HYDROXIT: ĐẶC TÍNH, DANH PHÁP VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Các hydroxit là các hợp chất vô cơ và bậc ba bao gồm sự tương tác giữa cation kim loại và nhóm chức OH (anion hydroxit, OH ^- ). Hầu hết chúng đều có bản chất ion, mặc dù chúng cũng có thể có liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ, một hydroxit có thể được biểu diễn dưới dạng tương tác tĩnh điện giữa cation M ⁺ và anion OH ^- hoặc dưới dạng liên kết cộng hóa trị thông qua liên kết M-OH (hình dưới). Trong lần đầu tiên, liên kết ion xảy ra, trong khi ở lần thứ hai, liên kết cộng hóa trị. Thực tế này về cơ bản phụ thuộc vào kim loại hoặc cation M ⁺ , cũng như điện tích và bán kính ion của nó.

Nguồn: Gabriel Bolívar

Vì hầu hết chúng đến từ kim loại, nên tương đương với việc gọi chúng là hydroxit kim loại.

Chúng được hình thành như thế nào?

Có hai con đường tổng hợp chính: bằng cách phản ứng oxit tương ứng với nước hoặc với bazơ mạnh trong môi trường axit:

MO + H ₂ O => M (OH) ₂

MO + H ⁺ + OH ^- => M (OH) ₂

Chỉ những oxit kim loại tan trong nước mới phản ứng trực tiếp tạo thành hiđroxit (phương trình hóa học thứ nhất). Những chất khác không hòa tan và cần các loại axit để giải phóng M ⁺ , sau đó tương tác với OH ^- từ bazơ mạnh (phương trình hóa học thứ hai).

Tuy nhiên, các bazơ mạnh này là các hiđroxit kim loại NaOH, KOH và các chất khác thuộc nhóm kim loại kiềm (LiOH, RbOH, CsOH). Đây là những hợp chất ion hòa tan nhiều trong nước, do đó, OH ^{- của} chúng tự do tham gia vào các phản ứng hóa học.

Mặt khác, có những hiđroxit kim loại không tan và do đó là bazơ rất yếu. Một số trong số chúng thậm chí có tính axit, như trường hợp của axit telluric, Te (OH) ₆ .

Hydroxit thiết lập cân bằng độ hòa tan với dung môi xung quanh. Ví dụ, nếu đó là nước, thì trạng thái cân bằng được biểu thị như sau:

M (OH) ₂ <=> M ²⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Trong đó (ac) biểu thị rằng môi trường là nước. Khi chất rắn không tan thì nồng độ OH hòa tan nhỏ hoặc không đáng kể. Vì lý do này, các hydroxit kim loại không tan không thể tạo ra các dung dịch có tính bazơ như NaOH.

Từ những điều trên có thể suy ra rằng các hiđroxit thể hiện các tính chất rất khác nhau, liên kết với cấu trúc hóa học và tương tác giữa kim loại và OH. Do đó, mặc dù nhiều loại là ion, với cấu trúc tinh thể đa dạng, một số khác có cấu trúc polyme phức tạp và rối loạn.

Tính chất của hydroxit

Anion OH

Ion hydroxyl là nguyên tử oxy liên kết cộng hóa trị với hydro. Do đó, điều này có thể dễ dàng được biểu diễn dưới dạng OH ^- . Điện tích âm nằm trên oxy, làm cho anion này trở thành một loài cho electron: một bazơ.

Nếu OH ^{- cho} các electron của nó cho hydro, một phân tử H ₂ O. Nó cũng có thể tặng các electron của nó cho các loại mang điện tích dương: chẳng hạn như các tâm kim loại M ⁺ . Do đó, một phức hợp phối trí được hình thành thông qua liên kết M - OH âm (oxy cung cấp cặp electron).

Tuy nhiên, để điều này xảy ra thì oxy phải có khả năng phối hợp hiệu quả với kim loại, nếu không, tương tác giữa M và OH sẽ có tính chất ion mạnh (M ⁺ OH ^- ). Vì ion hydroxyl giống nhau trong tất cả các hydroxit nên sự khác biệt giữa tất cả chúng nằm ở cation đi kèm với nó.

Ngoài ra, bởi vì cation này có thể đến từ bất kỳ kim loại nào trong bảng tuần hoàn (nhóm 1, 2, 13, 14, 15, 16, hoặc các kim loại chuyển tiếp), nên tính chất của các hiđroxit này rất khác nhau, mặc dù tất cả chúng đều có chung một số khía cạnh.

Ionic và nhân vật cơ bản

Trong các hydroxit, mặc dù chúng có liên kết phối trí nhưng chúng có tính chất ion tiềm ẩn. Trong một số, chẳng hạn như NaOH, các ion của chúng là một phần của mạng tinh thể được tạo thành từ các cation Na ⁺ và anion OH ^- theo tỷ lệ 1: 1; nghĩa là, đối với mỗi ion Na ⁺ có một ion OH ^- đối.

Tùy thuộc vào điện tích trên kim loại mà sẽ có nhiều hay ít anion OH ^- xung quanh nó. Ví dụ, đối với một cation kim loại M ²⁺ sẽ có hai ion OH ^- tương tác với nó: M (OH) ₂ , được viết tắt là HO ^- M ²⁺ OH ^- . Điều tương tự cũng xảy ra với các kim loại M ³⁺ và với những kim loại khác có điện tích dương hơn (mặc dù chúng hiếm khi vượt quá 3+).

Đặc tính ion này chịu trách nhiệm cho nhiều tính chất vật lý, chẳng hạn như điểm nóng chảy và điểm sôi. Đây là mức cao, phản ánh lực tĩnh điện hoạt động trong mạng tinh thể. Ngoài ra, khi các hydroxit hòa tan hoặc nóng chảy, chúng có thể dẫn dòng điện do tính linh động của các ion của chúng.

Tuy nhiên, không phải tất cả các hydroxit đều có mạng tinh thể giống nhau. Những chất ổn định nhất sẽ ít có khả năng hòa tan trong các dung môi phân cực như nước. Theo nguyên tắc chung, bán kính ion của M ⁺ và OH ^- càng chênh lệch thì chúng càng dễ hòa tan.

Xu hướng định kỳ

Ở trên giải thích tại sao độ tan của các hiđroxit kim loại kiềm tăng khi một chất giảm dần qua nhóm. Do đó, thứ tự tăng dần của các chất hòa tan trong nước đối với những chất này như sau:

OH ^- là một anion nhỏ, và khi cation trở nên dễ bay hơi hơn, mạng tinh thể sẽ yếu đi.

Mặt khác, các kim loại kiềm thổ tạo thành hiđroxit ít tan hơn do có điện tích dương cao hơn. Điều này là do M ²⁺ thu hút OH ^- mạnh hơn M ⁺ . Tương tự như vậy, các cation của nó nhỏ hơn, và do đó có kích thước không bằng nhau đối với OH ^- .

Kết quả của việc này là bằng chứng thực nghiệm cho thấy NaOH có tính bazơ cao hơn nhiều so với Ca (OH) ₂ . Lập luận tương tự có thể được áp dụng cho các hiđroxit khác, hoặc cho các kim loại chuyển tiếp hoặc cho các kim loại khối p (Al, Pb, Te, v.v.).

Ngoài ra, bán kính ion và điện tích dương của M ⁺ càng nhỏ và càng lớn thì tính chất ion của hydroxit càng thấp, hay nói cách khác là những chất có mật độ điện tích rất cao. Một ví dụ về điều này xảy ra với berili hydroxit, Be (OH) ₂ . Be ²⁺ là một cation rất nhỏ và điện tích hóa trị hai của nó làm cho nó rất đậm đặc về điện.

Lưỡng tính

Hiđroxit M (OH) ₂ phản ứng với axit tạo thành phức chất nước, nghĩa là M ⁺ kết thúc với các phân tử nước. Tuy nhiên, có một số hạn chế các hiđroxit cũng có thể phản ứng với bazơ. Đây là những gì được gọi là hydroxit lưỡng tính.

Hiđroxit lưỡng tính phản ứng với cả axit và bazơ. Tình huống thứ hai có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:

M (OH) ₂ + OH ^- => M (OH) ₃ ^-

Nhưng làm thế nào để xác định xem một hydroxit là chất lưỡng tính? Thông qua một thí nghiệm đơn giản trong phòng thí nghiệm. Vì nhiều hiđroxit kim loại không tan trong nước, thêm bazơ mạnh vào dung dịch có các ion M ⁺ hòa tan, ví dụ Al ³⁺ , sẽ tạo kết tủa hiđroxit tương ứng:

Al ³⁺ (aq) + 3OH ^- (aq) => Al (OH) ₃ (s)

Nhưng với một lượng dư OH ^- hiđroxit tiếp tục phản ứng:

Al (OH) ₃ (s) + OH ^- => Al (OH) ₄ ^- (aq)

Kết quả là, phức chất tích điện âm mới bị hòa tan bởi các phân tử nước xung quanh, hòa tan chất rắn màu trắng của nhôm hydroxit. Những hiđroxit không thay đổi khi thêm bazơ bổ sung không hoạt động như axit và do đó, không phải là chất lưỡng tính.

cấu trúc

Hydroxit có thể có cấu trúc tinh thể tương tự như cấu trúc của nhiều muối hoặc oxit; một số đơn giản và một số khác rất phức tạp. Hơn nữa, những nơi có sự giảm đặc tính ion có thể có các tâm kim loại liên kết với nhau bằng cầu oxy (HOM - O - MOH).

Trong dung dịch, các cấu trúc khác nhau. Mặc dù đối với các hydroxit hòa tan cao, chỉ cần coi chúng là các ion hòa tan trong nước là đủ, nhưng đối với các hydroxit khác thì cần phải tính đến hóa học phối trí.

Do đó, mỗi cation M ⁺ có thể phối hợp với một số loài giới hạn. Nó càng cồng kềnh, số lượng phân tử nước hoặc OH ^- liên kết với nó càng lớn. Từ đó nảy sinh ra bát diện phối trí nổi tiếng của nhiều kim loại hòa tan trong nước (hoặc trong bất kỳ dung môi nào khác): M (OH ₂ ) ₆ ^{+ n} , trong đó n bằng điện tích dương của kim loại.

Ví dụ, Cr (OH) ₃ thực sự tạo thành một khối bát diện. Làm sao? Xét hợp chất, trong đó ba phân tử nước được thay thế bằng anion OH ^- . Nếu tất cả các phân tử được thay thế bằng OH ^- , thì phức chất mang điện tích âm và cấu trúc bát diện ^{3 - sẽ thu được} . Điện tích -3 là kết quả của sáu điện tích âm của OH ^- .

Phản ứng khử nước

Hydroxit có thể được coi là “oxit ngậm nước”. Tuy nhiên, ở chúng “nước” tiếp xúc trực tiếp với M ⁺ ; trong khi trong các oxit ngậm nước MO · nH ₂ O, các phân tử nước là một phần của quả cầu phối trí bên ngoài (chúng không gần với kim loại).

Các phân tử nước này có thể được chiết xuất bằng cách đun nóng một mẫu hydroxit:

M (OH) ₂ + Q (nhiệt) => MO + H ₂ O

MO là oxit kim loại được hình thành do quá trình khử nước của hiđroxit. Ví dụ về phản ứng này là phản ứng được quan sát thấy khi hiđroxit cốcric, Cu (OH) _2, bị khử nước :

Cu (OH) ₂ (xanh lam) + Q => CuO (đen) + H ₂ O

Danh pháp

Cách thích hợp để đề cập đến hydroxit là gì? IUPAC đã đề xuất ba danh pháp cho mục đích này: truyền thống, cổ phiếu và hệ thống. Tuy nhiên, sử dụng bất kỳ cách nào trong số ba là đúng, đối với một số hydroxit, việc đề cập đến nó theo cách này hay cách khác có thể thuận tiện hơn hoặc thực tế hơn.

Truyên thông

Danh pháp truyền thống chỉ đơn giản là thêm hậu tố –ico vào hóa trị cao nhất của kim loại; và hậu tố –oso ở mức thấp nhất. Như vậy, chẳng hạn, nếu kim loại M có hóa trị +3 và +1 thì hiđroxit M (OH) ₃ sẽ được gọi là hiđroxit (tên kim loại) ico , còn hiđroxit MOH (tên kim loại) thì chịu .

Để xác định hóa trị của kim loại trong hiđroxit, chỉ cần nhìn vào số sau OH trong ngoặc đơn. Như vậy, M (OH) ₅ có nghĩa là kim loại có điện tích hoặc hóa trị +5.

Tuy nhiên, hạn chế chính của danh pháp này là nó có thể gây khó khăn cho các kim loại có nhiều hơn hai trạng thái oxy hóa (như crom và mangan). Đối với những trường hợp như vậy, các tiền tố hyper- và hypo- được sử dụng để biểu thị các giá trị cao nhất và thấp nhất.

Vì vậy, nếu M thay vì chỉ có 3 và +1 valences, nó cũng có 4 và 2, sau đó tên của hydroxit với valences cao hơn và thấp hơn là: hyper hydroxit (tên kim loại) ico , và rất ít khả năng hydroxit ( tên kim loại) chịu .

cổ phần

Trong tất cả các danh pháp, đây là danh pháp đơn giản nhất. Ở đây, tên của hiđroxit chỉ đơn giản theo sau là hóa trị của kim loại được đặt trong dấu ngoặc đơn và viết bằng số La Mã. Một lần nữa đối với M (OH) ₅ , ví dụ, danh pháp cổ phiếu của bạn sẽ là: (tên kim loại) (V) hydroxit. (V) sau đó biểu thị (+5).

Có hệ thống

Cuối cùng, danh pháp hệ thống được đặc trưng bởi việc sử dụng các tiền tố nhân (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, v.v.). Các tiền tố này được sử dụng để xác định cả số nguyên tử kim loại và ion OH ^- . Theo cách này, M (OH) ₅ được đặt tên là: (tên kim loại) pentahydroxit.

Ví dụ, trong trường hợp của Hg ₂ (OH) ₂ , nó sẽ là dihydroxit lưỡng tính; một trong những hydroxit có cấu trúc hóa học thoạt nhìn rất phức tạp.

Ví dụ về hydroxit

Một số ví dụ về hydroxit và danh pháp tương ứng của chúng như sau:

-NaOH (Natri Hydroxit)

Sự xuất hiện của natri hydroxit

-Ca (OH) 2 (Canxi hiđroxit)

Sự xuất hiện của canxi hydroxit ở trạng thái rắn

-Fe (OH) _{3. (} Sắt hydroxit; sắt (III) hydroxit; hoặc sắt trihydroxit)

-V (OH) _{5 (} Pervanadic hydroxit; vanadi (V) hydroxit; hoặc vanadi pentahydroxit).

-Sn (OH) _{4 (} Stanic hydroxit; thiếc (IV) hydroxit; hoặc thiếc tetrahydroxit).

-Ba (OH) ₂ (Bari hiđroxit hoặc bari đihiđroxit).

-Mn (OH) _{6 (} Mangan hydroxit, mangan (VI) hydroxit hoặc mangan hexahydroxit).

-AgOH (Hiđroxit bạc, hiđroxit bạc hoặc hiđroxit bạc). Lưu ý rằng đối với hợp chất này không có sự phân biệt giữa danh pháp dự trữ và hệ thống.

-Pb (OH) _{4 (} Chì hydroxit, chì (IV) hydroxit hoặc chì tetrahydroxit).

-LiOP (Lithium Hydroxide).

-Cd (OH) 2 (Cadmi hydroxit)

-Ba (OH) _{2 (} Bari Hydroxit)

- Crom hydroxit

Người giới thiệu

1. Hóa học LibreTexts. Tính tan của Hydroxit kim loại. Lấy từ: chem.libretexts.org
2. Cao đẳng cộng đồng Clackamas. (2011). Bài 6: Danh pháp axit, bazơ và muối. Lấy từ: dl.clackamas.edu
3. Ion phức và chất lưỡng tính. . Lấy từ: oneonta.edu
4. Hóa chất toàn phần. (Ngày 14 tháng 1 năm 2013). Hiđroxit kim loại. Lấy từ: quimica2013.wordpress.com
5. Encyclopedia of Examples (2017). Hydroxit Phục hồi từ: example.co
6. Castaños E. (ngày 9 tháng 8 năm 2016). Công thức và danh pháp: hydroxit. Lấy từ: lidiaconlaquimica.wordpress.com