Zestawienie wiadomości wodorotlenkach

-charakterystyka wodorotlenków

-otrzymywanie wodorotlenków

-wodorotlenki amfoteryczne

Charakterystyka wodorotlenków metali

• Wodorotlenki metali są ciałami stałymi, które różnią się rozpuszczalnością w wodzie np:

Wodorotlenki o właściwościach zasadowych, w reakcji z kwasami dają sole i powstaje woda, rozpuszczalne w wodzie są zasadami, dysocjując:

Me(OH)m ↔Mem+ + mOH-

Dobrze rozpuszczalne Słabo rozpuszczalne Trudno rozpuszczalne

NaOH; KOH; Ba(OH)2 Mg(OH)2; Ca(OH)2 Be(OH)2; Al(OH)3

Charakterystyka wodorotlenków metali - cd

• Wodorotlenki amfoteryczne reagują z kwasami i zasadami, dając odpowiednie sole oraz wodę, w roztworach wodnych dysocjują jednoczesnym z odszczepieniem H+ i OH-

• MeO- + H+ ↔ Me – O – H ↔ Me+ + OH-

(dysocjacja kwasowa) (dysocjacja zasadowa)

Podział wodorotlenków ze względu na charakter chemiczny

Zasadowe Amfoteryczne

LiOH; NaOH; KOH; Mg(OH)2; Ca(OH)2 Ba(OH)2

Be(OH)2; Cu(OH)2; Fe(OH)2; Pb(OH)2; Al(OH)3; Cr(OH)3, Fe(OH)3; Sn(OH)2; Mn(OH)4

Charakterystyka wodorotlenków metali - cd

• Podział wodorotlenków ze względu na stopień dysocjacji

• Im większa różnica elektroujemności między atomem metalu a tlenem, tym silniejsza polaryzacja wiązania, a tym samym mniejsza trwałość wiązania Me – OH, moc zasad wzrasta w grupie a maleje w okresie wraz ze wzrostem liczby atomowej

Elektrolity mocne Elektrolity o średniej mocy

Elektrolity słabe

NaOH; KOH; Ca(OH)2; Ba(OH)2

LiOH; Mg(OH)2 Be(OH)2; Al(OH)3

Otrzymywanie wodorotlenków

• Reakcja litowców i berylowców z wodą w temp. pokojowej (wyjątek beryl, magnez):

2Na + 2H2O 2NaOH + H2

Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2

• Reakcja metali z gorącą wodą lub parą wodną:

Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2

2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2

Otrzymywanie wodorotlenków -cd

• Reakcja tlenków, nadtlenków, podtlenków litowców oraz berylowców (wyjątek tlenek berylu) z wodą:

Li2O + H2O 2LiOH

Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2

2KO2 + 2H2O 2KOH + H2O2 + O2

BaO + H2O Ba(OH)2

Otrzymywanie wodorotlenków -cd

• Sól + wodny roztwór zasady (wodorotlenki metali głównie bloku d i p, dla wodorotlenków amfoterycznych w stosunkach stechiometrycznych):

CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4

AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl

ZnCl2 + 2KOH Zn(OH)2 + 2KCl

• Hydroliza niektórych soli:

Pb(NO3)2 + 2H2O Pb(OH)2 + 2HNO3

AgNO3 + H2O AgOH + HNO3

Otrzymywanie wodorotlenków -cd

Specyficzne reakcje prowadzące do otrzymywania wodorotlenków

• Hydroliza węglików lub acetylenków:

CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2

Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3

• Reakcja wodorków metali z wodą;

NaH + H2O NaOH + H2

CaH2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2H2

• Utlenianie wodorotlenków

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3

Termiczny rozkład wodorotlenków

• Wodorotlenki w wyniku ogrzewania (prażenia) ulegają rozkładowi na odpowiednie tlenki metali i wodę – proces usuwania wody konstytucyjnej:

2LiOH Li2O + H2O

Ca(OH)2 CaO + H2O

Cu(OH)2 CuO + H2O

2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O

Amfoteryczność wodorotlenków

-Polarność wiązań a amfoteryczność

-Ważniejsze wodorotlenki

amfoteryczne

Polaryzacja wiązań w cząsteczkach wodorotlenków

• W cząsteczkach wodorotlenków, czyli związków zawierających układ Me-O-H, amfoteryczność wynika z możliwości dwukierunkowej dysocjacji elektrolitycznej:

Me – O- + H+ ↔ Me – O – H ↔ Me+ + O – H-

• Kierunek dysocjacji elektrolitycznej zależy od polarności wiązań Me – O i O – H, przy czym stopień utlenienia atomu centralnego (metalu) nie ulega zmianie, bez względu czy przechodzi on do kationu, czy anionu.

• Jeżeli metal na określonym stopniu utlenienia tworzy tylko kationy, to ma charakter zasadowy, jeżeli tworzy tylko aniony, to ma charakter kwasowy

• Właściwość tworzenia przez metal na określonym stopniu utlenienia zarówno kationów i anionów określa się jako amfoteryczność

Polaryzacja wiązań w cząsteczkach wodorotlenków - cd

• Wodorotlenki amfoteryczne są słabymi elektrolitami, w środowisku obojętnym ustala się stan równowagi pomiędzy formami zdysocjowanymi (Me+/OH- i MeO-/H+ )

• Zakłócenie stanu równowagi przez dodanie kationów H+(kwasu) powoduje przesunięcie jej w kierunku Me+ i tworzenia się anionów OH-, które tworzą z H+ cząsteczki H2O i usuwanie ich z roztworu

• Wprowadzenie anionów OH- (dodanie zasady) przesuwa stan równowagi w kierunku powstawania MeO-

i tworzenia się kationów H+ , które z anionami OH-

tworzą cząsteczki H2O i usunięcie ich z roztworu

Schemat stanów równowagowych dla Al(OH)3

Al(OH)2+ + OH- ↔ Al(OH)2

+ + 2OH- ↔Al3+ + 3OH-

↕ OH- 2OH-

AlO2- + H+ ↔ Al(OH)3(aq) ↔ Al(OH)4

- ↔ Al(OH)63-

↕

H2AlO3- + H+ ↔ HAlO3

2- + 2H+ ↔ AlO33- + 3H+

Powyższe stany równowagowe obserwuję się dla następujących wodorotlenków amfoterycznych:

Sn(OH)2; Pb(OH)2; Cr(OH)3; Mn(OH)4; Fe(OH)2; Fe(OH)3; Cu(OH)2; Zn(OH)2