- كيف يتم تشكيلها؟
- خصائص الهيدروكسيدات
- يا أنيون
- الطابع الأيوني والأساسي
- الاتجاه الدوري
- أمفوتريكسم
- الهياكل
- رد فعل الجفاف
- التسمية
- تقليدي
- مخزون
- منهجي
- أمثلة على الهيدروكسيدات
- المراجع
و هيدروكسيدات هي مركبات غير عضوية وثلاثية تتكون من التفاعل بين الأيونات الموجبة المعدنية ومجموعة وظيفية OH (أنيون هيدروكسيد، OH -). معظمهم أيوني بطبيعته ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون لديهم أيضًا روابط تساهمية.
على سبيل المثال، هيدروكسيد يمكن أن تكون ممثلة على النحو التفاعل الكهربائي بين M + الموجبة وOH - أنيون ، أو الرابطة التساهمية عن طريق السندات M-OH (الصورة السفلى). في الأول ، تحدث الرابطة الأيونية ، بينما في الثانية ، تحدث الرابطة التساهمية. تعتمد هذه الحقيقة بشكل أساسي على المعدن أو الموجبة M + ، بالإضافة إلى شحنتها ونصف قطرها الأيوني.
المصدر: غابرييل بوليفار
نظرًا لأن معظمها يأتي من معادن ، فمن المكافئ الإشارة إليها على أنها هيدروكسيدات معدنية.
كيف يتم تشكيلها؟
هناك طريقتان تخليقيتان رئيسيتان: عن طريق تفاعل الأكسيد المقابل مع الماء ، أو بقاعدة قوية في وسط حمضي:
MO + H 2 O => M (OH) 2
MO + H + + OH - => M (OH) 2
فقط تلك الأكاسيد المعدنية القابلة للذوبان في الماء تتفاعل مباشرة لتشكيل الهيدروكسيد (المعادلة الكيميائية الأولى). البعض الآخر غير قابل للذوبان ويتطلب الأنواع الحمضية لإطلاق M + ، والتي تتفاعل بعد ذلك مع OH - من قواعد قوية (المعادلة الكيميائية الثانية).
ومع ذلك ، فإن هذه القواعد القوية هي هيدروكسيدات المعادن NaOH و KOH وغيرها من مجموعة المعادن القلوية (LiOH ، RbOH ، CsOH). هذه مركبات أيونية عالية الذوبان في الماء ، وبالتالي ، فإن OH الخاصة بها - حرة في المشاركة في التفاعلات الكيميائية.
من ناحية أخرى ، هناك هيدروكسيدات معدنية غير قابلة للذوبان وبالتالي فهي قواعد ضعيفة للغاية. بعضها حمضي ، كما هو الحال مع حمض التيلوريك Te (OH) 6.
ينشئ الهيدروكسيد توازنًا للذوبان مع المذيب المحيط. إذا كان الماء ، على سبيل المثال ، فيتم التعبير عن التوازن على النحو التالي:
M (OH) 2 <=> M 2+ (aq) + OH - (aq)
حيث يشير (ac) إلى أن الوسط مائي. عندما تكون المادة الصلبة غير قابلة للذوبان ، يكون تركيز OH المذاب صغيرًا أو لا يكاد يذكر. لهذا السبب ، لا يمكن أن تولد هيدروكسيدات المعادن غير القابلة للذوبان حلول أساسية مثل هيدروكسيد الصوديوم.
مما سبق يمكن استنتاج أن الهيدروكسيدات تظهر خصائص مختلفة جدًا ، مرتبطة بالتركيب الكيميائي والتفاعلات بين المعدن و OH. وهكذا ، على الرغم من أن العديد منها أيوني ، مع هياكل بلورية متنوعة ، فإن البعض الآخر له هياكل بوليمرية معقدة وغير منتظمة.
خصائص الهيدروكسيدات
يا أنيون
أيون الهيدروكسيل عبارة عن ذرة أكسجين مرتبطة تساهميًا بالهيدروجين. وبالتالي ، يمكن بسهولة تمثيل هذا كـ OH -. توجد الشحنة السالبة على الأكسجين ، مما يجعل هذا الأنيون نوعًا مانحًا للإلكترون: قاعدة.
إذا OH - تتبرع الإلكترونات لالهيدروجين، وهو جزيء H 2 تشكيل O كما يمكن التبرع الإلكترونات إلى أنواع موجبة الشحنة: مثل M. + مراكز المعادن. وبالتالي ، يتم تكوين معقد التنسيق من خلال رابطة M-OH الأصلية (يوفر الأكسجين زوج الإلكترونات).
ومع ذلك ، لكي يحدث هذا ، يجب أن يكون الأكسجين قادرًا على التنسيق بكفاءة مع المعدن ، وإلا فإن التفاعلات بين M و OH سيكون لها طابع أيوني قوي (M + OH -). نظرًا لأن أيون الهيدروكسيل هو نفسه في جميع الهيدروكسيدات ، فإن الاختلاف بينها جميعًا يكمن في الكاتيون المصاحب له.
أيضًا ، نظرًا لأن هذا الكاتيون يمكن أن يأتي من أي معدن في الجدول الدوري (المجموعات 1 ، 2 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، أو المعادن الانتقالية) ، تختلف خصائص هذه الهيدروكسيدات بشكل كبير ، على الرغم من أنها جميعًا تفكر في بعض الجوانب المشتركة.
الطابع الأيوني والأساسي
في الهيدروكسيدات ، على الرغم من أن لديهم روابط تنسيق ، إلا أنهم يتمتعون بطابع أيوني كامن. في بعض، مثل هيدروكسيد الصوديوم، أيونات هم جزء من الكريستال شعرية تتكون من نا + الكاتيونات وOH - الأنيونات في 1: 1 النسب. وهذا هو، لكل نا + أيون هناك نظيره OH - ايون.
اعتمادًا على شحنة المعدن ، سيكون هناك المزيد أو أقل من OH - الأنيونات حوله. على سبيل المثال، لالموجبة المعادن M 2+ سيكون هناك نوعان من OH - أيونات التفاعل معها: M (OH) 2 ، والتي تم تفصيلها كما HO - M 2+ OH -. يحدث الشيء نفسه مع معادن M 3+ ومع المعادن الأخرى ذات الشحنات الإيجابية (على الرغم من أنها نادرًا ما تتجاوز 3+).
هذه الشخصية الأيونية مسؤولة عن العديد من الخصائص الفيزيائية ، مثل نقاط الانصهار والغليان. هذه عالية ، مما يعكس القوى الكهروستاتيكية في العمل داخل الشبكة البلورية. أيضًا ، عندما تذوب الهيدروكسيدات أو تذوب ، يمكنها توصيل التيار الكهربائي بسبب حركة أيوناتها.
ومع ذلك ، لا تحتوي كل الهيدروكسيدات على نفس المشابك البلورية. أولئك الذين لديهم أكثر ثباتًا سيكونون أقل عرضة للذوبان في المذيبات القطبية مثل الماء. وكقاعدة عامة، كلما المتباينة كعبرة الأيونية من M + وOH - ، وأكثر قابلية للذوبان أنها ستكون.
الاتجاه الدوري
يوضح ما ورد أعلاه سبب زيادة قابلية ذوبان هيدروكسيدات الفلزات القلوية عندما ينزل المرء عبر المجموعة. وبالتالي ، فإن الترتيب المتزايد للذوبان في الماء لهذه هي كما يلي: LiOH
OH - هو أنيون صغير ، وعندما يصبح الكاتيون أكثر كثافة ، تضعف الشبكة البلورية بقوة.
من ناحية أخرى ، تشكل معادن الأرض القلوية هيدروكسيدات أقل قابلية للذوبان بسبب شحناتها الإيجابية العالية. هذا لأن M 2+ يجذب OH - بقوة أكبر من M +. وبالمثل ، فإن كاتيوناتها أصغر ، وبالتالي فهي أقل تفاوتًا في الحجم فيما يتعلق بـ OH -.
نتيجة هذا دليل تجريبي على أن هيدروكسيد الصوديوم أكثر أساسية من Ca (OH) 2. يمكن تطبيق نفس المنطق على الهيدروكسيدات الأخرى ، إما لتلك الخاصة بالمعادن الانتقالية ، أو لتلك الخاصة بمعادن الكتلة p (Al ، Pb ، Te ، إلخ).
أيضًا ، كلما كان نصف القطر الأيوني أصغر وأكبر والشحنة الموجبة لـ M + ، انخفض الطابع الأيوني للهيدروكسيد ، وبعبارة أخرى ، تلك ذات كثافة الشحن العالية جدًا. مثال على ذلك يحدث مع هيدروكسيد البريليوم ، Be (OH) 2. Be 2+ هو كاتيون صغير جدًا وشحنته المزدوجة تجعله كثيفًا جدًا كهربائيًا.
أمفوتريكسم
تتفاعل هيدروكسيدات M (OH) 2 مع الأحماض لتشكيل معقد مائي ، أي أن M + ينتهي به المطاف محاطًا بجزيئات الماء. ومع ذلك ، هناك عدد محدود من الهيدروكسيدات التي يمكن أن تتفاعل أيضًا مع القواعد. هذه هي ما يعرف بالهيدروكسيدات المذبذبة.
تتفاعل هيدروكسيدات الأمفوتريك مع كل من الأحماض والقواعد. يمكن تمثيل الحالة الثانية بالمعادلة الكيميائية التالية:
م (أوه) 2 + أوه - => م (أوه) 3 -
ولكن كيف نحدد ما إذا كان الهيدروكسيد مذبذبًا؟ من خلال تجربة معملية بسيطة. نظرًا لأن العديد من هيدروكسيدات المعادن غير قابلة للذوبان في الماء ، فإن إضافة قاعدة قوية إلى محلول به أيونات M + المذابة ، على سبيل المثال Al 3+ ، سوف يؤدي إلى تعجيل الهيدروكسيد المقابل:
Al 3+ (aq) + 3OH - (aq) => Al (OH) 3 (s)
ولكن مع وجود فائض من OH - يستمر الهيدروكسيد في التفاعل:
Al (OH) 3 (s) + OH - => Al (OH) 4 - (aq)
نتيجة لذلك ، يتم إذابة المركب الجديد سالب الشحنة بواسطة جزيئات الماء المحيطة ، مما يؤدي إلى إذابة المادة الصلبة البيضاء من هيدروكسيد الألومنيوم. تلك الهيدروكسيدات التي تظل دون تغيير مع إضافة القاعدة الإضافية لا تتصرف كأحماض ، وبالتالي فهي ليست مذبذبة.
الهياكل
يمكن أن تحتوي الهيدروكسيدات على تركيبات بلورية مماثلة لتلك الموجودة في العديد من الأملاح أو الأكاسيد ؛ بعضها بسيط والبعض الآخر معقد للغاية. علاوة على ذلك ، قد يكون لتلك التي يوجد بها انخفاض في الطابع الأيوني مراكز معدنية مرتبطة بجسور الأكسجين (HOM - O - MOH).
في الحل الهياكل مختلفة. على الرغم من أنه بالنسبة للهيدروكسيدات عالية الذوبان ، فإنه يكفي اعتبارها أيونات مذابة في الماء ، بالنسبة للآخرين ، من الضروري مراعاة كيمياء التنسيق.
وبالتالي ، يمكن لكل M + كاتيون التنسيق مع عدد محدود من الأنواع. كلما زاد حجمه ، زاد عدد جزيئات الماء أو جزيئات OH - المرتبطة به. من هذا ينشأ التنسيق الثماني الشهير للعديد من المعادن المذابة في الماء (أو في أي مذيب آخر): M (OH 2) 6 + n ، حيث n يساوي الشحنة الموجبة للمعدن.
Cr (OH) 3 ، على سبيل المثال ، يشكل في الواقع ثماني السطوح. كيف؟ بالنظر إلى المركب على أنه ، يتم استبدال ثلاثة من جزيئات الماء بـ OH - الأنيونات. إذا تم استبدال جميع الجزيئات بـ OH - ، فسيتم الحصول على المركب ذو الشحنة السالبة والبنية الاوكتاهدرا 3. الشحنة -3 هي نتيجة الشحنات السالبة الست لـ OH -.
رد فعل الجفاف
يمكن اعتبار الهيدروكسيدات "أكاسيد رطبة". ومع ذلك ، في نفوسهم "الماء" على اتصال مباشر مع M + ؛ بينما في الأكاسيد المائية MO · nH 2 O ، تكون جزيئات الماء جزءًا من كرة تنسيق خارجية (فهي ليست قريبة من المعدن).
يمكن استخلاص جزيئات الماء هذه عن طريق تسخين عينة من الهيدروكسيد:
M (OH) 2 + Q (حرارة) => MO + H 2 O
MO هو أكسيد الفلز المتكون نتيجة لجفاف الهيدروكسيد. مثال على هذا التفاعل هو الذي لوحظ عند تجفيف هيدروكسيد النحاس ، Cu (OH) 2:
Cu (OH) 2 (أزرق) + Q => CuO (أسود) + H 2 O
التسمية
ما هي الطريقة الصحيحة لذكر الهيدروكسيدات؟ اقترحت IUPAC ثلاثة تسميات لهذا الغرض: التقليدي ، والمخزون ، والمنهجي. من الصحيح استخدام أي من الثلاثة ، ومع ذلك ، بالنسبة لبعض الهيدروكسيدات ، قد يكون من الأنسب أو العملي ذكرها بطريقة أو بأخرى.
تقليدي
إن التسمية التقليدية هي ببساطة إضافة اللاحقة –ico إلى أعلى تكافؤ للمعدن ؛ واللاحقة –oso إلى الأدنى. وهكذا ، على سبيل المثال ، إذا كان للمعدن M التكافؤ +3 و +1 ، فسوف يطلق على هيدروكسيد M (OH) 3 هيدروكسيد (اسم معدني) ico ، بينما يتحمل MOH هيدروكسيد (اسم معدني).
لتحديد تكافؤ المعدن في الهيدروكسيد ، انظر فقط إلى الرقم بعد الهيدروكسيد المحاط بأقواس. وبالتالي ، فإن M (OH) 5 تعني أن المعدن له شحنة أو تكافؤ +5.
ومع ذلك ، فإن العيب الرئيسي لهذه التسمية هو أنه يمكن أن يكون معقدًا للمعادن التي لديها أكثر من حالتي أكسدة (مثل الكروم والمنغنيز). في مثل هذه الحالات ، يتم استخدام البادئات hyper- و hypo- للإشارة إلى أعلى وأدنى التكافؤ.
وهكذا، إذا M بدلا من وجود التكافؤ فقط +3 و+1، كما أن لديها +4 و+2، ثم أسماء هيدروكسيدات مع أعلى وأدنى التكافؤ هي: فرط هيدروكسيد (اسم المعدنية) منظمة البن الدولية ، و فراش لا تسبب هيدروكسيد (اسم المعدن) الدب.
مخزون
هذا هو الأبسط من بين كل التسميات. هنا يتبع اسم الهيدروكسيد ببساطة تكافؤ المعدن المحاط بأقواس ومكتوب بالأرقام الرومانية. مرة أخرى بالنسبة لـ M (OH) 5 ، على سبيل المثال ، ستكون تسمية الأسهم الخاصة بك: (اسم المعدن) (V) هيدروكسيد. (V) ثم تشير إلى (+5).
منهجي
أخيرًا ، تتميز التسمية المنهجية باللجوء إلى ضرب البادئات (ثنائي ، ثلاثي ، رباعي ، خماسي ، سداسي ، إلخ). وتستخدم هذه البادئات لتحديد كل من عدد ذرات المعدن وOH - الأيونات. بهذه الطريقة ، يتم تسمية M (OH) 5 باسم: (اسم المعدن) pentahydroxide.
في حالة Hg 2 (OH) 2 ، على سبيل المثال ، سيكون ثنائي هيدروكسيد ثنائي اليوريك ؛ أحد الهيدروكسيدات التي يكون تركيبها الكيميائي معقدًا للوهلة الأولى.
أمثلة على الهيدروكسيدات
فيما يلي بعض الأمثلة على الهيدروكسيدات والتسميات المقابلة لها:
-NaOH (هيدروكسيد الصوديوم)
ظهور هيدروكسيد الصوديوم
-Ca (OH) 2 (هيدروكسيد الكالسيوم)
ظهور هيدروكسيد الكالسيوم في الحالة الصلبة
- Fe (OH) 3. ( هيدروكسيد الحديديك ؛ هيدروكسيد الحديد (III) ؛ أو ثلاثي هيدروكسيد الحديد)
-V (OH) 5 ( هيدروكسيد بيرفاناديك ؛ هيدروكسيد الفاناديوم (V) ؛ أو الفاناديوم بنتاهيدروكسيد).
-Sn (OH) 4 ( هيدروكسيد ستانيك ، هيدروكسيد القصدير (IV) ، أو رباعي هيدروكسيد القصدير).
-Ba (OH) 2 (هيدروكسيد الباريوم أو ثنائي هيدروكسيد الباريوم).
- Mn (OH) 6 ( هيدروكسيد المنغنيز ، هيدروكسيد المنغنيز (VI) أو هيكساهيدروكسيد المنغنيز).
-AgOH (هيدروكسيد الفضة ، هيدروكسيد الفضة أو هيدروكسيد الفضة). لاحظ أنه لا يوجد تمييز لهذا المركب بين الأسهم والتسميات المنهجية.
-Pb (OH) 4 ( هيدروكسيد الرصاص ، هيدروكسيد الرصاص (IV) أو رباعي هيدروكسيد الرصاص).
-ليوب (هيدروكسيد الليثيوم).
-Cd (OH) 2 (هيدروكسيد الكادميوم)
-Ba (OH) 2 ( هيدروكسيد الباريوم)
- هيدروكسيد الكروم
المراجع
- الكيمياء LibreTexts. ذوبان هيدروكسيدات المعادن. مأخوذة من: chem.libretexts.org
- كلية كلاكاماس المجتمعية. (2011). الدرس السادس: تسمية الأحماض والقواعد والأملاح. مأخوذة من: dl.clackamas.edu
- الأيونات المعقدة و Amphoterism.. مأخوذة من: oneonta.edu
- الكيمياء الكاملة. (14 يناير 2013). هيدروكسيدات المعادن. مأخوذة من: quimica2013.wordpress.com
- موسوعة الأمثلة (2017). هيدروكسيدات تم الاسترجاع من: example.co
- Castaños E. (9 آب 2016). الصيغة والتسمية: هيدروكسيدات. مأخوذة من: lidiaconlaquimica.wordpress.com