Wodorotlenki i zasady -budowa i nazewnictwo, -otrzymywanie wodorotlenków, -właściwości wodorotlenków, -wodorotlenki a zasady
Budowa i nazewnictwo wodorotlenków Wodorotlenki, to związki chemiczne zbudowane z metalu oraz grupy lub grup wodorotlenowych –OH o ogólnym wzorze Me(OH)m, gdzie m to wartościowość metalu, grupa –OH ma wartościowość równą I. Wodorotlenki są ciałami stałymi, krystalicznym, mają budowę jonową, W węzłach sieci krystalicznej znajdują się na przemian ułożone kationy metalu i aniony OH-.
Wodorotlenki grupy 1, 2 i 13 u.o.p. chem. Grupa 1: MeOH Grupa 2: Me(OH)2 Grupa 13: Me(OH)3 LiOH – wodorotlenek litu Be(OH)2 – wodorotlenek berylu Al(OH)3 – wodorotlenek glinu NaOH – wodorotlenek sodu Mg(OH)2 - wodorotlenek magnezu Ga(OH)3 – wodorotlenek galu KOH – wodorotlenek potasu Ca(OH)2 – wodorotlenek wapnia In(OH)3 – wodorotlenek indu RbOH – wodorotlenek rubidu Sr(OH)2 – wodorotlenek strontu Nie ma wodorotlenku talu (III) CsOH – wodorotlenek cezu Ba(OH)2 – wodorotlenek baru Wodorotlenki glinu, galu i indu są amfoterami z tym, że wodorotlenki galu i indu wykazują silniejszy charakter zasadowy Wszystkie wodorotlenki wykazują charakter zasadowy Wodorotlenek berylu jest amfoterem, pozostałe mają charakter zasadowy
Wodorotlenki pozostałych grup u.o.p. chem. Metale pozostałych grup mogą przyjmować różne wartościowości (stopnie utlenienia), stąd też mogą tworzyć różne wodorotlenki, w nazwie należy podać wartościowość kationu metalu, np.: IIFe(OH)2 – wodorotlenek żelaza(II) IIIFe(OH)3 – wodorotlenek żelaza(III) IAgOH – wodorotlenek srebra(I) IICu(OH)2 – wodorotlenek miedzi(II) IIIAu(OH)3 – wodorotlenek złota(III) IIMn(OH)2 – wodorotlenek manganu(II) IIICr(OH)3 – wodorotlenek chromu(III)
Otrzymywanie wodorotlenków Metal + woda wodorotlenek + wodór (głównie dot. otrzymywania wodorotlenków litowców i berylowców) oraz niektórych metali (np. rozdrobniony mangan, glin pokryty amalgamatem). 2K + 2H2O 2KOH + H2 Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2 Mn(pył) + 2H2O Mn(OH)2 + H2 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2
Otrzymywanie wodorotlenków cd Tlenki (lub nadtlenki) litowców i berylowców + woda wodorotlenek Na2O + H2O 2NaOH Na2O2 +2H2O 2NaOH + H2O2 Li2O + H2O 2LiOH MgO + H2O Mg(OH)2 CaO + H2O Ca(OH)2 gaszenie wapna palonego BaO + H2O Ba(OH)2
Otrzymywanie wodorotlenków cd Wodorotlenki nierozpuszczalne w wodzie – sól metalu I + zasada (wodorotlenek metalu II rozpuszczalny w wodzie) wodorotlenek nierozpuszczalny metalu I + sól metalu II: zapis cząsteczkowy FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl zapis jonowy Fe3+ + 3Cl- + 3Na+ + 3OH- Fe(OH)3 + 3Na+ + 3Cl- CuSO4 + 2KOH Cu(OH)2 + K2SO4 Cu2+ + SO42- + 2K+ + 2OH- Cu(OH)2 + 2K+ + SO42-
Otrzymywanie wodorotlenków cd Al2(SO4)3+ 6NaOH 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 2Al3+ + 3SO42- + 6Na+ + 6OH- 2Al(OH)3 + 6Na+ + 3SO42- ZnCl2 + 2KOH Zn(OH)2 + 2KCl Zn2+ + 2Cl- + 2K+ + OH- Zn(OH)2 + 2K+ +2Cl- AgNO3 + NH3·H2O AgOH + NH4NO3 Ag+ + NO3- + NH4+ + OH- AgOH + NH4+ + NO3- Uwaga: wodorotlenki amfoteryczne ulegną roztworzeniu przy nadmiarze zasady – powstają związki kompleksowe rozpuszczalne w wodzie , w przypadku wodorotlenku srebra w nadmiarze wody amoniakalnej powstaje amoniakalny roztwór tlenku srebra(I)
Charakter chemiczny wodorotlenków – zasadowe Wodorotlenki zasadowe – reagują wyłącznie z kwasami (również z bezwodnikami kwasów tlenowych - tlenkami kwasowymi) dając sole oraz wodę: NaOH + HCl NaCl + H2O Na+ + OH- + H+ + Cl- Na+ + Cl- + H2O Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Ca2+ + 2OH- + CO2 CaCO3 + H2O 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O 2Fe(OH)3 + 6H+ +SO42- 2Fe3+ + 3SO42- + 6H2O 2KOH + 2ClO2 KClO3 + KClO2 + H2O 2K+ +2OH- + 2ClO2 2K+ + ClO3- + ClO2- + H2O
Charakter chemiczny wodorotlenków – amfoteryczne Wodorotlenki amfoteryczne reagują z kwasami i silnymi zasadami, charakter amfoteryczny wykazują wodorotlenki metali o średniej elektroujemności Ważniejsze wodorotlenki amfoteryczne: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Mn(OH)4. Reakcja z kwasem: Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ + 3Cl- Al3+ + 3Cl- + 3H2O Reakcja z zasadą Al(OH)3 + KOH KAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + K+ + OH- K+ + AlO2- + 2H2O
Charakter chemiczny wodorotlenków – amfoteryczne cd Reakcja z kwasem: Zn(OH)2 + H2SO4 ZnSO4 + 2H2O Zn(OH)2 + 2H+ + SO42- Zn2+ + SO42- + 2H2O Reakcja z zasadą Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O Zn(OH)2 – 2Na+ + 2OH- 2Na+ + ZnO22- + 2H2O Uwaga: reakcje zachodzą w roztworach wodnych, w reakcji z silnymi zasadami w rzeczywistości powstają związki kompleksowe z kationem metalu w anionie – patrz prezentacja – Zestawienie wiadomości o wodorotlenkach
Właściwości wodorotlenków Wodorotlenki litowców i berylowców z wyjątkiem Be(OH)2, Mg(OH)2 i Ca(OH)2 bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie dysocjując na jony: NaOH ↔ Na+ + OH- Ba(OH)2 ↔ BaOH+ + OH- BaOH+ ↔ Ba2+ + OH- Rozpuszczalne wodorotlenki w wodzie (wyjątek wodorotlenek berylu i magnezu) są zasadami o właściwościach żrących. Wodorotlenek wapnia stosunkowo słabo rozpuszcza się w wodzie, ale jest również mocną zasadą.
Właściwości wodorotlenków cd Do słabych zasad należy woda amoniakalna – jest to wyjątkowa zasada, ponieważ w trakcie rozpuszczania amoniaku w wodzie do roztworu przechodzi kation amonowy NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH- Moc zasad wzrasta w grupie wraz ze spadkiem elektroujemności metalu, czyli wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej Z, a maleje w okresach wraz ze wzrostem liczby atomowej Z.
Właściwości wodorotlenków cd Właściwości fizyczne – ciała stałe, krystaliczne o działaniu żrącym. Barwy – bezbarwne np.:NaOH, KOH, niebieski Cu(OH)2, zielony Cr(OH)3, rdzawy Fe(OH)3, brunatnobrązowy Mn(OH)4, białe AgOH, Pb(OH)2, Al(OH)3, Zn(OH)2 Rozpuszczone w wodzie lub stopione przewodzą prąd elektryczny (dot. wodorotlenków litowców i berylowców) Wodorotlenki pozostałych metali są substancjami słabo rozpuszczalnymi w wodzie, są bardzo słabymi elektrolitami
Właściwości wodorotlenków cd Typowe reakcje z udziałem wodorotlenków: Reakcje zobojętniania z kwasami 3Ca(OH)2 + 2H3PO4 Ca3(PO4)2 + 3H2O Reakcje z bezwodnikami kwasowymi – tlenkami kwasowymi Ba(OH)2 + N2O5 Ba(NO3)2 + H2O Reakcje z solami metali ciężkich Pb(NO3)2 + 2NaOH Pb(OH)2 + 2NaNO3 Termiczny rozkład wodorotlenku metalu ciężkiego Cu(OH)2 CuO + H2O