Hidróxidos

O que são hidróxidos?

O Hidróxidos Eles são compostos inorgânicos e ternários que consistem na interação entre um cátion metal e o grupo funcional OH (ânion hidróxido, oh^-). A maioria deles é de natureza iônica, embora também possam ter ligações covalentes.

Por exemplo, um hidróxido pode ser representado como interação eletrostática entre o cátion m⁺ e ânion oh^-, ou como a união covalente através do link M-OH (imagem inferior). No primeiro, o vínculo iônico é dado, enquanto no segundo a covalente. Este fato depende essencialmente de metal ou cátion⁺, bem como seu rádio de carga e íons.

Representação de hidróxido. Fonte: Gabriel Bolívar

Porque muitos deles vêm de metais, é equivalente mencioná -los como hidróxidos de metal.

Como os hidróxidos são formados?

Existem duas rotas sintéticas principais: por reação do óxido correspondente com a água ou com uma base forte em um meio ácido:

Mo + h₂O => m (oh)₂

Mo + h⁺ + Oh^- => M (oh)₂

Somente aqueles óxidos de metal solúvel em água reagem diretamente para formar hidróxido (primeira equação química). Outros são insolúveis e requerem espécies ácidas que liberam m⁺, que então interage com o OH^- de bases fortes (segunda equação química).

No entanto, essas bases fortes são Naoh, Koh e outras dos metais alcalinos (Lioh, RBOH, CSOH) hidróxidos de metal (CSOH). Estes são compostos iônicos altamente solúveis na água, portanto, o seu oh^- Eles são livres para participar de reações químicas.

Por outro lado, existem hidróxidos de metal insolúveis e, consequentemente, são bases muito fracas. Até alguns deles são ácidos, como é o caso do ácido telúrico, TE (OH)₆.

O hidróxido estabelece um equilíbrio de solubilidade com o solvente ao redor. Se for água, por exemplo, o saldo é expresso da seguinte forma:

M (oh)₂ M²⁺(AC) + OH^-(AC)

Onde (CA) indica que o meio é aquoso. Quando o sólido é insolúvel, a concentração dissolvida é pequena ou desprezível. Por esse motivo, hidróxidos de metal insolúveis não podem gerar soluções tão básicas quanto Naoh.

Do exposto, pode -se deduzir que os hidróxidos exibem propriedades muito diferentes, ligadas à estrutura química e às interações entre metal e OH. Assim, embora muitos sejam iônicos, com estruturas cristalinas variadas, outros têm estruturas poliméricas complexas e confusas.

Propriedades de hidróxido

Oh ânion^-

O íon hidroxil é um átomo de oxigênio ligado a um hidrogênio. Assim, isso pode ser facilmente representado como oh^-. A carga negativa está localizada em oxigênio, tornando este ânion um doador de espécies de elétrons: uma base.

Se oh^- Fez seus elétrons em um hidrogênio, uma molécula H é formada₂QUALQUER. Você também pode doar seus elétrons para espécies de carga positiva: como centros de metal m⁺. Assim, um complexo de coordenação é formado através do link M-OH (oxigênio fornece o par de elétrons).

No entanto, para que isso aconteça, o oxigênio deve ser capaz de coordenar eficientemente com o metal; caso contrário, as interações entre M e OH terão um caráter iônico acentuado (M⁺ Oh^-).

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Como o íon hidroxil é o mesmo em todos os hidróxidos, a diferença entre todos eles está no cátion que a acompanha.

Da mesma forma, como esse cátion pode vir de qualquer metal da tabela periódica (Grupos 1, 2, 14, 15, 16 ou dos metais de transição), as propriedades de tais hidróxidos variam muito, embora todos contemplam em comum alguns aspectos.

Caráter iônico e básico

Os hidróxidos, embora tenham links de coordenação, têm um caráter iônico latente. Em alguns, como Naoh, seus íons fazem parte de uma rede cristalina constituída por cátions⁺ e ânions oh^- nas proporções 1: 1; isto é, para cada Íon de Na⁺ Há um Íon OH^- de contraparte.

Dependendo da carga de metal, haverá mais ou menos ânions oh^- ao seu redor. Por exemplo, para um cátion metal m²⁺ Haverá dois íons oh^- Interagindo com ele: M (OH)₂, O que são esboços como ho^- M²⁺ Oh^-.

Da mesma maneira que ocorre com metais m³⁺ e com outras cobranças mais positivas (embora raramente excedam 3+).

Esse caráter iônico é responsável por muitas das propriedades físicas, como fusão e pontos de ebulição. Estes são altos, o que reflete as forças eletrostáticas que funcionam na rede cristalina. Além disso, quando os hidróxidos são dissolvidos ou derretidos, eles podem realizar corrente elétrica devido à mobilidade de seus íons.

No entanto, nem todos os hidróxidos têm as mesmas redes cristalinas. Aqueles com os mais estáveis, serão menos propensos a se dissolver em solventes polares, como a água. Como regra geral, quanto mais díspar os rádios iônicos de M⁺ e oh^-, mais solúvel será o mesmo.

Tendência periódica

O exposto acima explica por que a solubilidade dos hidróxidos de metal alcalino aumenta à medida que o grupo desce. Assim, a crescente ordem de solubilidades na água é a seguinte: Lioh

OH^- É um ânion pequeno e, à medida que o cátion se torna mais volumoso, a rede cristalina enfraquece a energia.

Por outro. Isso é porque M²⁺ Atrai mais força para o oh^- comparado a m⁺. Da mesma forma, seus cátions são menores e, portanto, menos desiguais em tamanho em comparação com oh^-.

O resultado disso é a evidência experimental de que NaOH é muito mais básico que CA (OH)₂. O mesmo raciocínio pode ser aplicado a outros hidróxidos, para os de metais de transição ou para os do bloco P (Al, Pb, TE, etc.).

Além disso, quanto menor e grande o raio iônico e a carga positiva de m⁺, Menor será o caráter iônico do hidróxido, em outras palavras, aqueles com densidades de carga muito alta. Um exemplo disso ocorre com o hidróxido de Beryl, seja (OH)₂. Ele é²⁺ É um cátion muito pequeno e sua carga divalente o torna eletricamente muito denso.

Anfoterismo

M hidróxidos (OH)₂ reaja com ácidos para formar um aquocomplex, ou seja, m⁺ extremidades cercadas por moléculas de água. No entanto, há um número limitado de hidróxidos que também podem reagir com as bases. Estes são aqueles que são conhecidos como hidróxidos de anfoteros.

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Os hidróxidos anfoter reagem com ácidos e bases. A segunda situação pode ser representada com a seguinte equação química:

M (oh)₂ + Oh^- => M (oh)₃^-

Mas como determinar se um hidróxido é um anfóter? Através de um simples experimento de laboratório. Porque muitos hidróxidos metálicos são insolúveis em água, adicionando uma base forte a uma solução com íons m⁺ dissolvido, por exemplo, para³⁺, Ele precipitará o hidróxido correspondente:

Para o³⁺(AC) + 3OH^-(AC) => ah (oh)₃(S)

Mas tendo um excesso de oh^- O hidróxido continua a reagir:

Al (oh)₃(s) + oh^- => Al (oh)₄^-(AC)

Como resultado, o novo complexo de carga negativo é solvetado pelas moléculas de água circundantes, dissolvendo o hidróxido de alumínio branco sólido. Os hidróxidos que permanecem inalterados com a adição extra -base não se comportam como ácidos e, portanto, não são anfóticos.

Estruturas

Os hidróxidos podem ter estruturas cristalinas semelhantes às de muitos sais ou óxidos; alguns simples e outros muito complexos. Além disso, aqueles em que há uma diminuição no caráter iônico podem apresentar centros de metal unidos por pontes de oxigênio (HOM-O-MOH).

Em solução, as estruturas são diferentes. Embora para hidróxidos muito solúveis seja suficiente considerá -los como íons dissolvidos na água, para outros é necessário levar em consideração a química da coordenação.

Assim, cada cátion m⁺ Pode ser coordenado a um número limitado de espécies. Quanto mais volumoso, maior o número de moléculas de água ou OH^- ligado a ele. Daqui surge a famosa coordenação octaedro de muitos metais dissolvidos em água (ou em qualquer outro solvente): M (oh₂)₆⁺ⁿ, sendo igual à carga de metal positiva.

Cr (oh)₃, Por exemplo, realmente um octaedro. Como? Considerando o complexo como [Cr (oh₂)₃(OH)₃], dos quais três das moléculas de água são substituídas por ânions oh^-.

Se todas as moléculas foram substituídas por OH^-, Então a carga negativa e o complexo da estrutura octaédrica [Cr (OH) seriam obtidos₆]^3-. A carga -3 é o resultado das seis cargas negativas do OH^-.

Reação de desidratação

Os hidróxidos podem ser considerados "óxidos hidratados". No entanto, neles "água" está em contato direto com M⁺; Enquanto estiver em óxidos hidratados mo · nh₂Ou, as moléculas de água fazem parte de uma esfera de coordenação externa (elas não estão próximas do metal).

Essas moléculas de água podem ser extraídas através do aquecimento de uma amostra de hidróxido:

M (oh)₂ + Q (calor) => Mo + h₂QUALQUER

MO é o óxido metálico formado como resultado de desidratação de hidróxido. Um exemplo dessa reação é o que é observado quando o hidróxido cúprico, Cu (OH) está desidratado₂:

Cu (Oh)₂ (azul) + q => Cuo (preto) + h₂QUALQUER

Nomenclatura de hidróxido

Qual é a maneira correta de mencionar hidróxidos? O IUPAC levantou três nomenclaturas para esse fim: o tradicional, o estoque e o sistema sistemático. É correto usar qualquer um dos três, no entanto, para alguns hidróxidos, pode ser mais confortável ou prático mencioná -lo de uma maneira ou de outra.

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Tradicional

A nomenclatura tradicional consiste simplesmente em adicionar a valência mais alta que o metal apresenta; e o sufixo -apenas o mais baixo. Assim, por exemplo, se o metal m tem valências +3 e +1, hidróxido m (oh)₃ Será chamado de hidróxido (nome de metal)ico, Enquanto o hidróxido de Moh (nome de metal)urso.

Para determinar o que a valência de metal em hidróxido é suficiente para observar o número após o OH fechado entre parênteses. Assim, m (oh)₅ Isso significa que o metal tem uma carga ou valência de +5.

O principal inconveniente dessa nomenclatura, no entanto, é que ela pode ser complicada para metais com mais de dois estados de oxidação (como com cromo e manganês). Para tais casos, prefixos hiper e hiper são usados ​​para denotar as valores mais altas e mais baixas.

Assim, se M em vez de ter apenas valências +3 e +1, ele também possui +4 e +2, os nomes de seus maiores hidróxidos e valências menores são: hidróxido hiper(Nome do metal)ico, e hidróxido soluço(Nome do metal)urso.

Estoque

De todas as nomenclaturas, esta é a mais simples. Aqui, o nome de hidróxido é simplesmente seguido pela Valência do metal trancado entre parênteses e escrito em números romanos. Novamente para m (oh)₅, Por exemplo, sua nomenclatura de ações seria: hidróxido (nome de metal) (v). (V) denota então (+5).

Sistemático

Finalmente, a nomenclatura sistemática é caracterizada por recorrer a prefixos multiplicadores (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, etc.). Esses prefixos são usados ​​para especificar o número de átomos de metal e os íons OH^-. Dessa forma, o m (oh)₅ É nomeado: pentahidroxido de (nome de metal).

No caso de HG₂(OH)₂, Por exemplo, seria di -hidróxido de dimercúrio; Um dos hidróxidos cuja estrutura química é complexa à primeira vista.

Exemplos de hidróxidos

Alguns exemplos de hidróxidos e suas nomenclaturas correspondentes são aqueles que se seguem:

-NaOH (hidróxido de sódio)

Aparência de hidróxido de sódio

-CA (OH) 2 (hidróxido de cálcio)

Aparência de hidróxido de cálcio em estado sólido

-Fé (oh)₃ (Hidróxido férrico; hidróxido de ferro (iii); ou tri -hidróxido de ferro).

-V (oh)₅ (Hidróxido de pervanato; hidróxido de vanádio (V); ou penta -vanádio de vanádio).

-SN (OH)₄ (Hidróxido Isñico; tin -hidróxido (iv); ou tetra -hidróxido de lata).

-Ba (oh)₂ (Hidróxido de bário ou di -hidróxido de bário).

-MN (OH)₆ (Hidróxido mangano, hidróxido de manganês (vi) ou hexa -hidroxido de manganês).

-Aujah (hidróxido argical, hidróxido de prata ou hidróxido de prata). Observe que, para este composto, não há distinção entre estoque e nomenclaturas sistemáticas.

-PB (OH)₄ (Hidróxido plúmbico, hidróxido de chumbo (iv) ou tetra -hidróxido de chumbo).

-Liop (hidróxido de lítio).

-CD (OH) 2 (hidróxido de cádmio).

-Ba (oh)_{2 (}Hidróxido de bário).

-Hidróxido de cromo.

Referências

1. Química Librettexts. Solubilidade de hidróxidos de metal. Tirado de: química.Librettexts.org
2. Clackamas Community College (2011). Lição 6: Nomenclatura de ácidos, bases e sais. Retirado de: DL.Clackamas.Edu
3. Íons complexos e anfoterismo [pdf]. Retirado de: Oneonta.Edu
4. FullQuimica (14 de janeiro de 2013). Hidróxidos de metal. Retirado de: química2013.WordPress.com
5. Enciclopédia de exemplos (2017). Hidróxidos. Recuperado de: exemplos.co
6. Castaños e. (9 de agosto de 2016). Formulação e nomenclatura: hidróxidos. Retirado de: Lidiaconlachimica.WordPress.com