- Como eles são formados?
- Propriedades dos hidróxidos
- OH ânion
- Caráter iônico e básico
- Tendência periódica
- Anfoterismo
- Estruturas
- Reação de desidratação
- Nomenclatura
- Tradicional
- estoque
- Sistemático
- Exemplos de hidróxidos
- Referências
Os hidróxidos são compostos inorgânicos e ternários que consistem na interação entre um cátion metálico e um 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 a 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 de sua carga e raio iônico.
Fonte: Gabriel Bolívar
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 + H 2 O => 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 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 iónicos altamente solúvel em água, por conseguinte, a sua OH - está livre para participar em reacções químicas.
Por outro lado, existem hidróxidos metálicos que são insolúveis e, portanto, são bases muito fracas. Alguns deles são até ácidos, como é o caso do ácido telúrico, Te (OH) 6.
O hidróxido estabelece um equilíbrio de solubilidade com o solvente circundante. Se for água, por exemplo, o equilíbrio é expresso da seguinte forma:
M (OH) 2 <=> M 2+ (aq) + OH - (aq)
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 ligado covalentemente 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 OH - doa seus elétrons ao hidrogênio, forma-se uma molécula de H 2 O. Ela também pode doar seus elétrons a espécies carregadas positivamente: como os centros metálicos 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 forte (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, porque este cátion pode vir de qualquer metal na tabela periódica (grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, ou dos 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, eles têm um caráter iônico latente. Em alguns, como o NaOH, seus íons são parte de uma rede cristalina composta de cátions Na + e ânions OH - em proporções de 1: 1; isto é, para cada íon Na + há uma contraparte OH - íon.
Dependendo da carga no metal, haverá mais ou menos OH - ânions em torno dele. Por exemplo, para um cátion metálico M 2+ haverá dois íons OH - interagindo com ele: M (OH) 2, que é delineado como HO - M 2+ OH -. O mesmo ocorre com os metais M 3+ e 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 metais alcalinos aumenta à medida que se desce no grupo. Assim, a ordem crescente de solubilidades em água para estes é a seguinte: LiOH
OH - é um ânion pequeno e, à medida que o cátion se torna mais volumoso, a estrutura cristalina se enfraquece energeticamente.
Por outro lado, os metais alcalino-terrosos formam hidróxidos menos solúveis devido às suas cargas positivas mais altas. Isso ocorre porque M2 + atrai OH - mais fortemente do que M +. Da mesma forma, seus cátions são menores e, portanto, menos desiguais em tamanho com 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 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. Be 2+ é um cátion muito pequeno e sua carga divalente o torna eletricamente muito denso.
Anfoterismo
Hidróxidos de M (OH) 2 reagem com ácidos para formar um complexo aquoso, ou seja, 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. Uma vez que muitos hidróxidos de metal são insolúveis em água, adicionar uma base forte a uma solução com íons M + dissolvidos, por exemplo Al 3+, precipitará o hidróxido correspondente:
Al 3+ (aq) + 3OH - (aq) => Al (OH) 3 (s)
Mas com um excesso de OH - o hidróxido continua a reagir:
Al (OH) 3 (s) + OH - => Al (OH) 4 - (aq)
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 de base extra 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, aqueles onde há diminuição do caráter iônico podem ter 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 coordenar para um número limitado de espécies. Quanto mais volumoso for, maior será o número de moléculas de água ou OH - ligadas a ele. Esta é a fonte do famoso octaedro de coordenação de muitos metais dissolvidos em água (ou qualquer outro solvente): M (OH 2) 6 + n, onde n é igual à carga positiva do metal.
Cr (OH) 3, por exemplo, na verdade forma um octaedro. Quão? Considerando o composto como, do qual 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 3 - seria obtido. 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 a "água" está em contato direto com M +; enquanto nos óxidos hidratados de MO · nH 2 O, as moléculas de água fazem parte de uma esfera de coordenação externa (não estão próximas do metal).
Essas moléculas de água podem ser extraídas pelo aquecimento de uma amostra de hidróxido:
M (OH) 2 + Q (calor) => MO + H 2 O
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) 2, é desidratado:
Cu (OH) 2 (azul) + Q => CuO (preto) + H 2 O
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, entretanto, 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, M de hidróxido (OH) 3 será chamado de hidróxido de (nome de metal) ico, enquanto MOH de hidróxido (nome de 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 complicada para metais com mais de dois estados de oxidação (como cromo e manganês). Para 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, ele também tem +4 e +2, então os nomes de seus hidróxidos com as valências mais alta e mais baixa são: hiper- hidróxido (nome do metal) ico, e hipohidróxido (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 M (OH) 5, por exemplo, sua nomenclatura de estoque seria: (nome do metal) (V) hidróxido. (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, M (OH) 5 é denominado como: (nome do metal) pentahidróxido.
No caso de Hg 2 (OH) 2, por 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)
Aparência de hidróxido de sódio
-Ca (OH) 2 (hidróxido de cálcio)
Aspecto do hidróxido de cálcio no estado sólido
-Fe (OH) 3. ( hidróxido férrico; hidróxido de ferro (III); ou tri-hidróxido de ferro)
-V (OH) 5 ( hidróxido de pervanádico; hidróxido de vanádio (V); ou pentidróxido de vanádio).
-Sn (OH) 4 ( hidróxido de estanho; 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 o estoque e as nomenclaturas 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
- Chemistry LibreTexts. Solubilidade de hidróxidos metálicos. Retirado de: chem.libretexts.org
- Clackamas Community College. (2011). Lição 6: Nomenclatura de ácidos, bases e sais. Retirado de: dl.clackamas.edu
- Íons complexos e anfoterismo.. Retirado de: oneonta.edu
- Fullchemistry. (14 de janeiro de 2013). Hidróxidos metálicos. Retirado de: quimica2013.wordpress.com
- Enciclopédia de exemplos (2017). Hidróxidos Recuperado de: examples.co
- Castaños E. (9 de agosto de 2016). Formulação e nomenclatura: hidróxidos. Retirado de: lidiaconlaquimica.wordpress.com