Propriétés des hydroxydes, nomenclature et exemples

Le les hydroxydes sont des composés inorganiques et ternaires constitués de l'interaction entre un cation métallique et le groupe fonctionnel OH (anion hydroxyde, OH^-). La plupart d'entre eux sont de nature ionique, bien qu'ils puissent également avoir des liaisons covalentes.

Par exemple, un hydroxyde peut être représenté comme interaction électrostatique entre le cation M⁺ et l'anion OH^-, ou comme liaison covalente via la liaison M-OH (image du bas). Dans le premier cas, la liaison ionique est donnée alors que dans le second, la liaison covalente. Ce fait dépend essentiellement du métal ou du cation M⁺, ainsi que sa charge et son rayon ionique.

Parce que beaucoup d'entre eux proviennent de métaux, il est équivalent à les mentionner comme des hydroxydes métalliques.

Index

• 1 Comment sont-ils formés?
• 2 Propriétés des hydroxydes
  • 2.1 Anion OH-
  • 2.2 Caractère ionique et de base
  • 2.3 Tendance périodique
  • 2.4 amphotéricisme
  • 2.5 Structures
  • 2.6 Réaction de déshydratation
• 3 nomenclature
  • 3.1 traditionnel
  • 3.2 Stock
  • 3.3 Systématique
• 4 exemples d'hydroxydes
• 5 références

Comment sont-ils formés?

Il existe deux voies de synthèse principales: en faisant réagir l'oxyde correspondant avec de l'eau ou avec une base forte en milieu acide:

MO + H₂O => M (OH)₂

MO + H⁺ + OH^- => M (OH)₂

Seuls les oxydes de métaux solubles dans l'eau réagissent directement pour former l'hydroxyde (première équation chimique). D'autres sont insolubles et nécessitent des espèces acides qui libèrent M⁺, qui interagit alors avec le OH^- à partir de bases fortes (deuxième équation chimique).

Cependant, de telles bases fortes sont NaOH hydroxydes métalliques, KOH et un autre groupe de métal alcalin (LiOH, RbOH, CsOH). Ce sont des composés ioniques très solubles dans l’eau, donc leur OH^- ils sont libres de participer à des réactions chimiques.

En revanche, il existe des hydroxydes métalliques insolubles et par conséquent des bases très faibles. Même certains d'entre eux sont acides, comme c'est le cas avec l'acide tellurique, Te (OH)₆.

L'hydroxyde établit un équilibre de solubilité avec le solvant qui l'entoure. Si c'est de l'eau, par exemple, le solde est exprimé comme suit:

M (OH)₂ <=> M²⁺(ac) + OH^-(ac)

Où (ac) indique que le milieu est aqueux. Lorsque le solide est insoluble, la concentration en OH dissoute est faible ou négligeable. Pour cette raison, les hydroxydes métalliques insolubles ne peuvent pas générer de solutions aussi basiques que celles de NaOH.

De ce qui précède on peut déduire que les hydroxydes présentent des propriétés très différentes liées à la structure chimique et les interactions entre le métal et OH. Ainsi, bien que beaucoup soient ioniques, avec des structures cristallines variées, d'autres présentent des structures polymères complexes et désordonnées.

Propriétés des hydroxydes

Anion OH^-

L'ion hydroxyle est un atome d'oxygène lié de manière covalente à un hydrogène. Ainsi, cela peut être facilement représenté comme OH^-. La charge négative se situe sur l'oxygène, faisant de cet anion une espèce donneuse d'électrons: une base.

Si le OH^- donne ses électrons à un hydrogène, une molécule de H se forme₂O. Vous pouvez également faire don de vos électrons à des espèces chargées positivement: comme les centres métalliques M⁺. Ainsi, un complexe de coordination est formé par le lien datif M-OH (l'oxygène contribue à la paire d'électrons).

Cependant, pour que cela se produise l'oxygène doit être en mesure de coordonner efficacement avec le métal, sinon, interactions entre M et OH ont un fort caractère ionique (M⁺ OH^-). Puisque l'ion hydroxyle est le même dans tous les hydroxydes, la différence entre tous réside alors dans le cation qui l'accompagne.

Aussi, parce que ce cation peut être de tout métal de la classification périodique (groupes 1, 2, 13, 14, 15, 16, ou des métaux de transition), les propriétés de ces hydroxydes varient considérablement, bien que tous envisagé quelques aspects communs.

Caractère ionique et basique

Dans les hydroxydes, bien qu'ils aient des liaisons de coordination, ils ont un caractère ionique latent. Dans certains cas, tels que NaOH, leurs ions font partie d'un réseau cristallin formé par les cations Na.⁺ et anions OH^- en proportions 1: 1; c'est à dire pour chaque ion Na⁺ il y a un ion OH^- de contrepartie.

Selon le chargement en métal, il y aura plus ou moins d’anions OH^- autour de lui. Par exemple, pour un cation métallique M²⁺ il y aura deux ions OH^- interagissant avec lui: M (OH)₂, ce qui est décrit comme HO^- M²⁺ OH^-. De la même manière que cela arrive avec les métaux M³⁺ et avec d'autres charges plus positives (bien que dépassant rarement 3+).

Ce caractère ionique est responsable de nombreuses propriétés physiques, telles que les points de fusion et d'ébullition. Celles-ci sont hautes, ce qui reflète les forces électrostatiques qui travaillent dans le réseau cristallin.En outre, lorsque les hydroxydes se dissolvent ou fondent, ils peuvent conduire le courant électrique en raison de la mobilité de leurs ions.

Cependant, tous les hydroxydes ne possèdent pas les mêmes réseaux cristallins. Ceux qui ont les plus stables seront moins susceptibles de se dissoudre dans les solvants polaires tels que l'eau. En règle générale, plus les rayons ioniques de M sont disparates⁺ et OH^-, le plus soluble sera le même.

Tendance périodique

Ce qui précède explique pourquoi la solubilité des hydroxydes de métaux alcalins augmente à mesure que l'on descend dans le groupe. Ainsi, l’ordre croissant des solubilités dans l’eau est le suivant: LiOH<><><><>

Le OH^- c'est un petit anion, et à mesure que le cation devient plus volumineux, le réseau cristallin s'affaiblit énergiquement.

D'autre part, les métaux alcalino-terreux forment des hydroxydes moins solubles en raison de leurs charges positives plus élevées. C'est parce que le M²⁺ il attire plus fortement les OH^- par rapport à M⁺. De même, ses cations sont plus petits et donc moins inégaux en taille que les OH^-.

Le résultat de ceci est la preuve expérimentale que NaOH est beaucoup plus basique que Ca (OH)₂. Le même raisonnement peut être appliqué pour d'autres hydroxydes, soit pour ceux des métaux de transition, soit pour ceux des métaux du bloc p (Al, Pb, Te, etc.).

En outre, plus le rayon ionique et la charge positive de M sont petits et grands⁺Plus le caractère ionique de l’hydroxyde est faible, c’est-à-dire ceux dont la densité de charge est très élevée. Un exemple de ceci se produit avec l'hydroxyde de béryllium, Be (OH)₂. Le be²⁺ C'est un très petit cation et sa charge divalente le rend très dense électriquement.

Anfoterismo

Les hydroxydes M (OH)₂ ils réagissent avec les acides pour former un aquocomplexe, c'est-à-dire M⁺ Il se termine entouré de molécules d'eau. Cependant, il existe un nombre limité d'hydroxydes pouvant également réagir avec les bases. Ce sont ce que l'on appelle les hydroxydes amphotères.

Les hydroxydes amphotères réagissent à la fois avec les acides et les bases. La seconde situation peut être représentée par l’équation chimique suivante:

M (OH)₂ + OH^- => M (OH)₃^-

Mais comment déterminer si un hydroxyde est amphotère? Grâce à une simple expérience en laboratoire. Parce que de nombreux hydroxydes métalliques sont insolubles dans l'eau, en ajoutant une base forte à une solution avec les ions M⁺ dissous, par exemple, Al³⁺, précipitera l'hydroxyde correspondant:

Al³⁺(ac) + 3OH^-(ac) => Al (OH)₃(s)

Mais avoir un excès de OH^- l'hydroxyde continue de réagir:

Al (OH)₃(s) + OH^- => Al (OH)₄^-(ac)

En conséquence, le nouveau complexe à charge négative est solvaté par les molécules d'eau environnantes, dissolvant le solide blanc d'hydroxyde d'aluminium. Les hydroxydes qui restent inchangés avec l'addition d'une base supplémentaire ne se comportent pas comme des acides et ne sont donc pas amphotères.

Les structures

Les hydroxydes peuvent avoir des structures cristallines similaires à celles de nombreux sels ou oxydes; certains simples et d'autres très complexes. De plus, ceux où il y a une diminution du caractère ionique peuvent présenter des centres métalliques reliés par des ponts d'oxygène (HOM-O-MOH).

En solution, les structures sont différentes. Bien que pour les hydroxydes très solubles, il suffit de les considérer comme des ions dissous dans l'eau, pour d'autres il est nécessaire de prendre en compte la chimie de coordination.

Ainsi, chaque cation M⁺ Il peut être coordonné à un nombre limité d'espèces. Plus il est volumineux, plus le nombre de molécules d’eau ou de^- lié à lui. D'où le célèbre octaèdre de coordination de nombreux métaux dissous dans l'eau (ou dans tout autre solvant): M (OH₂)₆^{+ n}, n étant égal à la charge positive du métal.

Le Cr (OH)₃, par exemple, forme réellement un octaèdre. Comment? Considérant le composé comme [Cr (OH)₂)₃(OH)₃], dont trois des molécules d'eau sont remplacées par des anions OH^-. Si toutes les molécules ont été remplacées par OH^-, alors on obtiendrait le complexe de charge négative et de structure octaédrique [Cr (OH)₆]^3-. La charge -3 est le résultat des six charges négatives de la OH^-.

Réaction de déshydratation

Les hydroxydes peuvent être considérés comme des "oxydes hydratés". Cependant, en eux "l'eau" est en contact direct avec M⁺; tandis que dans les oxydes hydratés MO · nH₂Ou, les molécules d'eau font partie d'une sphère de coordination externe (elles ne sont pas proches du métal).

Lesdites molécules d'eau peuvent être extraites par chauffage d'un échantillon d'hydroxyde:

M (OH)₂ + Q (chaleur) => MO + H₂O

MO est l'oxyde métallique formé à la suite de la déshydratation de l'hydroxyde. Un exemple de cette réaction est celui observé lors de la déshydratation de l'hydroxyde cuivrique, Cu (OH)₂:

Cu (OH)₂ (bleu) + Q => CuO (noir) + H₂O

Nomenclature

Quelle est la bonne façon de mentionner les hydroxydes? L’UICPA a proposé trois nomenclatures à cette fin: traditionnelles, de stock et systématiques. Il est correct d'utiliser l'un des trois, cependant, pour certains hydroxydes, il peut être plus pratique ou pratique de le mentionner d'une manière ou d'une autre.

Traditionnel

La nomenclature traditionnelle consiste simplement à ajouter le suffixe -ico à la plus haute valence que présente le métal; et le suffixe -oso au plus bas. Ainsi, par exemple, si le métal M a des valences +3 et +1, l'hydroxyde M (OH)₃ il sera appelé hydroxyde (nom du métal)ico, tandis que l'hydroxyde de MOH (nom du métal)ours.

Pour déterminer la valence du métal dans l’hydroxyde, il suffit d’observer le nombre après OH, entre parenthèses. Ainsi, M (OH)₅ signifie que le métal a une charge ou une valence de +5.

L'inconvénient principal de cette nomenclature est toutefois qu'elle peut être compliquée pour les métaux ayant plus de deux états d'oxydation (comme le chrome et le manganèse). Pour de tels cas, les hyper- et hypo- préfixes sont utilisés pour désigner les valences les plus hautes et les plus basses.

Ainsi, si M au lieu de n'avoir que des valences +3 et +1, il a aussi +4 et +2, alors les noms de ses hydroxydes de valences supérieures et inférieures sont: hyper(nom du métal)icoet hydroxyde hypo(nom du métal)ours.

Stock

De toutes les nomenclatures, c'est la plus simple. Ici, le nom de l'hydroxyde est simplement suivi de la valence du métal entre parenthèses et écrite en chiffres romains. Encore pour le M (OH)₅Par exemple, sa nomenclature de stock serait: hydroxyde (nom du métal) (V). (V) indique alors (+5).

Systématique

Enfin, la nomenclature systématique se caractérise par le recours à des préfixes multiplicateurs (di-, tri-, tétra, penta-, hexa-, etc.). Ces préfixes sont utilisés pour spécifier à la fois le nombre d'atomes métalliques et d'ions OH^-. De cette façon, le M (OH)₅ Il est nommé comme: pentahydroxyde (nom du métal).

Dans le cas de Hg₂(OH)₂, par exemple, serait le dihydroxyde de dimercurium; l'un des hydroxydes dont la structure chimique est complexe à première vue.

Exemples d'hydroxydes

Quelques exemples d'hydroxydes et leurs nomenclatures correspondantes sont ceux qui suivent:

-NaOH (hydroxyde de sodium)

-Ca (OH) 2 (hydroxyde de calcium)

-Fe (OH)_{3. (}Hydroxyde ferrique; hydroxyde de fer (III); ou trihydroxyde de fer)

-V (OH)_{5 (}Hydroxyde pervanadique; hydroxyde de vanadium (V); ou pentahydroxyde de vanadium).

-Sn (OH)_{4 (}Hydroxyde statique; l'hydroxyde d'étain (IV); ou tétrahydroxyde d'étain).

-Ba (OH)₂ (Hydroxyde de baryum ou dihydroxyde de baryum).

-Mn (OH)_{6 (}Hydroxyde de manganèse, hydroxyde de manganèse (VI) ou hexahydroxyde de manganèse).

-AgOH (hydroxyde d'argent, hydroxyde d'argent ou hydroxyde d'argent). Notez que pour ce composé, il n'y a pas de distinction entre nomenclatures stock et nomenclatures systématiques.

-Pb (OH)_{4 (}Hydroxyde de Plúmbico, hydroxyde de plomb (IV) ou tétrahydroxyde de plomb).

-LiOP (hydroxyde de lithium).

-Cd (OH) 2 (hydroxyde de cadmium)

-Ba (OH)_{2 (}Hydroxyde de baryum)

Hydroxyde de chrome

Références

1. Chimie LibreTexts. Solubilité des Hydroxydes Métalliques. Tiré de: chem.libretexts.org
2. Clackamas Community College. (2011). Leçon 6: Nomenclature des acides, des bases et des sels. Tiré de: dl.clackamas.edu
3. Ions complexes et amphotérisme. [PDF] Tiré de: oneonta.edu
4. Fullquimica (14 janvier 2013). Hydroxydes métalliques Tiré de: quimica2013.wordpress.com
5. Encyclopédie des exemples (2017). Hydroxides Récupéré de: ejemplos.co
6. Castaños E. (9 août 2016). Formulation et nomenclature: hydroxydes. Tiré de: lidiaconlaquimica.wordpress.com