✖


Jump to content

Гидроксид

Гидроксид
Структура Льюиса гидроксид-иона с тремя неподеленными парами на атоме кислорода
Заполняющее пространство изображение гидроксид-иона
Шаровидная модель гидроксид-иона.
Имена
Название ИЮПАК
Гидроксид
Систематическое название ИЮПАК
Оксиданид (не рекомендуется)
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
ЧЭБИ
ХимическийПаук
НЕКОТОРЫЙ
Характеристики
ОЙ −
Молярная масса 17.007  g·mol −1
Конъюгатная кислота Вода
Сопряженная база Оксид анион
Родственные соединения
Родственные соединения
О 2 Н +
ОЙ •
Около 2 2−
Н 2 О
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Гидроксид представляет собой двухатомный анион с химической формулой OH. − . Он состоит из кислорода и водорода, атомов связанных между собой одинарной ковалентной связью , и несет отрицательный электрический заряд . Это важный, но обычно второстепенный компонент воды . Он действует как основание , лиганд , нуклеофил и катализатор . Гидроксид-ион образует соли , часть которых диссоциирует в водном растворе, высвобождая сольватированные гидроксид-ионы. Гидроксид натрия объем производства которого составляет несколько миллионов тонн в год представляет собой товарный химикат, .Соответствующее электронейтральное соединение HO • представляет собой гидроксильный радикал . Соответствующей ковалентно связанной группой атомов –ОН является гидроксигруппа .И гидроксид-ион, и гидроксигруппа являются нуклеофилами и могут действовать как катализаторы в органической химии .

Многие неорганические присутствует слово гидроксид, вещества, в названии которых представляют собой не ионные соединения гидроксид-иона, а ковалентные соединения, содержащие гидроксигруппы .

Гидроксид-ион [ править ]

Гидроксид-ион естественным образом образуется из воды в результате реакции самоионизации : [1]

H3H3O + + ОН − ⇌ 2Н 2 О

Константа равновесия этой реакции, определяемая как

К ш = [Н + ][ОЙ − ] [примечание 1]

имеет значение, близкое к 10 −14 при 25 °С, поэтому концентрация гидроксид-ионов в чистой воде близка к 10 −7  mol∙dm −3 , чтобы удовлетворить ограничение равного заряда. pH ; раствора равен десятичному концентрации катионов водорода логарифму [примечание 2] pH чистой воды близок к 7 при температуре окружающей среды. Концентрацию гидроксид-ионов можно выразить через pOH , который близок к (14 − pH), [примечание 3] поэтому pH чистой воды также близок к 7. Добавление основания к воде уменьшит концентрацию катионов водорода и, следовательно, увеличит концентрацию гидроксид-ионов (уменьшите pH, увеличьте pH), даже если основание само по себе не содержит гидроксида. Например, растворы аммиака имеют pH больше 7 за счет реакции NH 3 + H + ⇌ Нью-Хэмпшир +
4 , что снижает концентрацию катионов водорода, что увеличивает концентрацию гидроксид-ионов. рОН можно поддерживать на почти постоянном уровне с помощью различных буферных растворов .

Схематическое изображение иона бигидроксида [2]

В водном растворе [3] гидроксид-ион является основанием в смысле Бренстеда-Лоури , поскольку он может принимать протон [примечание 4] из кислоты Бренстеда-Лоури с образованием молекулы воды. Он также может действовать как основание Льюиса , отдавая пару электронов кислоте Льюиса. В водном растворе ионы водорода и гидроксида сильно сольватированы с водородными связями между атомами кислорода и водорода. Действительно, бигидроксид-ион H
33О −
2 охарактеризован в твердом состоянии. Это соединение центросимметрично и имеет очень короткую водородную связь (114,5 мкм ), которая аналогична длине бифторид- иона HF. −
2 (114 вечера). [2] В водном растворе гидроксид-ион образует прочные водородные связи с молекулами воды. Следствием этого является то, что концентрированные растворы гидроксида натрия имеют высокую вязкость из-за образования разветвленной сети водородных связей, как и в растворах фтороводорода .

В растворе на воздухе гидроксид-ион быстро реагирует с атмосферным углекислым газом , действуя как кислота, первоначально образуя бикарбонат- ион.

ОЙ − + СО 2 ⇌ HCO −
3

Константа равновесия для этой реакции может быть указана либо как реакция с растворенным диоксидом углерода, либо как реакция с газообразным диоксидом углерода ( см. в разделе «Углекислота» значения и подробности ). При нейтральном или кислом pH реакция протекает медленно, но катализируется ферментом карбоангидразой , который эффективно создает гидроксид-ионы в активном центре.

Растворы, содержащие гидроксид-ионное атакующее стекло . В этом случае силикаты в стекле действуют как кислоты. Основные гидроксиды, как в твердом состоянии, так и в растворе, хранят в герметичных пластиковых контейнерах.

Гидроксид-ион может действовать как типичный лиганд -донор электронной пары , образуя такие комплексы, как тетрагидроксоалюминат/тетрагидроксидоалюминат [ Al(OH) 4 ] − . Он также часто встречается в разнолигандных комплексах типа [ML x (OH) y ] с + , где L – лиганд. Гидроксид-ион часто служит мостиковым лигандом , отдавая одну пару электронов каждому из соединяемых атомов. Как показано на примере [Pb 2 (OH)] 3+ гидроксиды металлов часто записывают в упрощенном виде. Он даже может выступать в качестве донора 3-х электронных пар, как в тетрамере [PtMe 3 (OH)] 4 . [4]

При связывании с сильно электроноакцепторным металлическим центром гидроксидные лиганды имеют тенденцию ионизироваться в оксидные лиганды. Например, бихромат-ион [HCrO 4 ] − диссоциирует в соответствии с

[O 3 CrO–H] − ⇌ [CrO 4 ] 2− + Ч +

с ap K a около 5,9. [5]

Колебательные спектры [ править ]

Инфракрасные спектры соединений, содержащих функциональную группу ОН, имеют сильные полосы поглощения в области с центром около 3500 см-1. −1 . [6] Высокая частота молекулярных колебаний является следствием малой массы атома водорода по сравнению с массой атома кислорода, что делает относительно простым обнаружение гидроксильных групп методом инфракрасной спектроскопии. Полоса, принадлежащая группе ОН, имеет тенденцию быть резкой. Однако ширина полосы увеличивается, когда группа ОН участвует в водородной связи. Молекула воды имеет изгибную моду HOH около 1600 см. −1 , поэтому отсутствие этой полосы можно использовать для отличия группы ОН от молекулы воды.

Когда группа ОН связана с ионом металла в координационном комплексе , может наблюдаться изгибная мода M-OH. Например, в [Sn(OH) 6 ] 2− это происходит на высоте 1065 см −1 . Изгибная мода для мостикового гидроксида имеет тенденцию проявляться на более низкой частоте, как в [( бипиридин )Cu(OH) 2 Cu( бипиридин )] 2+ (955 см −1 ). [7] Валентные колебания M−OH возникают ниже примерно 600 см. −1 . Например, тетраэдрический ион [Zn(OH) 4 ] 2− имеет ленты на 470 см. −1 ( Раман -активный, поляризованный) и 420 см. −1 (инфракрасный). Этот же ион имеет деформационное колебание (HO)–Zn–(OH) на длине волны 300 см. −1 . [8]

Приложения [ править ]

Растворы гидроксида натрия , также известные как щелок и каустическая сода, используются в производстве целлюлозы и бумаги , текстиля , питьевой воды , мыла и моющих средств , а также в качестве очистителя канализации . Мировое производство в 2004 году составило около 60 миллионов тонн . [9] Основной метод производства — хлорщелочной процесс .

соли слабой кислоты Растворы, содержащие гидроксид-ион, образуются при растворении в воде. Карбонат натрия используется в качестве щелочи, например, в результате гидролиза реакции .

СО 2−
3 + Н 2 О ⇌ HCO −
3 + ОН −       ( p K a2 = 10,33 при 25 °C и нулевой ионной силе )

Хотя основная сила растворов карбоната натрия ниже, чем у концентрированного раствора гидроксида натрия, у него есть то преимущество, что он представляет собой твердое вещество. Он также производится в огромных масштабах (42 миллиона тонн в 2005 году) по технологии Solvay . [10] Примером использования карбоната натрия в качестве щелочи является то, что сода для стирки (другое название карбоната натрия) воздействует на нерастворимые сложные эфиры, такие как триглицериды , широко известные как жиры, гидролизуя их и делая растворимыми.

Боксит , основной гидроксид алюминия , является основной рудой, из которой изготавливается металл. [11] Точно так же гетит (α-FeO(OH)) и лепидокрокит (γ-FeO(OH)), основные гидроксиды железа , входят в число основных руд, используемых для производства металлического железа. [12]

Неорганические гидроксиды [ править ]

Щелочные металлы [ править ]

Помимо NaOH и КОН, которые находят широкое применение, также могут быть полезны гидроксиды других щелочных металлов. Гидроксид лития является сильным основанием с p K b равным -0,36. [13] Гидроксид лития используется в дыхательных газов системах очистки космических кораблей , подводных лодок и ребризеров для удаления углекислого газа из выдыхаемого газа. [14]

2 LiOH + CO 2 → Li 2 CO 3 + H 2 O

Гидроксид лития предпочтительнее гидроксида натрия из-за его меньшей массы. гидроксид натрия , гидроксид калия и гидроксиды других щелочных металлов являются также Сильными основаниями . [15]

Щелочноземельные металлы [ править ]

Тримерный продукт гидролиза дикатиона бериллия. [примечание 5]
Гидролиз бериллия в зависимости от pH
Молекулы воды, присоединенные к Be, опущены.

Гидроксид бериллия (OH) 2 амфотерен Be . [16] Сам гидроксид нерастворим в воде, его произведение растворимости log K * sp равно -11,7. Присоединение кислоты дает растворимые продукты гидролиза , в том числе тримерный ион [Be 3 (OH) 3 (H 2 O) 6 ] 3+ , который имеет ОН-группы, соединяющие пары ионов бериллия, образующие 6-членное кольцо. [17] При очень низком pH акваион [Be(H 2 O) 4 ] 2+ формируется. Присоединение гидроксида к Be(OH) 2 дает растворимый тетрагидроксобериллат или тетрагидроксидобериллат - анион [Be(OH) 4 ] 2− .

Растворимость в воде других гидроксидов этой группы увеличивается с увеличением атомного номера . [18] Гидроксид магния Mg(OH) 2 — сильное основание (вплоть до предела его растворимости, который очень мал в чистой воде), как и гидроксиды более тяжелых щелочноземельных металлов: гидроксид кальция , гидроксид стронция и гидроксид бария . Раствор или суспензия гидроксида кальция известна как известковая вода и может использоваться для определения слабой кислоты углекислого газа. Реакция Ca(OH) 2 + CO 2 ⇌ Ca 2+ + ОЗС −
3 + ОН − иллюстрирует основность гидроксида кальция. натронная известь , представляющая собой смесь сильных оснований NaOH и КОН с Ca(OH) 2 используется В качестве поглотителя CO 2 .

Элементы группы бора [ править ]

Гидролиз алюминия в зависимости от pH. Молекулы воды, присоединенные к Al, опущены.

Простейший гидроксид бора B(OH) 3 , известный как борная кислота , является кислотой. В отличие от гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов он не диссоциирует в водном растворе. Вместо этого он реагирует с молекулами воды, действуя как кислота Льюиса, высвобождая протоны.

В(ОН) 3 + Н 2 О ⇌ В(ОН) −
4 + Ч +

разнообразные оксианионы бора, которые в протонированной форме содержат гидроксидные группы. Известны [19]

Тетрагидроксо-
алюминат(III) ион

Гидроксид алюминия Al(OH) 3 амфотерен и растворяется в щелочных растворах. [16]

Al(OH) 3 (твердый) + OH − (водный) ⇌ Al(OH) −
4 (водный)

В процессе Байера [20] при производстве чистого оксида алюминия из бокситов этим равновесием управляют путем тщательного контроля температуры и концентрации щелочи. На первой стадии алюминий растворяется в горячем щелочном растворе в виде Al(OH). −
4 , но другие гидроксиды, обычно присутствующие в минерале, например гидроксиды железа, не растворяются, поскольку они не амфотерны. После удаления нерастворимых веществ, так называемого красного шлама , чистый гидроксид алюминия подвергают осаждению путем снижения температуры и добавления к экстракту воды, которая, разбавляя щелочь, снижает pH раствора. Основной гидроксид алюминия AlO(OH), который может присутствовать в боксите, также является амфотерным.

В слабокислых растворах гидроксо/гидроксидкомплексы, образуемые алюминием, несколько отличаются от комплексов бора, что отражает больший размер Al(III) по сравнению с B(III). Концентрация частиц [Al 13 (OH) 32 ] 7+ очень зависит от общей концентрации алюминия. В кристаллических соединениях встречаются и другие гидроксокомплексы. Возможно, наиболее важным является основной гидроксид AlO(OH), полимерный материал, известный под названиями минералов, образующих бемит или диаспор , в зависимости от кристаллической структуры. гидроксид галлия , [16] гидроксид индия и гидроксид таллия (III) также амфотерны. Гидроксид таллия(I) является сильным основанием. [21]

Элементы группы углерода [ править ]

Углерод не образует простых гидроксидов. Гипотетическое соединение C(OH) 4 ( ортокарбоновая кислота или метанетрол) нестабильно в водном растворе: [22]

С(ОН) 4 → HCO −
3 + Н3О +
ОЗС −
3 + Ч + ⇌ COH2CO3

Углекислый газ также известен как углекислый ангидрид, что означает, что он образуется при дегидратации угольной кислоты H 2 CO 3 (OC(OH) 2 ). [23]

Кремниевая кислота — это название множества соединений с общей формулой [SiO x (OH) 4-2 x ] n . [24] [25] Ортокремниевая кислота была идентифицирована в очень разбавленном водном растворе. Это слабая кислота с p K a1 = 9,84, p K a2 = 13,2 при 25 °C. Обычно ее записывают как H 4 SiO 4 формула Si(OH) 4 . , но общепринятой является [5] [ сомнительно – обсудить ] другие кремниевые кислоты, такие как метакремниевая кислота (H 2 SiO 3 ), дискремниевая кислота (H 2 Si 2 O 5 ) и пирокремниевая кислота (H 6 Si 2 O 7 Охарактеризованы и ). Эти кислоты также имеют гидроксидные группы, присоединенные к кремнию; формулы позволяют предположить, что эти кислоты представляют собой протонированные формы полиоксианионов .

немного гидроксокомплексов германия Охарактеризовано . Гидроксид олова(II) Sn(OH) 2 получали в безводной среде. При обработке оксида олова(II) щелочью образуется пирамидальный гидроксокомплекс Sn(OH) −
3 образуется. При подкислении растворов, содержащих этот ион, ион [Sn 3 (OH) 4 ] 2+ образуется вместе с некоторыми основными гидроксокомплексами. Строение [Sn 3 (OH) 4 ] 2+ имеет треугольник атомов олова, соединенных мостиковыми гидроксидными группами. [26] Гидроксид олова(IV) неизвестен, но его можно рассматривать как гипотетическую кислоту, из которой образуются станнаты, с формулой [Sn(OH) 6 ] 2− , получаются реакцией с основным гидроксид-ионом (Льюиса). [27]

Гидролиз Pb 2+ в водном растворе сопровождается образованием различных гидроксосодержащих комплексов, часть из которых нерастворима. Основной гидроксокомплекс [Pb 6 O(OH) 6 ] 4+ представляет собой кластер из шести свинцовых центров со связями металл-металл, окружающих центральный оксидный ион. Шесть гидроксидных групп лежат на гранях двух внешних тетраэдров Pb 4 . В сильнощелочных растворах растворимые пламббат- образуются ионы, в том числе [Pb(OH) 6 ] 2− . [28]

Другие элементы основной группы [ править ]

Фосфористая кислота Фосфорная кислота Серная кислота Теллуровая кислота Орто - периодная кислота Ксеновая кислота

В высших степенях окисления пниктогенов , халькогенов , галогенов и благородных газов имеются оксокислоты, в которых центральный атом присоединен к оксид-ионам и гидроксид-ионам. Примеры включают фосфорную кислоту H 3 PO 4 и серную кислоту H 2 SO 4 . В этих соединениях одна или несколько гидроксидных групп могут диссоциировать с выделением катионов водорода, как в стандартной кислоте Бренстеда-Лоури . Известны многие оксокислоты серы, и все они содержат ОН-группы, которые могут диссоциировать. [29]

Теллуровую кислоту часто обозначают формулой H 2 TeO 4 ·2H 2 O, но структурно ее лучше описать как Te(OH) 6 . [30]

Ортопериодная кислота [примечание 6] может потерять все свои протоны, в конечном итоге образуя периодат-ион [IO 4 ] − . Его также можно протонировать в сильнокислых условиях с образованием октаэдрического иона [I(OH) 6 ] + , завершающий изоэлектронный ряд, [E(OH) 6 ] С , E = Sn, Sb, Te, I; z = −2, −1, 0, +1. Известны и другие кислоты йода(VII), содержащие гидроксидные группы, в частности в таких солях, как мезопериодат -ион, встречающийся в составе K 4 [I 2 O 8 (OH) 2 ]·8H 2 O. [31]

Как это обычно бывает за пределами щелочных металлов, гидроксиды элементов в низших степенях окисления сложны. Например, фосфористая кислота H 3 PO 3 преимущественно имеет структуру OP(H)(OH) 2 , находясь в равновесии с небольшим количеством P(OH) 3 . [32] [33]

Оксокислоты хлора , брома и йода имеют формулу O. n -1/2 - ) A(OH), где n степень окисления : +1, +3, +5 или +7, а A = Cl, Br или I. Единственная оксокислота фтора - это F(OH , гипофтористая кислота . При нейтрализации этих кислот атом водорода удаляется из гидроксидной группы. [34]

постпереходные Переходные металлы и

Гидроксиды переходных и постпереходных металлов обычно имеют металл в степени окисления +2 (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) или +3 (M = Fe, Ru, Rh, Ir). . Ни один из них не растворим в воде, и многие из них плохо определены. Одной из усложняющих особенностей гидроксидов является их склонность подвергаться дальнейшей конденсации с образованием оксидов, процесс, называемый олатированием . Гидроксиды металлов в степени окисления +1 также плохо определены или нестабильны. Например, гидроксид серебра Ag(OH) самопроизвольно разлагается до оксида (Ag 2 O). Гидроксиды меди(I) и золота(I) также нестабильны, хотя известны стабильные аддукты CuOH и AuOH. [35] Полимерные соединения M(OH) 2 и M(OH) 3 обычно получают повышением pH водных растворов соответствующих катионов металлов до тех пор, пока гидроксид не выпадет в осадок из раствора. Напротив, гидроксиды растворяются в кислом растворе. Гидроксид цинка Zn(OH) 2 амфотерен, образуя тетрагидроксидоцинкат - ион Zn(OH) 2−
4 в сильнощелочном растворе. [16]

Существуют многочисленные разнолигандные комплексы этих металлов с гидроксид-ионом. Фактически, они, как правило, лучше определены, чем более простые производные. Многие из них могут быть получены депротонированием соответствующего аквакомплекса металла .

L n M(OH 2 ) + B ⇌ L n M(OH) + BH + (L = лиганд, B = основание)

Ванадовая кислота H 3 VO 4 имеет сходство с фосфорной кислотой H 3 PO 4, хотя имеет гораздо более сложный химический состав ванадат -оксоанионов. Хромовая кислота H 2 CrO 4 , имеет сходство с серной кислотой H 2 SO 4 ; например, оба образуют кислые соли A + [ОПЗ 4 ] − . Некоторые металлы, например V, Cr, Nb, Ta, Mo, W, имеют тенденцию существовать в высоких степенях окисления. Вместо того, чтобы образовывать гидроксиды в водном растворе, они превращаются в оксокластеры в процессе олатирования , образуя полиоксометаллаты . [36]

Основные соли, содержащие гидроксид [ править ]

В ряде случаев продукты частичного гидролиза иона металла, описанные выше, можно обнаружить в кристаллических соединениях. Яркий пример — цирконий (IV). Из-за высокой степени окисления соли Zr 4+ интенсивно гидролизуются в воде даже при низком pH. Было обнаружено, что соединение, первоначально сформулированное как ZrOCl 2 ·8H 2 O, представляет собой хлоридную соль тетрамерного катиона [Zr 4 (OH) 8 (H 2 O) 16 ] 8+ в котором есть квадрат Zr 4+ ионы с двумя гидроксидными группами, соединяющими атомы Zr на каждой стороне квадрата, и с четырьмя молекулами воды, присоединенными к каждому атому Zr. [37]

Минерал малахит является типичным примером основного карбоната. Формула Cu 2 CO 3 (OH) 2 показывает, что она находится на полпути между карбонатом меди и гидроксидом меди . Действительно, раньше формула записывалась как CuCO 3 ·Cu(OH) 2 . Кристаллическая структура состоит из ионов меди, карбоната и гидроксида. [37] Минерал атакамит является примером основного хлорида. Он имеет формулу Cu 2 Cl(OH) 3 . В этом случае состав ближе к составу гидроксида, чем к составу хлорида CuCl 2 ·3Cu(OH) 2 . [38] Медь образует гидроксифосфатные ( либетенит ), арсенатные ( оливенит ), сульфатные ( брохантит ) и нитратные соединения. Свинцовые белила представляют собой основной карбонат свинца (PbCO 3 ) 2 ·Pb(OH) 2 , который использовался в качестве белого пигмента из-за его непрозрачности, хотя его использование в настоящее время ограничено, поскольку он может быть источником отравления свинцом . [37]

Структурная химия [ править ]

Гидроксид-ион, по-видимому, свободно вращается в кристаллах более тяжелых гидроксидов щелочных металлов при более высоких температурах, представляя себя как сферический ион с эффективным ионным радиусом около 153 пм. [39] Так, высокотемпературные формы КОН и NaOH имеют структуру хлорида натрия , [40] который постепенно замерзает в моноклинно искаженную структуру хлорида натрия при температуре ниже примерно 300 °C. Группы ОН по-прежнему вращаются даже при комнатной температуре вокруг своих осей симметрии и поэтому не могут быть обнаружены методом рентгеновской дифракции . [41] Форма NaOH при комнатной температуре имеет структуру йодида таллия . Однако LiOH имеет слоистую структуру, состоящую из тетраэдрических звеньев Li(OH) 4 и (OH)Li 4 . [39] Это согласуется со слабоосновным характером LiOH в растворе, что указывает на то, что связь Li–OH имеет преимущественно ковалентный характер.

Гидроксид-ион проявляет цилиндрическую симметрию в гидроксидах двухвалентных металлов Ca, Cd, Mn, Fe и Co. Например, гидроксид магния Mg(OH) 2 ( брусит ) кристаллизуется со слоистой структурой иодида кадмия , со своеобразной плотной упаковкой. ионов магния и гидроксида. [39] [42]

Амфотерный (наиболее устойчивый гидроксид Al(OH) 3 имеет четыре основные кристаллические формы: гиббсит ), байерит , нордстрандит и дойлеит . [примечание 7] Все эти полиморфы построены из двойных слоев гидроксид-ионов – атомов алюминия на двух третях октаэдрических отверстий между двумя слоями – и различаются только последовательностью укладки слоев. [43] Структуры аналогичны структуре брусита. Однако, хотя структуру брусита можно описать как плотноупакованную структуру гиббсита, группы ОН на нижней стороне одного слоя опираются на группы нижнего слоя. Такое расположение привело к предположению о наличии направленных связей между ОН-группами в соседних слоях. [44] Это необычная форма водородной связи , поскольку ожидается, что два задействованных гидроксид-иона будут направлены друг от друга. Атомы водорода были обнаружены с помощью нейтронографических экспериментов на α-AlO(OH) ( диаспор ). Расстояние O–H–O очень короткое, в 265 часов вечера; водород неравноудален между атомами кислорода и короткая связь ОН составляет угол 12° с линией О–О. [45] Подобный тип водородной связи был предложен для других амфотерных гидроксидов, включая Be(OH) 2 , Zn(OH) 2 и Fe(OH) 3 . [39]

Известен ряд смешанных гидроксидов со стехиометрией А 3 М. III (ОН) 6 , А 2 М IV (ОН) 6 и АМ V (О) 6 . Как следует из формулы, эти вещества содержат октаэдрические структурные единицы M(OH) 6 . [46] Слоистые двойные гидроксиды могут быть представлены формулой [M с +
1- х М 3+
х (ОН)
2 ] д + (Х п - )
q ⁄ n · y ЧАС
2 О. ​Чаще всего z = 2 и M 2+ = Са 2+ , мг 2+ , Мн 2+ , Фе 2+ , Ко 2+ , Является 2+ , С 2+ , или Zn 2+ ; следовательно, q = x .

В органических реакциях [ править ]

Гидроксид калия и гидроксид натрия — два хорошо известных реагента в органической химии .

Базовый катализ [ править ]

Гидроксид-ион может действовать как основной катализатор . [47] Основание отрывает протон от слабой кислоты, образуя промежуточное соединение, которое затем реагирует с другим реагентом. Обычными субстратами для отрыва протонов являются спирты , фенолы , амины и угольные кислоты . Величина p K a для диссоциации связи C–H чрезвычайно высока, но pK a альфа-водородов карбонильного соединения примерно на 3 логарифмических единицы ниже. Типичные значения p K a составляют 16,7 для ацетальдегида и 19 для ацетона . [48] Диссоциация может происходить в присутствии подходящего основания.

RC(O)CH 2 R' + B ⇌ RC(O)CH − Р' + ЧД +

База должна иметь значение ap не K менее чем примерно на 4 логарифмических единицы меньше, иначе равновесие будет почти полностью лежать влево.

Гидроксид-ион сам по себе не является достаточно сильным основанием, но его можно превратить в одно, добавив гидроксид натрия к этанолу.

ОЙ − + EtOH ⇌ EtO − + Н 2 О

для получения этоксид- иона. PK a . самодиссоциации этанола составляет около 16, поэтому алкоксид-ион является достаточно сильным основанием [49] Присоединение спирта к альдегиду с образованием полуацеталя является примером реакции, которая может катализироваться присутствием гидроксида. Гидроксид также может действовать как катализатор на основе Льюиса. [50]

В качестве нуклеофильного реагента [ править ]

Нуклеофильное ацильное замещение анионным нуклеофилом (Nu − ) и уходящую группу (L − )

Гидроксид-ион занимает промежуточное положение по нуклеофильности между фторид -ионом F − , а амид -ион NH −
2 . [51] Гидролиз сложного эфира в щелочных условиях (также известный как гидролиз оснований)

Р 1 С(О)ИЛИ 2 + ОН − ⇌ Р 1 СО(О)Н+ − ИЛИ 2 ⇌ Р 1 СО 2 − + ВПЕРЕД 2

представляет собой пример нуклеофильного ацильного замещения , при котором гидроксид-ион действует как нуклеофил. [52]

Ранние методы производства мыла обрабатывали триглицериды животного жира (эфиры) щелоком .

Другими случаями, когда гидроксид может действовать как нуклеофильный реагент, являются амида гидролиз , реакция Канниццаро , нуклеофильное алифатическое замещение , нуклеофильное ароматическое замещение и реакции элиминирования . Реакционной средой для КОН и NaOH обычно является вода, но с помощью катализатора межфазного переноса гидроксид-анион также может быть переведен в органический растворитель, например, при образовании реакционноспособного промежуточного дихлоркарбена .

Примечания [ править ]

  1. ^ [Ч + ] обозначает концентрацию катионов водорода и [OH − ] концентрация гидроксид-ионов
  2. ↑ Строго говоря, pH — это кологарифм активности катиона водорода.
  3. ^ pOH означает минус логарифм по основанию 10 от [OH − ], альтернативно логарифм 1 / [ОХ − ]
  4. ^ В этом контексте протон - это термин, используемый для сольватированного катиона водорода.
  5. ^ В водном растворе лиганды L представляют собой молекулы воды, но они могут быть заменены другими лигандами.
  6. ^ Название происходит не от «периода», а от «йода»: перйодовая кислота (сравните йодистая кислота , хлорная кислота ), и поэтому оно произносится как перйодовая / ˌ p ɜːr aɪ ˈ ɒ d ɪ k / PUR -eye- OD -ik , а не как / ˌ p ɪər ɪ- / PEER -ee- .
  7. ^ Кристаллические структуры показаны на минерале Web: гиббсит , байерит , норстрандит и дойлейт.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Гейслер, Польша; Деллаго, К. ; Чендлер, Д.; Хаттер, Дж.; Парринелло, М. (2001). «Автоионизация в жидкой воде» (PDF) . Наука . 291 (5511): 2121–2124. Бибкод : 2001Sci...291.2121G . CiteSeerX   10.1.1.6.4964 . дои : 10.1126/science.1056991 . ПМИД   11251111 . S2CID   1081091 . Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2007 г. Проверено 25 октября 2017 г.
  2. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Камаль Абу-Дари; Кеннет Н. Рэймонд; Дерек П. Фрейберг (1979). «Бигидроксид ( H
    3    3О −
    2     ) анион. Очень короткая симметричная водородная связь». J. Am. Chem. Soc. 101 (13): 3688–3689. doi : 10.1021/ja00507a059 .
  3. ^ Маркс, Д.; Чандра, А; Такерман, Мэн (2010). «Водные основные растворы: сольватация гидроксидов, структурная диффузия и сравнение с гидратированным протоном». хим. Преподобный . 110 (4): 2174–2216. дои : 10.1021/cr900233f . ПМИД   20170203 .
  4. ^ Гринвуд, с. 1168
  5. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б База данных IUPAC SC. Архивировано 19 июня 2017 г. в Wayback Machine. Полная база данных опубликованных данных о константах равновесия металлокомплексов и лигандов.
  6. ^ Накамото, К. (1997). Инфракрасные и рамановские спектры неорганических и координационных соединений . Часть А (5-е изд.). Уайли. ISBN  978-0-471-16394-7 .
  7. ^ Накамото, Часть B, с. 57
  8. ^ Адамс, DM (1967). Металл-лиганд и родственные колебания . Лондон: Эдвард Арнольд. Глава 5.
  9. ^ Четин Курт, Юрген Биттнер. «Гидроксид натрия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a24_345.pub2 . ISBN  978-3527306732 .
  10. ^ Костик, Деннис (2006). «Акшированная сода» , глава Ежегодника минералов 2005 года, Геологическая служба США.
  11. ^ Эмсли, Джон (2001). «Алюминий» . Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от А до Я. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. п. 24 . ISBN  978-0-19-850340-8 .
  12. ^ Эмсли, Джон (2001). «Алюминий» . Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от А до Я. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. п. 209 . ISBN  978-0-19-850340-8 .
  13. ^ Лью. Кристи., Кислоты и основания (основная химия) . Издательство Информационной базы (2009). стр43.
  14. ^ Яунсен, младший (1989). «Поведение и возможности скрубберов на основе гидроксида лития и углекислого газа в глубоководной среде» . Технический отчет Военно-морской академии США . УСНА-ЦПР-157. Архивировано из оригинала 24 августа 2009 г. Проверено 17 июня 2008 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  15. ^ Холлеман, с. 1108
  16. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Томас Р. Дульски. Руководство по химическому анализу металлов . ASTM International, 1996. ISBN   0-8031-2066-4 стр. 100
  17. ^ Альдериги, Л; Домингес, С.; Ганс, П.; Мидоллини, С.; Сабатини, А.; Вакка, А. (2009). «Связывание бериллия с аденозин-5'-фосфатами в водном растворе при 25 ° C». Дж. Коорд. Хим . 62 (1): 14–22. дои : 10.1080/00958970802474862 . S2CID   93623985 .
  18. ^ Хаускрофт, с. 241
  19. ^ Хаустрофт, с. 263
  20. ^ Химия процесса Байера
  21. ^ Джеймс Э. Хаус Неорганическая химия , Academic Press, 2008, ISBN   0-12-356786-6 , с. 764
  22. ^ Бём, Станислав; Антипова Диана; Кутан, Йозеф (1997). «Исследование дегидратации метантетраола до угольной кислоты». Международный журнал квантовой химии . 62 (3): 315–322. doi : 10.1002/(SICI)1097-461X(1997)62:3<315::AID-QUA10>3.0.CO;2-8 . ISSN   1097-461X .
  23. ^ Гринвуд, с. 310
  24. ^ Гринвуд, с. 346
  25. ^ Р. К. Илер, Химия кремнезема , Уайли, Нью-Йорк, 1979. ISBN   0-471-02404-X
  26. ^ Гринвуд, с. 384
  27. ^ Гринвуд, стр. 383–384.
  28. ^ Гринвуд, с. 395
  29. ^ Гринвуд, с. 705
  30. ^ Гринвуд, с. 781
  31. ^ Гринвуд, стр. 873–874.
  32. ^ М.Н. Соколов; Е.В. Чубарова; К.А. Коваленко; И.В. Миронов; А.В. Вировец; Е. Пересыпкина; В.П. Федин (2005). «Стабилизация таутомерных форм P(OH) 3 и HP(OH) 2 и их производных путем координации к атомам палладия и никеля в гетерометаллических кластерах с Mo
    3    3MQ 4+
    4     ядро ​​(M=Ni, Pd; Q=S, Se)". Российский Химический Бюллетень . 54 (3):615. doi : 10.1007/s11172-005-0296-1 . S2CID   93718865 .
  33. ^ Холлеман, стр. 711–718
  34. ^ Гринвуд, с. 853
  35. ^ Фортман, Джордж К.; Славин, Александра М.З.; Нолан, Стивен П. (2010). «Универсальный синтон меди: [Cu(IPr)(OH)] (IPr = 1,3 бис(диизопропилфенил)имидазол-2-илиден)». Металлоорганические соединения . 29 (17): 3966–3972. дои : 10.1021/om100733n .
  36. ^ Хуан Дж. Боррас-Альменар, Эухенио Коронадо, Ахим Мюллер Молекулярная наука о полиоксометаллате , Springer, 2003, ISBN   1-4020-1242-X , стр. 4
  37. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Уэллс, с. 561
  38. ^ Уэллс, с. 393
  39. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Уэллс, с. 548
  40. ^ Виктория М. Нилд, Дэвид А. Кин. Диффузное рассеяние нейтронов кристаллическими материалами , Oxford University Press, 2001. ISBN   0-19-851790-4 , с. 276
  41. ^ Джейкобс, Х.; Кокелькорн, Дж.; Таке, Т. (1985). «Гидроксиды натрия, калия и рубидия: рост монокристаллов и определение рентгеновской структуры при стабильной модификации при комнатной температуре». Журнал неорганической и общей химии . 531 (12): 119. doi : 10.1002/zaac.19855311217 .
  42. ^ Эноки, Тошиаки; Цудзикава, Икудзи (1975). «Магнитное поведение случайного магнита, Ni p Mg 1− p (OH) 2 ». Журнал Физического общества Японии . 39 (2): 317. Бибкод : 1975JPSJ...39..317E . дои : 10.1143/JPSJ.39.317 .
  43. ^ Афанасиос К. Карамалидис, Дэвид А. Дзомбак Моделирование поверхностных комплексов: Гиббсит , Джон Вили и сыновья, 2010 ISBN   0-470-58768-7 стр. 15 и далее.
  44. ^ Бернал, доктор юридических наук; Мего, HD (1935). «Функция водорода в межмолекулярных силах» . Учеб. Р. Сок. А. ​ 151 (873): 384–420. Бибкод : 1935RSPSA.151..384B . дои : 10.1098/rspa.1935.0157 .
  45. ^ Уэллс, с. 557
  46. ^ Уэллс, с. 555
  47. ^ Хаттори, Х.; Мисоно, М.; Оно, Ю., ред. (1994). Кислотно-основной катализ II . Эльзевир. ISBN  978-0-444-98655-9 .
  48. ^ Уэллетт, Р.Дж. и Раун, Дж.Д. «Органическая химия», 1-е изд. Prentice-Hall, Inc., 1996: Нью-Джерси. ISBN   0-02-390171-3 .
  49. ^ Сосна, Ш.; Хендриксон, Дж.Б.; Крам, диджей; Хаммонд, GS (1980). Органическая химия . МакГроу-Хилл. п. 206 . ISBN  978-0-07-050115-7 .
  50. ^ Дания, ЮВ; Бьютн, Г.Л. (2008). «Катализ с основанием Льюиса в органическом синтезе». Angewandte Chemie, международное издание . 47 (9): 1560–1638. дои : 10.1002/anie.200604943 . ПМИД   18236505 .
  51. ^ Маллинз, Джей-Джей (2008). «Шесть столпов органической химии». Дж. Хим. Образование. 85 (1): 83. Бибкод : 2008ЖЧЭд..85...83М . дои : 10.1021/ed085p83 . pdf. Архивировано 7 июля 2011 г. в Wayback Machine.
  52. ^ Хардингер, Стивен А. (2017). «Иллюстрированный словарь органической химии: омыление» . Кафедра химии и биохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе . Проверено 10 апреля 2023 г.

Библиография [ править ]

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydroxide&oldid=1230787043"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 08a77482a9da8447ec9afe934f5651ae__1719242340
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/08/ae/08a77482a9da8447ec9afe934f5651ae.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hydroxide - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)