2. Гидроксиды. Типы гидроксидов: гидроксиды с ионной, молекулярной, полимерной структурой.
Гидроксиды образованы атомами некоторого элемента (кроме фтора и кислорода) и гидроксогруппами OH- Э(OH)n (n = 1 - 6)
При n > 2 существуют орто- и мета-формы гидроксидов:
|
Орто-гидроксиды переходят в мета-форму при отщеплении молекул воды.
Кислотные и оснóвные гидроксиды
Кислотные гидроксиды (кислородсодержащие кислоты) всегда содержат атомы водорода, способные замещаться на атомы металла. Большинство типично кислотных гидроксидов находятся в мета-форме.
При записи формулы кислотного гидроксида атомы водорода ставят на первое место, учитывая его электролитическую диссоциацию в воде:
SO2(OH)2 → H2SO4 PO(OH)3 → H3PO4 NO2(OH) → HNO3 CO(OH)2 → H2CO3
Оснóвные гидроксиды содержат гидроксогруппы ОН−, способные замещаться на кислотные остатки. Примеры:
NaOH, LiOH, Ba(OH)2, Cu(OH)2 , La(OH)3.
Реакция нейтрализации
Важнейшим химическим свойством основных и кислотных гидроксидов является их взаимодействие их между собой с образованием солей (реакция нейтрализации, или солеобразования), например:
Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O Ca(OH)2 + 2H2SO4 = Ca(HSO4)2 + 2H2O 2Ca(OH)2 + H2SO4 = Ca2SO4(OH)2 + 2H2O
Кристаллич. решетки Г. щелочных и щел.-зем. металлов содержат ионы ОН-, к-рые легко обнаруживаются по широкой полосе в ИК-спектре при 3600 см-1. Щелочи при растворении в воде подвергаются электролитич. диссоциации с образованием гидратированных ионов ОН " и аквакатионов металла. В конц. неводных р-рах Г. щелочных металлов возможно образование ионных пар, напр. (К + *ОН-), c включением в их состав молекул р-рителя. Г. щелочных металлов хорошо раств. в воде, Г. остальных металлов мало растворимы и часто выделяются из водного р-ра в виде гелей переменного состава, содержащих молекулы воды.
К амфотерным Г. относят Ве(ОН)2, Zn(OH)2, A1(OH)3, Ga(OH)3, Sn(OH)2, Pb(OH)2, СrO(ОН) и нек-рые др. При взаимод. с к-тами они образуют соли, с сильными основаниями -гидроксокомплексы, Напр., Г цинка может реагировать как с к-той, так и с основанием:
Г. многих металлов, особенно элементов FVб гр. периодич. системы, склонны к поликонденсации в результате процесса оляции-образования мостиковых групп ОН (см. Гидроксокомплексы). При этом Г. прсвращ. в сложные нестехиометрич. соед.-многоядерные гидроксоаквакомплексы, содержащие такие, напр., фрагменты:
Образованию этих соед. способствует повышение т-ры, концентрации р-ра и водородного показателя (рН). При старении осадка многоядерных гидроксоаквакомплексов гидроксогруппы необратимо превращ. в оксогруппы (процесс оксоляцииХ напр.:
Многие Г. и их водные р-ры поглощают СО2 из воздуха с образованием карбонатов, с к-тами дают соли. При нагр. Г. щелочных металлов, кроме LiOH, плавятся, а остальные, в т.ч. и LiOH, разлагаются на оксид металла и воду, напр.: Сu(ОН)2 -> СuО + Н2О. Гидроксиды Cu(I), Ag(I), Au(I) разлагаются на воду и оксид в процессе их образования.
Г. щелочных металлов получают: электролизом водных р-ров солей, чаще всего хлоридов; методом ионного обмена с использованием анионитов в ОН-форме; иногда по обменным р-циям, напр.: Li2SO4 + Ва(ОН)2 -> 2L1OH + BaSO4. Г. остальных металлов получают в осн. по обменным р-циям. В отдельных случаях Г. щел.-зем. металлов синтезируют взаимод. их оксидов с водой, напр.: СаО + Н2О -> Са(ОН)2.
Г. встречаются в природе в в.иде минералов, напр. ги-драргиллита А1(ОН)3, брусита Mg(OH)2. Среди орг. в-в также известны Г., напр. тетраалкиламмо-нийгидроксиды (NR4)OH, где R = CH3, C2H5; они хорошо раств. в воде относ. к классу оснований.