Hidróxidos: propriedades, nomenclatura e exemplos - Ciência - 2023

science
Hidróxidos: propriedades, nomenclatura e exemplos - Ciência
Hidróxidos: propriedades, nomenclatura e exemplos - Ciência

Contente

o hidróxidos são compostos inorgânicos e ternários que consistem na interação entre um cátion metálico e o grupo funcional OH (ânion hidróxido, OH–) A maioria deles é de natureza iônica, embora também possam ter ligações covalentes.

Por exemplo, um hidróxido pode ser representado como a interação eletrostática entre o cátion M+ e o ânion OH–, ou como ligação covalente através da ligação M-OH (imagem inferior). No primeiro ocorre a ligação iônica, enquanto no segundo, a covalente. Este fato depende essencialmente do metal ou cátion M+, bem como sua carga e raio iônico.

Uma vez que a maioria deles vem de metais, é equivalente a se referir a eles como hidróxidos de metal.

Como eles são formados?

Existem duas vias principais de síntese: reagindo o óxido correspondente com água ou com uma base forte em meio ácido:


MO + H2O => M (OH)2

MO + H+ + OH– => M (OH)2

Apenas os óxidos de metal solúveis em água reagem diretamente para formar o hidróxido (primeira equação química). Outros são insolúveis e requerem espécies ácidas para liberar M+, que então interage com o OH– de bases fortes (segunda equação química).

No entanto, essas bases fortes são hidróxidos metálicos NaOH, KOH e outros do grupo dos metais alcalinos (LiOH, RbOH, CsOH). Estes são compostos iônicos altamente solúveis em água, daí o seu OH– eles são livres para participar de reações químicas.

Por outro lado, existem hidróxidos metálicos que são insolúveis e, portanto, são bases muito fracas. Alguns deles são até ácidos, como o ácido telúrico, Te (OH)6.

O hidróxido estabelece um equilíbrio de solubilidade com o solvente ao seu redor. Se for água, por exemplo, o equilíbrio é expresso da seguinte forma:


M (OH)2 <=> M2+(ac) + OH–(ac)

Onde (ac) denota que o meio é aquoso. Quando o sólido é insolúvel, a concentração de OH dissolvido é pequena ou desprezível. Por esse motivo, os hidróxidos de metal insolúveis não podem gerar soluções tão básicas quanto o NaOH.

Do exposto, pode-se deduzir que os hidróxidos apresentam propriedades muito diferentes, ligadas à estrutura química e às interações entre o metal e o OH. Assim, embora muitos sejam iônicos, com estruturas cristalinas variadas, outros apresentam estruturas poliméricas complexas e desordenadas.

Propriedades dos hidróxidos

OH ânion–

O íon hidroxila é um átomo de oxigênio covalentemente ligado ao hidrogênio. Assim, isso pode ser facilmente representado como OH–. A carga negativa está localizada no oxigênio, tornando este ânion uma espécie doadora de elétrons: uma base.


Se o OH– doa seus elétrons para um hidrogênio, uma molécula H é formada2O. Você também pode doar seus elétrons para espécies carregadas positivamente: como centros de metal M+. Assim, um complexo de coordenação é formado por meio da ligação dativa M - OH (o oxigênio fornece o par de elétrons).

Porém, para que isso aconteça o oxigênio deve ser capaz de se coordenar de forma eficiente com o metal, caso contrário, as interações entre M e OH terão um caráter iônico marcado (M+ Oh–) Como o íon hidroxila é o mesmo em todos os hidróxidos, a diferença entre todos eles está no cátion que o acompanha.

Da mesma forma, uma vez que este cátion pode vir de qualquer metal na tabela periódica (grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, ou os metais de transição), as propriedades de tais hidróxidos variam enormemente, embora todos contemplem em alguns aspectos comuns.

Caráter iônico e básico

Nos hidróxidos, embora tenham ligações de coordenação, têm um caráter iônico latente. Em alguns, como o NaOH, seus íons são parte de uma estrutura cristalina composta de cátions Na+ e ânions OH– nas proporções 1: 1; ou seja, para cada íon Na+ há um íon OH– contrapartida.

Dependendo da carga do metal, haverá mais ou menos ânions OH– ao seu redor. Por exemplo, para um cátion metálico M2+ haverá dois íons OH– interagindo com ele: M (OH)2, que é esboçado como HO– M2+ Oh–. Da mesma forma acontece com os metais M3+ e com outros com cargas mais positivas (embora raramente excedam 3+).

Esse caráter iônico é responsável por muitas das propriedades físicas, como pontos de fusão e ebulição. Estes são altos, refletindo as forças eletrostáticas em ação dentro da rede cristalina. Além disso, quando os hidróxidos se dissolvem ou derretem, eles podem conduzir corrente elétrica devido à mobilidade de seus íons.

No entanto, nem todos os hidróxidos têm as mesmas redes cristalinas. Aqueles com os mais estáveis ​​terão menos probabilidade de se dissolver em solventes polares como a água. Como regra geral, quanto mais díspares os raios iônicos de M+ e OH–, mais solúveis eles serão.

Tendência periódica

O acima explica porque a solubilidade dos hidróxidos de metal alcalino aumenta à medida que se desce no grupo. Assim, a ordem crescente de solubilidades em água para estes é a seguinte: LiOH<><><><>

O OH– é um ânion pequeno e, à medida que o cátion se torna mais volumoso, a estrutura do cristal se enfraquece energeticamente.

Por outro lado, os metais alcalino-terrosos formam hidróxidos menos solúveis devido às suas cargas positivas mais altas. Isso ocorre porque o M2+ atrai OH mais fortemente– em comparação com M+. Da mesma forma, seus cátions são menores e, portanto, menos desiguais em tamanho em relação a OH–.

O resultado disso é uma evidência experimental de que o NaOH é muito mais básico do que o Ca (OH).2. O mesmo raciocínio pode ser aplicado para outros hidróxidos, seja para os dos metais de transição, seja para os dos metais do bloco p (Al, Pb, Te, etc.).

Além disso, quanto menor e maior o raio iônico e a carga positiva de M+, menor será o caráter iônico do hidróxido, ou seja, aqueles com densidades de carga muito altas. Um exemplo disso ocorre com o hidróxido de berílio, Be (OH)2. Ele é2+ é um cátion muito pequeno e sua carga divalente o torna eletricamente muito denso.

Anfoterismo

Hidróxidos M (OH)2 reagem com ácidos para formar um complexo aquoso, isto é, M+ acaba rodeado por moléculas de água. No entanto, há um número limitado de hidróxidos que também podem reagir com bases. São os chamados hidróxidos anfotéricos.

Os hidróxidos anfotéricos reagem com ácidos e bases. A segunda situação pode ser representada pela seguinte equação química:

M (OH)2 + OH– => M (OH)3–

Mas como determinar se um hidróxido é anfotérico? Por meio de um simples experimento de laboratório. Como muitos hidróxidos de metal são insolúveis em água, adicionar uma base forte a uma solução com os íons M+ dissolvido, por exemplo, Al3+, o hidróxido correspondente precipitará:

Ao3+(aq) + 3OH–(ac) => Al (OH)3(s)

Mas tendo um excesso de OH– o hidróxido continua a reagir:

Al (OH)3(s) + OH– => Al (OH)4–(ac)

Como resultado, o novo complexo carregado negativamente é solvatado pelas moléculas de água circundantes, dissolvendo o sólido branco de hidróxido de alumínio. Os hidróxidos que permanecem inalterados com a adição extra de base não se comportam como ácidos e, portanto, não são anfotéricos.

Estruturas

Os hidróxidos podem ter estruturas cristalinas semelhantes às de muitos sais ou óxidos; alguns simples e outros muito complexos. Além disso, aquelas onde há diminuição do caráter iônico podem apresentar centros metálicos ligados por pontes de oxigênio (HOM - O - MOH).

Em solução, as estruturas são diferentes. Embora para hidróxidos altamente solúveis seja suficiente considerá-los como íons dissolvidos em água, para outros é necessário levar em consideração a química de coordenação.

Assim, cada cátion M+ pode ser coordenado a um número limitado de espécies. Quanto mais volumoso for, maior será o número de moléculas de água ou OH.– ligado a ele. Daí o famoso octaedro de coordenação de muitos metais dissolvidos em água (ou qualquer outro solvente): M (OH2)6+ n, onde n é igual à carga positiva do metal.

Cr (OH)3, por exemplo, ele realmente forma um octaedro. Como? Considerando o composto como [Cr (OH2)3(OH)3], dos quais três das moléculas de água são substituídas por ânions OH–. Se todas as moléculas fossem substituídas por OH–, então o complexo de carga negativa e estrutura octaédrica [Cr (OH)6]3–. A carga -3 é o resultado das seis cargas negativas do OH–.

Reação de desidratação

Os hidróxidos podem ser considerados "óxidos hidratados". No entanto, neles "água" está em contato direto com M+; enquanto nos óxidos hidratados MO nH2Ou então, as moléculas de água fazem parte de uma esfera de coordenação externa (elas não estão próximas ao metal).

Essas moléculas de água podem ser extraídas pelo aquecimento de uma amostra de hidróxido:

M (OH)2 + Q (calor) => MO + H2OU

MO é o óxido metálico formado como resultado da desidratação do hidróxido. Um exemplo dessa reação é a observada quando o hidróxido cúprico, Cu (OH), é desidratado2:

Cu (OH)2 (azul) + Q => CuO (preto) + H2OU

Nomenclatura

Qual é a maneira adequada de mencionar hidróxidos? A IUPAC propôs três nomenclaturas para esse fim: a tradicional, a de estoque e a sistemática. É correto usar qualquer um dos três, porém, para alguns hidróxidos pode ser mais conveniente ou prático mencioná-lo de uma forma ou de outra.

Tradicional

A nomenclatura tradicional consiste simplesmente em adicionar o sufixo –ico à valência mais alta do metal; e o sufixo –oso ao mais baixo. Assim, por exemplo, se o metal M tem valências +3 e +1, o hidróxido M (OH)3 será chamado de hidróxido (nome do metal)ico, enquanto hidróxido de MOH (nome do metal)Urso.

Para determinar a valência do metal no hidróxido, basta olhar para o número após o OH entre parênteses. Assim, M (OH)5 significa que o metal tem uma carga ou valência de +5.

A principal desvantagem dessa nomenclatura, entretanto, é que ela pode ser difícil para metais com mais de dois estados de oxidação (como cromo e manganês). Em tais casos, os prefixos hyper- e hypo- são usados ​​para denotar as valências mais altas e mais baixas.

Assim, se M em vez de ter apenas valências +3 e +1, também tem +4 e +2, então os nomes de seus hidróxidos com valências mais altas e mais baixas são: hidróxido hiper(nome do metal)icoe hidróxido soluço(nome do metal)Urso.

estoque

De todas as nomenclaturas, esta é a mais simples. Aqui, o nome do hidróxido é simplesmente seguido pela valência do metal entre parênteses e escrito em algarismos romanos. Novamente para o M (OH)5, por exemplo, sua nomenclatura de estoque seria: (nome do metal) hidróxido (V). (V) então denota (+5).

Sistemático

Finalmente, a nomenclatura sistemática é caracterizada pelo recurso a prefixos multiplicadores (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, etc.). Esses prefixos são usados ​​para especificar o número de átomos de metal e íons OH.–. Desta forma, o M (OH)5 é denominado como: (nome do metal) pentahidróxido.

No caso do Hg2(OH)2Por exemplo, seria dihidróxido dimercúrico; um dos hidróxidos cuja estrutura química é complexa à primeira vista.

Exemplos de hidróxidos

Alguns exemplos de hidróxidos e suas nomenclaturas correspondentes são os seguintes:

-NaOH (hidróxido de sódio)

-Ca (OH) 2 (hidróxido de cálcio)

-Fe (OH)3. (Hidróxido férrico; hidróxido de ferro (III); ou trihidróxido de ferro)

-V (OH)5 (Hidróxido pervanádico; hidróxido de vanádio (V); ou pentidróxido de vanádio).

-Sn (OH)4 (Hidróxido estânico; hidróxido de estanho (IV); ou tetra-hidróxido de estanho).

-Ba (OH)2 (Hidróxido de bário ou di-hidróxido de bário).

-Mn (OH)6 (Hidróxido de manganês, hidróxido de manganês (VI) ou hexa-hidróxido de manganês).

-AgOH (hidróxido de prata, hidróxido de prata ou hidróxido de prata). Observe que, para este composto, não há distinção entre nomenclaturas de estoque e sistemáticas.

-Pb (OH)4 (Hidróxido de chumbo, hidróxido de chumbo (IV) ou tetra-hidróxido de chumbo).

-LiOP (hidróxido de lítio).

-Cd (OH) 2 (hidróxido de cádmio)

-Ba (OH)2 (Hidróxido de bário)

- Hidróxido de cromo

Referências

  1. Chemistry LibreTexts. Solubilidade de hidróxidos metálicos. Retirado de: chem.libretexts.org
  2. Clackamas Community College. (2011). Lição 6: Nomenclatura de ácidos, bases e sais. Retirado de: dl.clackamas.edu
  3. Íons complexos e anfoterismo. [PDF]. Retirado de: oneonta.edu
  4. Fullchemistry. (14 de janeiro de 2013). Hidróxidos metálicos. Retirado de: quimica2013.wordpress.com
  5. Enciclopédia de exemplos (2017). Hidróxidos Recuperado de: examples.co
  6. Castaños E. (9 de agosto de 2016). Formulação e nomenclatura: hidróxidos. Retirado de: lidiaconlaquimica.wordpress.com