Hydroxides: properti, nomenklatur dan contoh
Hidroksida adalah senyawa anorganik dan terner yang terdiri dari interaksi antara kation logam dan gugus fungsi OH (hidroksida anion, OH-). Kebanyakan dari mereka bersifat ionik, meskipun mereka juga dapat memiliki ikatan kovalen.
Sebagai contoh, hidroksida dapat direpresentasikan sebagai interaksi elektrostatik antara kation M + dan OH-anion, atau sebagai ikatan kovalen melalui ikatan M-OH (gambar lebih rendah). Yang pertama, ikatan ionik diberikan, sedangkan yang kedua, ikatan kovalen. Fakta ini pada dasarnya tergantung pada logam atau kation M +, serta muatannya dan jari-jari ionik.
Karena kebanyakan dari mereka berasal dari logam, itu setara dengan menyebut mereka sebagai logam hidroksida.
Bagaimana mereka terbentuk?
Ada dua rute sintetik utama: dengan mereaksikan oksida yang sesuai dengan air, atau dengan basa kuat dalam media asam:
MO + H 2 O => M (OH) 2
MO + H + + OH- => M (OH) 2
Hanya oksida logam yang larut dalam air yang bereaksi langsung membentuk hidroksida (persamaan kimia pertama). Lainnya tidak larut dan membutuhkan spesies asam yang melepaskan M +, yang kemudian berinteraksi dengan OH- dari basa kuat (persamaan kimia kedua).
Namun, basa kuat tersebut adalah logam hidroksida NaOH, KOH dan lainnya dari kelompok logam alkali (LiOH, RbOH, CsOH). Ini adalah senyawa ionik yang sangat larut dalam air, oleh karena itu, OH-bebas untuk berpartisipasi dalam reaksi kimia.
Di sisi lain, ada hidroksida logam yang tidak larut dan akibatnya adalah basa yang sangat lemah. Bahkan beberapa dari mereka bersifat asam, seperti halnya dengan asam telluric, Te (OH) 6 .
Hidroksida membentuk keseimbangan kelarutan dengan pelarut di sekitarnya. Jika itu air, misalnya, maka keseimbangannya dinyatakan sebagai berikut:
M (OH) 2 M2 + (ac) + OH- (ac)
Di mana (ac) menunjukkan bahwa mediumnya berair. Ketika padatan tidak larut, konsentrasi OH terlarut kecil atau dapat diabaikan. Karena alasan ini, hidroksida logam yang tidak larut tidak dapat menghasilkan larutan yang sama mendasarnya dengan NaOH.
Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa hidroksida menunjukkan sifat yang sangat berbeda, terkait dengan struktur kimia dan interaksi antara logam dan OH. Jadi, meskipun banyak yang bersifat ionik, dengan struktur kristal yang bervariasi, yang lain di sisi lain memiliki struktur polimer yang kompleks dan tidak teratur.
Sifat hidroksida
Anion OH-
Ion hidroksil adalah atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan hidrogen. Dengan demikian, ini dapat dengan mudah direpresentasikan sebagai OH-. Muatan negatif terletak pada oksigen, menjadikan anion ini sebagai spesies penyumbang elektron: sebuah basa.
Jika OH- menyumbangkan elektronnya ke hidrogen, molekul H 2 O terbentuk. Ia juga dapat menyumbangkan elektronnya untuk spesies bermuatan positif: seperti pusat logam M +. Dengan demikian, kompleks koordinasi terbentuk melalui hubungan datif M-OH (oksigen berkontribusi pada pasangan elektron).
Namun, agar hal ini terjadi, oksigen harus dapat berkoordinasi secara efisien dengan logam, jika tidak, interaksi antara M dan OH akan memiliki karakter ionik yang nyata (M + OH-). Karena ion hidroksil adalah sama di semua hidroksida, perbedaan di antara semuanya kemudian terletak pada kation yang menyertainya.
Juga, karena kation ini dapat berasal dari logam apa pun dalam tabel periodik (grup 1, 2, 13, 14, 15, 16, atau dari logam transisi), sifat-sifat hidroksida tersebut sangat bervariasi, walaupun semuanya merenungkan beberapa aspek umum.
Karakter ionik dan dasar
Dalam hidroksida, meskipun mereka memiliki ikatan koordinasi, mereka memiliki karakter ion laten. Dalam beberapa, seperti NaOH, ion mereka adalah bagian dari jaringan kristal yang terdiri dari kation Na + dan OH-anion dalam proporsi 1: 1; yaitu, untuk setiap ion Na + ada ion OH- imbangan.
Bergantung pada pemuatan logam, akan ada lebih banyak OH-anion di sekitarnya. Misalnya, untuk kation logam M2 + akan ada dua ion OH-yang berinteraksi dengannya: M (OH) 2, yang diuraikan sebagai HO-M2 + OH-. Hal yang sama terjadi dengan logam M3 + dan lainnya dengan muatan lebih positif (walaupun jarang melebihi 3+).
Karakter ionik ini bertanggung jawab atas banyak sifat fisik, seperti titik leleh dan titik didih. Ini tinggi, yang mencerminkan gaya elektrostatik yang bekerja di dalam kisi kristal. Demikian juga, ketika hidroksida dilarutkan atau dilebur mereka dapat menghantarkan arus listrik karena mobilitas ion-ion mereka.
Namun, tidak semua hidroksida memiliki jaringan kristal yang sama. Mereka dengan yang paling stabil akan cenderung larut dalam pelarut polar seperti air. Sebagai aturan umum, semakin berbeda jari-jari ion M + dan OH-, semakin larut mereka.
Tren berkala
Penjelasan di atas menjelaskan mengapa kelarutan hidroksida logam alkali meningkat ketika kelompok turun. Dengan demikian, peningkatan urutan kelarutan dalam air untuk ini adalah sebagai berikut: LiOH OH- adalah anion kecil, dan ketika kation menjadi lebih tebal, kisi kristal melemah dengan penuh semangat. Di sisi lain, logam alkali tanah membentuk hidroksida yang kurang larut karena muatan positifnya yang lebih tinggi. Ini karena M2 + menarik OH- dengan kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan M +. Demikian juga, kation-kationnya lebih kecil, dan karena itu ukurannya kurang tidak sama dengan OH-. Hasil dari ini adalah bukti eksperimental bahwa NaOH jauh lebih mendasar daripada Ca (OH) 2 . Alasan yang sama dapat diterapkan untuk hidroksida lain, baik untuk logam transisi, atau untuk logam dari blok p (Al, Pb, Te, dll.). Juga, semakin kecil jari-jari ionik dan muatan positif M +, semakin rendah karakter ion hidroksida, dengan kata lain, mereka yang memiliki kepadatan muatan sangat tinggi. Contoh ini terjadi dengan berilium hidroksida, Be (OH) 2 . Be2 + adalah kation yang sangat kecil dan muatan divalennya membuatnya sangat padat. Hidroksida M (OH) 2 bereaksi dengan asam untuk membentuk aquokompleks, yaitu, M + ujungnya dikelilingi oleh molekul air. Namun, ada sejumlah hidroksida yang dapat bereaksi dengan basa. Ini adalah apa yang dikenal sebagai hidroksida amfoterik. Hidroksida amfoterik bereaksi dengan asam dan basa. Situasi kedua dapat diwakili oleh persamaan kimia berikut: M (OH) 2 + OH- => M (OH) 3 - Tetapi bagaimana cara menentukan apakah hidroksida adalah amfoter? Melalui percobaan laboratorium sederhana. Karena banyak logam hidroksida tidak larut dalam air, dengan menambahkan basa kuat ke larutan dengan ion M + terlarut, misalnya Al3 +, hidroksida yang sesuai akan mengendapkan: Al3 + (ac) + 3OH- (ac) => Al (OH) 3 (s) Tetapi memiliki kelebihan OH- hidroksida terus bereaksi: Al (OH) 3 (s) + OH- => Al (OH) 4 - (ac) Akibatnya, kompleks bermuatan negatif yang baru dilarutkan oleh molekul air di sekitarnya, melarutkan padatan putih aluminium hidroksida. Hidroksida yang tetap tidak berubah dengan penambahan basa ekstra tidak berperilaku seperti asam dan, karenanya, tidak bersifat amfoter. Hidroksida mungkin memiliki struktur kristal yang mirip dengan banyak garam atau oksida; beberapa sederhana, dan lainnya sangat kompleks. Selain itu, mereka yang ada penurunan karakter ionik dapat menghadirkan pusat logam yang bergabung dengan jembatan oksigen (HOM-O-MOH). Dalam solusi strukturnya berbeda. Meskipun untuk hidroksida yang sangat larut, cukup untuk menganggapnya sebagai ion yang larut dalam air, bagi yang lain perlu memperhitungkan kimia koordinasi. Dengan demikian, setiap kation M + dapat dikoordinasikan dengan sejumlah spesies tertentu. Semakin voluminousnya, semakin besar jumlah molekul air atau OH-terkait dengannya. Oleh karena itu octahedron koordinasi terkenal dari banyak logam dilarutkan dalam air (atau dalam pelarut lain): M (OH 2 ) 6 + n, n sama dengan muatan positif logam. Cr (OH) 3, misalnya, sebenarnya membentuk segi delapan. Bagaimana? Mempertimbangkan senyawa tersebut sebagai [Cr (OH 2 ) 3 (OH) 3 ], di mana tiga molekul air digantikan oleh OH- anion. Jika semua molekul digantikan oleh OH-, maka kompleks muatan negatif dan struktur oktahedral [Cr (OH) 6 ] 3- akan diperoleh. Muatan -3 adalah hasil dari enam muatan negatif OH-. Hidroksida dapat dianggap sebagai "oksida terhidrasi". Namun, di dalamnya "air" bersentuhan langsung dengan M +; sementara dalam oksida terhidrogenasi MO · nH 2 O, molekul air adalah bagian dari bola koordinasi eksternal (mereka tidak dekat dengan logam). Molekul air tersebut dapat diekstraksi melalui pemanasan sampel hidroksida: M (OH) 2 + Q (panas) => MO + H 2 O MO adalah oksida logam yang terbentuk akibat dehidrasi hidroksida. Contoh dari reaksi ini adalah yang diamati ketika tembaga hidroksida, Cu (OH) 2, mengalami dehidrasi: Cu (OH) 2 (biru) + Q => CuO (hitam) + H 2 O Apa cara yang tepat untuk menyebutkan hidroksida? IUPAC mengusulkan tiga nomenklatur untuk tujuan ini: tradisional, stok, dan sistematis. Memang benar untuk menggunakan salah satu dari ketiganya, untuk beberapa hidroksida mungkin lebih mudah atau praktis untuk menyebutkannya dengan satu atau lain cara. Nomenklatur tradisional hanya terdiri dari penambahan akhiran -ico ke valensi tertinggi yang diberikan logam; dan akhiran -oso ke terendah. Jadi, misalnya, jika logam M memiliki valensi +3 dan +1, hidroksida M (OH) 3 akan disebut hidroksida (nama logam) ico, sedangkan MOH hidroksida (nama logam) mengandung . Untuk menentukan valensi logam dalam hidroksida, cukup untuk mengamati nomornya setelah OH terlampir dalam kurung. Dengan demikian, M (OH) 5 berarti bahwa logam memiliki muatan atau valensi +5. Namun, kelemahan utama nomenklatur ini adalah dapat menjadi rumit untuk logam dengan lebih dari dua tingkat oksidasi (seperti halnya kromium dan mangan). Untuk kasus-kasus seperti itu, awalan hiper dan hipo digunakan untuk menunjukkan valensi tertinggi dan terendah. Jadi, jika M bukan hanya memiliki valensi +3 dan +1, ia juga memiliki +4 dan +2, maka nama-nama hidroksida valensi yang lebih tinggi dan lebih rendah adalah: hyper hidroksida (nama logam) ico, dan hipoksida hidroksida ( nama logam) beruang . Dari semua nomenklatur ini adalah yang paling sederhana. Di sini nama hidroksida diikuti hanya dengan valensi logam yang terlampir dalam tanda kurung dan ditulis dalam angka Romawi. Sekali lagi untuk M (OH) 5, misalnya, nomenklatur sahamnya adalah: hidroksida (nama logam) (V). (V) menunjukkan kemudian (+5). Akhirnya nomenklatur sistematis ditandai dengan beralih ke awalan pengganda (di-, tri-, tetra-, penta, heksa, dll.). Awalan ini digunakan untuk menentukan jumlah atom logam dan ion OH-. Dengan cara ini, M (OH) 5 dinamai: pentahydroxide (nama logam). Untuk kasus Hg 2 (OH) 2, misalnya, itu akan menjadi dimercurium dihydroxide; salah satu hidroksida yang struktur kimianya kompleks pada pandangan pertama. Beberapa contoh hidroksida dan nomenklaturnya yang sesuai adalah yang mengikuti: -NaOH (Sodium hydroxide)Anfoterismo
Struktur
Reaksi dehidrasi
Nomenklatur
Tradisional
Stok
Sistematika
Contoh hidroksida
-Ca (OH) 2 (Kalsium hidroksida)
-Fe (OH) 3. ( Ferric hydroxide, iron (III) hydroxide, atau iron trihydroxide)
-V (OH) 5 ( pervanoik hidroksida, vanadium hidroksida (V), atau vanadium pentahidroksida).
-Sn (OH) 4 ( Hidroksida statis, timah hidroksida (IV), atau timah tetrahidroksida).
-Ba (OH) 2 (Barium hidroksida atau barium dihidroksida).
-Mn (OH) 6 ( Manganic hydroxide, manganese hydroxide (VI) atau manganese hexahydroxide).
-AgOH (Perak hidroksida, perak hidroksida atau perak hidroksida) Perhatikan bahwa untuk senyawa ini tidak ada perbedaan antara stok dan nomenklatur sistematis.
-Pb (OH) 4 ( Plúmbico hidroksida, timbal hidroksida (IV) atau timbal tetrahidroksida).
-LiOP (Lithium hydroxide).
-Cd (OH) 2 (Cadmium hydroxide)
-Ba (OH) 2 ( Barium hidroksida)
-Krom hidroksida
