所述氢氧化物是由金属阳离子和OH官能团(氢氧根阴离子,OH之间的相互作用的无机和三元化合物- )。尽管它们也可以具有共价键,但它们中的大多数本质上都是离子性的。
例如,氢氧化物可以被表示为M个之间的静电相互作用+阳离子和OH -的阴离子,或者作为通过M-OH键的共价键(低级图像)。在第一个中,发生离子键,而在第二个中,发生共价键。这一事实主要取决于金属或阳离子M +以及其电荷和离子半径。
资料来源:GabrielBolívar
由于它们大多数来自金属,因此将它们称为金属氢氧化物是等效的。
它们是如何形成的?
有两种主要的合成途径:通过使相应的氧化物与水或与强碱在酸性介质中反应:
MO + H 2 O => M(OH)2
MO + H + + OH - => M(OH)2
仅那些可溶于水的金属氧化物直接反应形成氢氧化物(第一个化学方程式)。其它的是不溶性的,并且需要酸性物质释放中号+,然后与OH相互作用-从强碱(第二化学方程式)。
但是,这些强碱是金属氢氧化物NaOH,KOH和其他碱金属(LiOH,RbOH,CsOH)。这些离子化合物在水中高度可溶的,因此,它们的OH -可以自由参与化学反应。
另一方面,存在不溶的金属氢氧化物,因此是非常弱的碱。其中一些甚至是酸性的,就像碲酸Te(OH)6一样。
氢氧化物与周围的溶剂建立溶解度平衡。例如,如果是水,则平衡表示如下:
M(OH)2 <=>中号2+(水溶液)+ OH - (水溶液)
(ac)表示介质是水性的。当固体不溶时,溶解的OH浓度很小或可忽略不计。因此,不溶性金属氢氧化物不能产生碱性的溶液,如NaOH。
从以上所述可以推断出,氢氧化物表现出非常不同的性质,与化学结构以及金属与OH之间的相互作用有关。因此,尽管许多是离子性的,具有变化的晶体结构,但是其他具有复杂且无序的聚合物结构。
氢氧化物的性质
OH阴离子
氢氧根离子是与氢共价键合的氧原子。因此,这能够很容易地被表示为OH - 。负电荷位于氧上,使该阴离子成为电子供体:一种碱。
如果OH -捐赠其电子氢,H的分子2被形成ø它还可以捐赠其电子带正电的物质:例如M。+金属中心。因此,配位配合物通过固定的M-OH键形成(氧提供电子对)。
然而,要做到这一点的氧必须能够与金属有效地协调,否则,M和OH之间的相互作用会产生强烈的离子特性(M + OH - )。由于所有氢氧化物中的氢氧根离子都相同,因此它们之间的差异就在于它所伴随的阳离子。
同样,由于该阳离子可能来自元素周期表中的任何金属(第1、2、13、14、15、16族或过渡金属),因此此类氢氧化物的性质差异很大,尽管它们都考虑到了。共同的一些方面。
离子和基本特征
在氢氧化物中,尽管它们具有配位键,但它们具有潜在的离子特性。在一些,如NaOH,它们的离子是晶格的一部分而制成的Na高达+阳离子和OH -的阴离子在1:1分的比例; 即,对于每个的Na +离子是有对应OH -离子。
根据对金属的电荷,会出现或多或少的OH -阴离子周围。例如,对于一个金属阳离子M 2+会有两个OH -离子与它进行交互:M(OH)2,其被概括为HO -中号2+ OH - 。M 3+金属和其他带正电荷的金属(尽管它们很少超过3+)也会发生同样的情况。
这种离子特性决定了许多物理性质,例如熔点和沸点。这些很高,反映出晶格内起作用的静电力。同样,当氢氧化物溶解或熔化时,由于其离子的迁移性,它们可以传导电流。
但是,并非所有的氢氧化物都具有相同的晶格。那些最稳定的溶剂将不太可能溶于极性溶剂,例如水。作为一般规则,所述多个不同的M的离子半径+和OH - ,更可溶的,他们会。
周期性趋势
上面解释了为什么碱金属氢氧化物的溶解度随着下降而增加。因此,对于这些的溶解度从高到低的顺序如下:LiOH
OH -是一个小的阴离子,作为阳离子变得体积更大,晶格能量减弱。
另一方面,由于碱土金属的正电荷较高,因此它们形成的氢氧化物溶解度较低。这是因为中号2+吸引OH -比更强烈的中号+。同样地,它的阳离子是较小的,因此,在相对于OH大小不等少- 。
这样的结果是实验证据,表明NaOH比Ca(OH)2更具碱性。相同的推论可以应用于其他氢氧化物,无论是对于过渡金属还是对p嵌段金属(Al,Pb,Te等)。
另外,离子半径和M +的正电荷越小和越大,氢氧化物的离子特性越低,换句话说,具有非常高的电荷密度的那些。氢氧化铍Be(OH)2就是这种情况的一个例子。Be 2+是非常小的阳离子,其二价电荷使其电密度很高。
两性主义
M(OH)2氢氧化物与酸反应形成水络合物,即M +最终被水分子包围。但是,也可以与碱反应的氢氧化物数量有限。这些是所谓的两性氢氧化物。
两性氢氧化物与酸和碱反应。第二种情况可用以下化学方程式表示:
M(OH)2 + OH - => M(OH)3 -
但是如何确定氢氧化物是否是两性的呢?通过简单的实验室实验。由于许多金属氢氧化物不溶于水,因此向具有溶解的M +离子(例如Al 3+)的溶液中加入强碱会沉淀出相应的氢氧化物:
的Al 3+(水溶液)+ 3OH - (水溶液)=>的Al(OH)3(S)
但与过量的OH -氢氧化物继续反应:
的Al(OH)3(S)+ OH - =>的Al(OH)4 - (水溶液)
结果,新的带负电的配合物被周围的水分子溶解,溶解了氢氧化铝的白色固体。那些在添加额外碱的情况下保持不变的氢氧化物不表现为酸,因此不是两性的。
结构体
氢氧化物的晶体结构与许多盐或氧化物的晶体结构相似。有些简单,有些非常复杂。此外,那些离子特性降低的金属中心可能通过氧桥(HOM – O – MOH)连接。
在解决方案中,结构是不同的。尽管对于高度溶解的氢氧化物而言,将其视为溶解在水中的离子就足够了,但对于其他氢氧化物,则必须考虑配位化学。
因此,每个M +阳离子可以配位到有限数量的物种。笨重是,更大的水或OH分子的数目-绑定到它。由此产生了许多溶解于水(或任何其他溶剂)的金属的著名配位八面体:M(OH 2)6 + n,其中n等于金属的正电荷。
例如,Cr(OH)3实际上形成八面体。怎么样?考虑到化合物,其中三个水分子被OH取代-的阴离子。如果所有的分子通过OH取代- ,那么复杂的带负电荷的和八面体结构3 -将获得。-3电荷的OH的六个负电荷的结果- 。
脱水反应
氢氧化物可以被认为是“水合氧化物”。但是,在它们中,“水”与M +直接接触。而在MO·nH 2 O 水合氧化物中,水分子是外部配位球的一部分(它们不靠近金属)。
可以通过加热氢氧化物样品来提取这些水分子:
M(OH)2 + Q(热)=> MO + H 2 O
MO是由于氢氧化物的脱水而形成的金属氧化物。该反应的一个例子是氢氧化铜Cu(OH)2脱水时观察到的反应:
Cu(OH)2(蓝色)+ Q => CuO(黑色)+ H 2 O
命名法
提及氢氧化物的正确方法是什么?IUPAC为此目的提出了三种命名法:传统的,储备的和系统的。使用这三种中的任何一种都是正确的,但是,对于某些氢氧化物,以一种或另一种方式提及它可能更为方便或实用。
传统的
传统术语只是将后缀–ico添加到金属的最高价中。后缀–oso最低。因此,例如,如果金属M的化合价为+3和+1,则氢氧化物M(OH)3将被称为氢氧化物(金属名称)ico,而MOH氢氧化物(金属名称)带有。
要确定氢氧化物中金属的化合价,只需查看括号中的OH后的数字即可。因此,M(OH)5表示金属的电荷或化合价为+5。
但是,这种命名法的主要缺点是,对于具有两个以上氧化态的金属(例如铬和锰),它可能会很复杂。对于此类情况,使用前缀hyper-和hypo-表示最高价和最低价。
因此,如果M个而不是仅具有3和1价,它也有4和2,然后其用氢氧化物较高和较低化合价的名称是:超氢氧化物(金属名)ICO,和低氢氧化物(金属名称)承担。
股票
在所有术语中,这是最简单的。在这里,氢氧化物的名称后面紧跟括在括号中并用罗马数字表示的金属的化合价。再次以M(OH)5为例,您的库存命名为:(金属名称)(V)氢氧化物。(V)则表示(+5)。
系统的
最后,系统命名法的特征是诉诸于前缀(二,三,四,五,六等)。这些前缀用于指定金属原子和OH的两个数-离子。这样,M(OH)5被命名为:(金属名称)五氢氧化物。
例如,在Hg 2(OH)2的情况下,它是二水合二氢氧化物;乍看之下化学结构复杂的一种氢氧化物。
氢氧化物的例子
氢氧化物及其相应术语的一些例子如下:
-NaOH(氢氧化钠)
氢氧化钠外观
-Ca(OH)2(氢氧化钙)
固态氢氧化钙的外观
-Fe(OH)3。(氢氧化铁;氢氧化铁(III);或三氢氧化铁)
-V(OH)5(氢氧化钒;氢氧化钒(V)或五氢氧化钒)。
-Sn(OH)4(氢氧化锡;氢氧化锡(IV);或四氢氧化锡)。
-Ba(OH)2(氢氧化钡或二氢氧化钡)。
-Mn(OH)6(氢氧化锰,氢氧化锰(VI)或六氢氧化锰)。
-AgOH(氢氧化银,氢氧化银或氢氧化银)。请注意,对于此化合物,储备库和系统命名法之间没有区别。
-Pb(OH)4(氢氧化铅,氢氧化铅(IV)或四氢氧化铅)。
-LiOP(氢氧化锂)。
-Cd(OH)2(氢氧化镉)
-Ba(OH)2(氢氧化钡)
-氢氧化铬
参考文献
- 化学LibreTexts。金属氢氧化物的溶解度。摘自:chem.libretexts.org
- Clackamas社区学院。(2011)。第6课:酸,碱和盐的命名法。摘自:dl.clackamas.edu
- 复杂离子和两性。。来自:oneonta.edu
- 全化学。(2013年1月14日)。金属氢氧化物。摘自:quimica2013.wordpress.com
- 范例百科全书(2017)。氢氧化物 从以下示例中恢复
- CastañosE.(2016年8月9日)。配方和命名:氢氧化物。摘自:lidiaconlaquimica.wordpress.com