水酸化物は、金属カチオン及びOH官能基(ヒドロキシドアニオン、OHとの間の相互作用からなる無機及び三元化合物です- )。それらのほとんどはイオン性ですが、共有結合を持つこともできます。
例えば、水酸化Mとの間の静電相互作用のように表すことができる+の陽イオンとOH -陰イオン、またはM-OH結合を介して共有結合などの(下側画像)。1つ目はイオン結合、2つ目は共有結合です。この事実は、本質的に金属またはカチオンM +、およびその電荷とイオン半径に依存します。
出典:GabrielBolívar
それらのほとんどは金属に由来するため、それらを金属水酸化物と呼ぶのと同じです。
それらはどのように形成されますか?
主な合成経路は2つあります。対応する酸化物を水と、または酸性媒体中で強塩基と反応させる方法です。
MO + H 2 O => M(OH)2
MO + H + + OH - => M(OH)2
水に可溶な金属酸化物のみが直接反応して水酸化物を形成します(最初の化学式)。他のものは不溶性であり、M放出する酸性種を必要+ついでOHと相互作用し、-強塩基(第二の化学式)から。
ただし、これらの強塩基は、金属水酸化物のNaOH、KOHなどのアルカリ金属(LiOH、RbOH、CsOH)のグループです。これらは水に非常に可溶性のイオン性化合物であり、従って、それらはOH -化学反応に参加する自由です。
一方、不溶性で非常に弱い塩基性の金属水酸化物があります。それらのいくつかはテルル酸、Te(OH)6の場合のように酸性ですらある。
水酸化物は、周囲の溶媒との溶解度バランスを確立します。たとえば水である場合、平衡は次のように表されます。
M(OH)2 <=> M 2+(水溶液)+ OH -(aq)で
(ac)は、媒体が水性であることを示します。固体が不溶性の場合、溶存OH濃度は低いか無視できます。このため、不溶性の金属水酸化物は、NaOHのような塩基性の溶液を生成できません。
上記から、水酸化物は非常に異なる特性を示し、化学構造と金属とOH間の相互作用に関連していると推定できます。したがって、多くはイオン性であり、さまざまな結晶構造を持っていますが、他のものは複雑で無秩序なポリマー構造を持っています。
水酸化物の性質
OHアニオン
ヒドロキシルイオンは、水素に共有結合した酸素原子です。したがって、これは容易にOHとして表すことができます- 。負電荷は酸素上にあるため、この陰イオンは電子供与体種、つまり塩基になります。
OHの場合-水素への電子を供与し、Hの分子2 Oが形成されているまた、正に帯電した種への電子を供与することができる:例えばMなど。+の金属中心。したがって、配位錯体は、与格M – OH結合を介して形成されます(酸素は電子のペアを提供します)。
しかし、これが起こるためには、酸素がそれ以外の場合は、金属と効率的に調整することができなければならない、MとOHの間の相互作用が強いイオン特性(M有するであろう+ OHを- )。ヒドロキシルイオンはすべての水酸化物で同じであるため、それらすべての違いは、それに付随するカチオンにあります。
また、このカチオンは周期表の任意の金属(グループ1、2、13、14、15、16、または遷移金属)に由来する可能性があるため、このような水酸化物の特性は大きく異なりますが、一般的ないくつかの側面。
イオン的で基本的なキャラクター
水酸化物では、配位結合を持っていますが、潜在的なイオン特性を持っています。NaOHなどのいくつかでは、それらのイオンは、結晶格子の一部をNaで構成されてい+陽イオンとOH -陰イオンの1:1の比率と、すなわち、それぞれのNaのための+のイオンが存在する相手OH -イオン。
金属の電荷に応じて、多かれ少なかれOHがあるでしょう-アニオンその周り。例えば、金属カチオンMため2+ 2つのOHが存在するであろう-イオンM(OH):それと対話2、HOのように概説されている- M 2+ OH - 。同じことがM 3+金属とより多くの正電荷を持つ他の金属でも起こります(ただし、それらはめったに3+を超えません)。
このイオン特性は、融点や沸点などの多くの物理的特性の原因です。これらは高く、結晶格子内で働く静電気力を反映しています。また、水酸化物が溶解または溶融すると、それらのイオンの移動度のために電流を伝導できます。
ただし、すべての水酸化物が同じ結晶格子を持つわけではありません。安定性が最も高いものは、水のような極性溶媒に溶解する可能性が低くなります。原則として、複数のMのイオン半径異種+をし、OH - 、より可溶性それらがあろう。
定期的な傾向
上記は、アルカリ金属水酸化物の溶解度がグループを下るにつれて増加する理由を説明しています。したがって、これらに対する水への溶解度の増加順は次のとおりです。LiOH
OH -小さなアニオンであり、カチオンがより膨大になるように、結晶格子がエネルギー的に弱くなります。
一方、アルカリ土類金属は、正電荷が高いため、溶解性の低い水酸化物を形成します。Mからです2+は OH引き付ける-よりも強くM +。同様に、そのカチオンがOHに対して小さく、したがってより少ない不均等なサイズであります- 。
この結果は、NaOHがCa(OH)2よりもはるかに塩基性であるという実験的証拠です。同じ理由が、遷移金属の水酸化物、またはpブロック金属(Al、Pb、Teなど)の水酸化物のいずれかについて、他の水酸化物にも適用できます。
また、イオン半径とM +の正電荷が小さいほど、大きいほど、水酸化物のイオン特性は低くなります。つまり、電荷密度が非常に高い水酸化物です。この例は、水酸化ベリリウムBe(OH)2で発生します。Be 2+は非常に小さなカチオンであり、その2価の電荷により電気的に非常に高密度になります。
両性主義
M(OH)2水酸化物は酸と反応して水性複合体を形成します。つまり、M +は最終的に水分子に囲まれます。ただし、塩基と反応する水酸化物の数は限られています。これらは両性水酸化物として知られています。
両性水酸化物は酸と塩基の両方と反応します。2番目の状況は、次の化学方程式で表すことができます。
M(OH)2 + OH - => M(OH)3 -
しかし、水酸化物が両性であるかどうかを判断するにはどうすればよいですか?簡単な実験室実験。多くの金属水酸化物は水に溶けないため、M 3 +イオンが溶解している溶液に強塩基(Al 3+など)を追加すると、対応する水酸化物が沈殿します。
Al 3+(水溶液)+ 3OH - (水溶液)=>のAl(OH)3(S)
しかし、OHの過剰-水酸化物が反応し続けます。
Al(OH)3(S)+ OH - =>のAl(OH)4 -(AQ)
その結果、新しい負に帯電した錯体は周囲の水分子によって溶媒和され、水酸化アルミニウムの白い固体を溶解します。余分な塩基を加えても変化しない水酸化物は酸として振る舞わないため、両性ではありません。
構造
水酸化物は、多くの塩または酸化物の結晶構造と同様の結晶構造を持つことができます。単純なものもあれば、非常に複雑なものもあります。さらに、イオン特性が低下しているものには、酸素ブリッジ(HOM – O – MOH)によって連結された金属中心がある可能性があります。
ソリューションでは、構造が異なります。溶解度の高い水酸化物の場合は、水に溶解したイオンと見なすだけで十分ですが、他の場合は、配位化学を考慮する必要があります。
したがって、各M +カチオンは限られた数の種に配位することができます。それはかさばる、水又はOH分子の数が大きい-それに結合しました。これから、水(または他の溶媒)に溶解した多くの金属の有名な配位八面体が発生します。M(OH 2)6 + n、ここでnは金属の正電荷に等しいです。
例えば、Cr(OH)3は実際には八面体を形成します。どうやって?水分子の三つのOHにより置換された化合物として、考慮-アニオン。すべての分子がOHで置き換えられた場合-は、負電荷と八面体構造を有する複合体3は、 -得られるであろう。-3電荷がOH六の負電荷の結果です- 。
脱水反応
水酸化物は「水和酸化物」と考えることができます。しかし、それらの中で「水」はM +と直接接触しています。一方、MO・nH 2 O 水和酸化物では、水分子は外部配位圏の一部です(金属に近くありません)。
これらの水分子は、水酸化物のサンプルを加熱することで抽出できます。
M(OH)2 + Q(熱)=> MO + H 2 O
MOは、水酸化物の脱水の結果として形成される金属酸化物です。この反応の例は、水酸化第二銅、Cu(OH)2が脱水されたときに観察されるものです。
Cu(OH)2(青)+ Q => CuO(黒)+ H 2 O
命名法
水酸化物について言及する適切な方法は何ですか?IUPACは、この目的のために3つの命名法を提案しました:伝統的、ストック、そして体系的です。3つのいずれかを使用することは正しいですが、一部の水酸化物では、何らかの方法で言及する方が便利または実用的です。
伝統的な
従来の命名法では、金属の最高価に接尾辞-icoを追加するだけです。そして、接尾辞– osoから最低位まで。したがって、たとえば、金属Mの価数が+3と+1の場合、水酸化物M(OH)3は水酸化物(金属名)icoと呼ばれ、MOH水酸化物(金属名)はと呼ばれます。
水酸化物中の金属の価数を決定するには、括弧で囲まれたOHの後の数を見てください。したがって、M(OH)5は、金属の電荷または価数が+5であることを意味します。
ただし、この命名法の主な欠点は、酸化状態が2つを超える金属(クロムとマンガンなど)では難しい場合があることです。そのような場合、接頭辞hyper-およびhypo-を使用して、最高および最低の価数を示します。
:このようにMの代わりのみ+3と+1の原子価を有することが、それはまた+4および+2を有する場合、次いで、最高と最低の原子価を有するその水酸化物の名前はハイパー水酸化物(金属名)ICO、およびハイポ水酸化(金属名)くま。
株式
すべての命名法の中で、これが最も簡単です。ここでは、水酸化物の名前の後に、括弧で囲まれ、ローマ数字で書かれた金属の原子価が単に続きます。再びM(OH)5の場合、たとえば、在庫の命名法は(金属名)(V)水酸化物になります。(V)は(+5)を示します。
系統的
最後に、体系的な命名法は、複数の接頭辞(ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサなど)を使用することを特徴としています。これらのプレフィックスは、金属原子及びOHの数の両方を指定するために使用されている-イオン。このようにして、M(OH)5は次のように命名されます:(金属名)五水酸化。
例えば、Hg 2(OH)2の場合、それは二水酸化二水銀である。一見すると化学構造が複雑な水酸化物の1つ。
水酸化物の例
水酸化物のいくつかの例とそれに対応する命名法は次のとおりです。
-NaOH(水酸化ナトリウム)
水酸化ナトリウムの外観
-Ca(OH)2(水酸化カルシウム)
固体状態の水酸化カルシウムの外観
-Fe(OH)3.(水酸化第二鉄、水酸化鉄(III)、または三水酸化鉄)
-V(OH)5(過酸化バナジウム、水酸化バナジウム(V)、または五水酸化バナジウム)。
-Sn(OH)4(水酸化第二スズ、水酸化スズ(IV)、または四水酸化スズ)。
-Ba(OH)2(水酸化バリウムまたは二水酸化バリウム)。
-Mn(OH)6(水酸化マンガン、水酸化マンガン(VI)または六水酸化マンガン)。
-AgOH(水酸化銀、水酸化銀または水酸化銀)。この化合物では、系統名と系統名の間に区別がないことに注意してください。
-Pb(OH)4(水酸化鉛、水酸化鉛(IV)または四水酸化鉛)。
-LiOP(水酸化リチウム)。
-Cd(OH)2(水酸化カドミウム)
-Ba(OH)2(水酸化バリウム)
-水酸化クロム
参考文献
- 化学LibreTexts。金属水酸化物の溶解度。取得元:chem.libretexts.org
- クラカマスコミュニティカレッジ。(2011)。レッスン6:酸、塩基、塩の命名法。次から取得:dl.clackamas.edu
- 複雑なイオンと両性。。取得元:oneonta.edu
- フルケミストリー。(2013年1月14日)。金属水酸化物。出典:quimica2013.wordpress.com
- 例の百科事典(2017)。水酸化物 回収元:examples.co
- カスタニョスE.(2016年8月9日)。処方と命名法:水酸化物。取得元:lidiaconlaquimica.wordpress.com