- איך הם נוצרים?
- תכונות של הידרוקסידים
- אניון אוה
- אופי יוני ובסיסי
- מגמה תקופתית
- אמפוטריזם
- מבנים
- תגובת התייבשות
- מִנוּחַ
- מָסוֹרתִי
- המניה
- שִׁיטָתִי
- דוגמאות להידרוקסיד
- הפניות
והידרוקסידים הם תרכובות אנאורגניות ו משולשת המורכבת של יחסי הגומלין בין קטיון מתכת OH קבוצה פונקציונלית (אניון הידרוקסיד, OH - ). רובם יוניים באופיים, למרות שיכולים להיות להם קשרים קוולנטים.
לדוגמא, ניתן לייצג הידרוקסיד כאינטראקציה אלקטרוסטטית בין הקטיון M + לבין ה- OH - אניון , או כקשר קוולנטי דרך הקשר M-OH (תמונה נמוכה). בראשון, הקשר היוני מתרחש ואילו בשני הקוואלינטי. עובדה זו תלויה בעיקרו במתכת או בקטטום M + , כמו גם במטען וברדיוס היוני שלה.
מקור: גבריאל בוליבר
מכיוון שרובם מגיעים ממתכות, זה שווה להתייחס אליהם כאל הידרוקסיד מתכתי.
איך הם נוצרים?
ישנם שני דרכים סינתטיות עיקריות: על ידי תגובת התחמוצת המקבילה במים, או עם בסיס חזק במדיום חומצי:
MO + H 2 O => M (OH) 2
MO + H + + OH - => M (OH) 2
רק תחמוצות המתכות המסיסות במים מגיבות ישירות ליצירת ההידרוקסיד (המשוואה הכימית הראשונה). אחרים אינם מסיסים ודורשים מינים חומציים לשחרר M + , אשר מתקיים אינטראקציה עם OH - מבסיסים חזקים (משוואה כימית שנייה).
עם זאת, בסיסים חזקים אלה הם הידרוקסיד מתכות NaOH, KOH ואחרים מקבוצת המתכות האלקליות (LiOH, RbOH, CsOH). אלה הם תרכובות יוניות המסיסות מאוד במים, לכן OH שלהם - חופשיות להשתתף בתגובות כימיות.
מצד שני, ישנם הידרוקסיד מתכתי שאינם מסיסים וכתוצאה מכך הם בסיסים חלשים מאוד. חלקם אפילו חומציים, כפי שקורה לחומצה טלורית, Te (OH) 6 .
ההידרוקסיד מייצר איזון מסיסות עם הממס שמסביב. אם מדובר במים, למשל, שיווי המשקל מתבטא באופן הבא:
M (OH) 2 <=> M 2+ (aq) + OH - (aq)
שם (ac) מציין כי המדיום הוא מימי. כאשר המוצק אינו מסיס, ריכוז ה- OH המומס קטן או זניח. מסיבה זו, הידרוקסיד מתכות בלתי מסיס לא יכול לייצר פתרונות בסיסיים כמו NaOH.
מהאמור לעיל ניתן להסיק כי ההידרוקסידים מציגים תכונות שונות מאוד, הקשורות למבנה הכימי ולאינטראקציות בין מתכת ל- OH. לפיכך, למרות שרבים מהם הם יוניים, בעלי מבנים גבישיים מגוונים, לאחרים יש מבנים פולימריים מורכבים ומופרדים.
תכונות של הידרוקסידים
אניון אוה
יון ההידרוקסיל הוא אטום חמצן הקשור בקואליציה למימן. לכן, זה יכול להיות מיוצג בקלות כמו OH - . המטען השלילי ממוקם על החמצן, מה שהופך את האניון הזה למין תורם אלקטרונים: בסיס.
אם OH - תורם האלקטרונים שלה מימן, מולקולה של H 2 O נוצרה זה יכול גם לתרום האלקטרונים שלה מינים בעלי מטען חשמלי חיובי: כגון M. + מרכזי מתכת . כך נוצר קומפלקס קואורדינציה דרך הקשר M-OH היתידי (החמצן מספק את צמד האלקטרונים).
עם זאת, כדי שזה יקרה, על החמצן להיות מסוגל לתאם ביעילות עם המתכת, אחרת, לאינטראקציות בין M ל- OH תהיה אופי יוני חזק (M + OH - ). מכיוון שהיון ההידרוקסיל זהה בכל ההידרוקסידים, ההבדל בין כולם טמון אז בקטיון שמלווה אותו.
כמו כן, מכיוון שקטיון זה יכול להגיע מכל מתכת בטבלה המחזורית (קבוצות 1, 2, 13, 14, 15, 16, או מתכות המעבר), התכונות של הידרוקסידים כאלה משתנות מאוד, אם כי כולן מתייחסות ל כמה היבטים נפוצים.
אופי יוני ובסיסי
בהידרוקסיד, למרות שיש להם קשרים לתאום, הם בעלי אופי יוני סמוי. בחלקם, כמו NaOH, היונים שלהם הם חלק מסריג גבישי המורכב מקטטי Na + ו- OH - אניונים בפרופורציות 1: 1; כלומר, עבור כל יון Na + יש מקבילה OH - יון .
בהתאם לטעינה על המתכת, יהיו פחות או יותר OH - אניונים מסביב. לדוגמה, עבור קטיון מתכת M 2+ יהיו שני יוני OH - אינטראקציה עם זה: M (OH) 2 , המתואר כ HO - M 2+ OH - . אותו דבר מתרחש עם מתכות M 3+ ועם אחרות עם מטענים חיוביים יותר (אם כי לעתים רחוקות הם עולים על 3+).
אופי יוני זה אחראי לרבים מהתכונות הגופניות, כמו נקודות התכה ורתיחה. אלה גבוהים ומשקפים את הכוחות האלקטרוסטטיים שפועלים בתוך סריג הגביש. כמו כן, כאשר ההידרוקסיד מתמוסס או נמס הם יכולים להוביל זרם חשמלי בגלל הניידות של היונים שלהם.
עם זאת, לא לכל ההידרוקסידים יש אותם סריג גביש. בעלי היציבות ביותר יהיה פחות סביר להתמוסס בממסים קוטביים כמו מים. ככלל, ככל מפורד הרדיוס היוני של M + ו OH - , יותר מסיס הם יהיו.
מגמה תקופתית
האמור לעיל מסביר מדוע המסיסות של הידרוקסיד מתכות אלקליות עולה ככל שאחת יורדת בקבוצה. לפיכך, הסדר המיסים הגובר במים עבור אלה הוא כדלקמן: LiOH
OH - הוא אניון קטן, וככל שהקטיון נעשה נפח יותר, סריג הגבישים נחלש באנרגיה.
מצד שני, מתכות אדמה אלקליות יוצרים הידרוקסידים פחות מסיסים בגלל המטענים החיוביים הגבוהים שלהם. הסיבה לכך היא ש- M 2+ מושך OH - חזק יותר מ- M + . כמו כן, הקטיונים שלהם קטנים יותר, ולכן פחות שווים בגודלם ביחס ל- OH - .
התוצאה של הדבר היא עדות ניסיונית לכך ש- NaOH בסיסי בהרבה מ- Ca (OH) 2 . ניתן להשתמש באותה הנמקה לגבי הידרוקסידים אחרים, לאלה של מתכות המעבר, או לאלו של מתכות ה- p-block (Al, Pb, Te וכו ').
כמו כן, ככל שהרדיוס היוני קטן יותר וגדול יותר והמטען החיובי של M + , כך האופי היוני של ההידרוקסיד נמוך יותר, או במילים אחרות, אלה עם צפיפות מטען גבוהה מאוד. דוגמה לכך מתרחשת עם בריליום הידרוקסיד, Be (OH) 2 . Be 2+ הוא קטיון קטן מאוד והמטען הדיוואלי שלו הופך אותו לצפוף מאוד מבחינה חשמלית.
אמפוטריזם
M (OH) 2 הידרוקסידים מגיבים עם חומצות ויוצרים קומפלקס מימי, כלומר M + בסופו של דבר מוקף מולקולות מים. עם זאת, יש מספר מוגבל של הידרוקסידים שיכולים גם להגיב עם בסיסים. אלה מה שמכונה הידרוקסידיים אמפוטריים.
הידרוקסידים אמפוטריים מגיבים עם חומצות ובסיסים כאחד. ניתן לייצג את המצב השני על ידי המשוואה הכימית הבאה:
M (OH) 2 + OH - => M (OH) 3 -
אך כיצד ניתן לקבוע אם הידרוקסיד אמפוטרי? באמצעות ניסוי מעבדה פשוט. מכיוון שהידרוקסיד מתכות רבות אינן מסיסות במים, הוספת בסיס חזק לתמיסה עם יוני M + מומסים , למשל Al 3+ , תביא לזרז את ההידרוקסיד המקביל:
Al 3+ (aq) + 3OH - (aq) => Al (OH) 3 (s)
אבל עם עודף של OH - ההידרוקסיד ממשיך להגיב:
Al (OH) 3 (s) + OH - => Al (OH) 4 - (aq)
כתוצאה מכך, המתחם החדש בעל הטען השלילי מומס על ידי מולקולות המים שמסביב, וממיס את המוצק הלבן של האלומיניום הידרוקסיד. אותם הידרוקסידיים שנותרים ללא שינוי עם תוספת הבסיס הנוספת אינם מתנהגים כחומצות, ולכן אינם אמפוטריים.
מבנים
בהידרוקסיד יכולים להיות מבנים גבישיים הדומים לאלה של מלחים או תחמוצות רבים; חלקם פשוטים, ואחרים מורכבים מאוד. יתר על כן, לאלו שבהם יש ירידה באופי היוני עשויים להיות מרכזי מתכת המקושרים על ידי גשרי חמצן (HOM - O - MOH).
בפתרון המבנים שונים. למרות שעבור הידרוקסידים מסיסים מאוד די לראות בהם יונים המומסים במים, עבור אחרים יש לקחת בחשבון את הכימיה של תיאום.
כך, כל קטיון M + יכול לתאם למספר מוגבל של מינים. ככל שזה גדול יותר, כך כמות מולקולות המים או ה- OH - גדולות אליו. מכאן עולה הקואורדינציה המפורסמת של אוקטאתדרון של מתכות רבות המומסות במים (או בכל ממס אחר): M (OH 2 ) 6 + n , כאשר n שווה למטען החיובי של המתכת.
Cr (OH) 3 , למשל, מהווה למעשה אוקטדרון. אֵיך? בהתחשב במתחם כמו, מתוכם שלושה של מולקולות מים מוחלפים על ידי OH - אניונים . אם כל המולקולות היו מוחלפות על ידי OH - , אז היה מתקבל המתחם עם מטען שלילי ומבנה אוקטאהדרל 3 . המטען -3 הוא תוצאה של שישה מטענים שליליים של ה- OH - .
תגובת התייבשות
הידרוקסידיים יכולים להיחשב כ"תחמוצות hydrated ". עם זאת, בהם "מים" הם במגע ישיר עם M + ; ואילו בתחמוצות hydratated MO · nH 2 O, מולקולות המים הן חלק מתחום קואורדינציה חיצוני (הן לא קרובות למתכת).
ניתן לחלץ מולקולות מים אלה על ידי חימום מדגם של הידרוקסיד:
M (OH) 2 + Q (חום) => MO + H 2 O
MO הוא תחמוצת המתכת הנוצרת כתוצאה מהתייבשות ההידרוקסיד. דוגמה לתגובה זו היא זו שנצפתה כאשר מיובש הידרוקסיד קופרתי, Cu (OH) 2, מיובש :
Cu (OH) 2 (כחול) + Q => CuO (שחור) + H 2 O
מִנוּחַ
מה הדרך הנכונה להזכיר הידרוקסידים? ה- IUPAC הציע שלוש ננומטורות למטרה זו: המסורתית, המניה והשיטתית. נכון להשתמש בכל אחד מהשלושה, עם זאת, עבור הידרוקסידים מסוימים יתכן שיהיה נוח יותר או מעשי להזכיר זאת בדרך זו או אחרת.
מָסוֹרתִי
השמות הנוסחיים המסורתיים הם פשוט להוסיף את הסיומת ico לערביות הגבוהה ביותר של המתכת; והסיומת - כך גם לנמוך ביותר. כך, למשל, אם למתכת M יש חלליות +3 ו- +1, הידרוקסיד M (OH) 3 ייקרא הידרוקסיד (שם מתכת) ico , ואילו הידרוקסיד MOH (שם מתכת) נושא .
כדי לקבוע את ערכיות המתכת בהידרוקסיד, פשוט התבונן במספר שאחרי ה- OH הסגור בסוגריים. לפיכך, M (OH) 5 פירושו שלמתכת יש מטען או ערכיות של +5.
החיסרון העיקרי של שמות הנושא הוא, לעומת זאת, שהוא יכול להיות מסובך למתכות עם יותר משני מצבי חמצון (כמו כרום ומנגן). במקרים כאלה, הקידומות היפר והיפו משמשות לציין את הערכים הגבוהים והנמוכים ביותר.
לפיכך, אם ל- M במקום להיות רק ערכי +3 ו- +1, יש לו גם +4 ו- +2, אז שמות ההידרוקסיד שלה עם ערכים גבוהים יותר ונמוכים הם: היפר הידרוקסיד (שם מתכת) ico , והיפו הידרוקסיד ( שם מתכת) דוב .
המניה
מבין כל הננומטורות זה הפשוט ביותר. כאן פשוט מופיע שם ההידרוקסיד אחרי ערכיות המתכת הסגורה בסוגריים ונכתבת בספרות רומיות. שוב עבור M (OH) 5 , למשל, שמות המניות שלך יהיו: (שם מתכת) (V) הידרוקסיד. (V) מציין אז (+5).
שִׁיטָתִי
לבסוף, המאפיינת את השמות השיטתיים בכך שהיא נוקטת בקידומות מכפיל (די-, טרי-, טטרה-, פנטה-, hexa- וכו '). קידומות אלה משמשים כדי לציין גם את מספר האטומים מתכת OH - יונים . באופן זה, M (OH) 5 נקרא בשם: (שם מתכת) פנטהידרוקסיד.
במקרה של Hg 2 (OH) 2 , למשל, זה יהיה דיהידרוקסיד דימרקורי; אחד ההידרוקסידים שהמבנה הכימי שלהם מורכב ממבט ראשון.
דוגמאות להידרוקסיד
כמה דוגמאות להידרוקסידיים ולנואמותיהם המקבילות הם כדלקמן:
-NaOH (נתרן הידרוקסיד)
מראה נתרן הידרוקסיד
-Ca (OH) 2 (סידן הידרוקסיד)
המראה של סידן הידרוקסיד במצב מוצק
-Fe (OH) 3. ( הידרוקסיד Ferric; ברזל (III) הידרוקסיד; או trihydroxide ברזל)
-V (OH) 5 ( הידרוקסיד פרוונאדי; ונדיום (V) הידרוקסיד; או ונדיום פנטהידרוקסיד).
-Sn (OH) 4 ( הידרוקסיד סטני; פח (IV) הידרוקסיד; או טטרה-הידרוקסיד בדיל).
-Ba (OH) 2 (בריום הידרוקסיד או בריום דיהידרוקסיד).
-Mn (OH) 6 ( הידרוקסיד מנגני, מנגן (VI) הידרוקסיד או הקסאהידרוקסיד מנגן).
-AgOH (הידרוקסיד מכסף, הידרוקסיד מכסף או הידרוקסיד מכסף). שימו לב כי עבור תרכובת זו אין הבחנה בין המלאי והנונומקלטורות השיטתיות.
-Pb (OH) 4 ( עופרת הידרוקסיד, עופרת (IV) הידרוקסיד או עופרת טטרהידרוקסיד).
-LiOP (ליתיום הידרוקסיד).
-Cd (OH) 2 (קדמיום הידרוקסיד)
-Ba (OH) 2 ( בריום הידרוקסיד)
- כרום הידרוקסיד
הפניות
- כימיה LibreTexts. מסיסות הידרוקסידים ממתכת. נלקח מ: chem.libretexts.org
- מכללת קהילת קלקמה. (2011). שיעור 6: שמות של חומצות, בסיסים ומלחים. נלקח מ: dl.clackamas.edu
- יונים מורכבים ואמפוטריות. . נלקח מ: oneonta.edu
- כימיה מלאה. (14 בינואר 2013). הידרוקסיד מתכות. נלקח מ: quimica2013.wordpress.com
- אנציקלופדיה של דוגמאות (2017). הידרוקסידים התאושש מ: דוגמאות.co
- Castaños E. (9 באוגוסט 2016). ניסוח ונונומקלציה: הידרוקסידים. נלקח מ: lidiaconlaquimica.wordpress.com