)

-Ca (OH) 2 (Canxi hydroxit)

-Fe (OH)_{3. (}Hydroxit sắt; hydroxit sắt (III); hoặc sắt trihydroxide)

-V (OH)_{5 (}Hydroxit pervanadic; vanadi hydroxit (V); hoặc vanadi pentahydroxide).

-Sn (OH)_{4 (}Hydroxit tĩnh; thiếc hydroxit (IV); hoặc tetrahydroxide thiếc).

-Ba (OH)₂ (Barium hydroxide hoặc barium dihydroxide).

-Mn (OH)_{6 (}Mangan hydroxit, mangan hydroxit (VI) hoặc mangan hexahydroxide).

-AgOH (Bạc hydroxit, bạc hydroxit hoặc bạc hydroxit). Lưu ý rằng đối với hợp chất này, không có sự phân biệt giữa danh pháp chứng khoán và hệ thống.

-Pb (OH)_{4 (}Plúmbico hydroxide, chì hydroxit (IV) hoặc chì tetrahydroxide).

-LiOP (Liti hydroxit).

-Cd (OH) 2 (Cadmium hydroxit)

-Ba (OH)_{2 (}Barium hydroxit)

-Hydroxit crom

Tài liệu tham khảo

1. Hóa học LibreTexts. Độ hòa tan của Hydroxit kim loại. Lấy từ: chem.libretexts.org
2. Trường cao đẳng cộng đồng Clackamas. (2011). Bài 6: Danh pháp của axit, bazơ và muối. Lấy từ: dl.clackamas.edu
3. Các ion và lưỡng tính phức tạp. [PDF] Lấy từ: oneonta.edu
4. Fullquimica. (Ngày 14 tháng 1 năm 2013). Hydroxit kim loại Lấy từ: quimica2013.wordpress.com
5. Bách khoa toàn thư về ví dụ (2017). Hydroxit Lấy từ: ejemplos.co
6. Castaños E. (ngày 9 tháng 8 năm 2016). Công thức và danh pháp: hydroxit. Lấy từ: lidiaconlaquimica.wordpress.com