ไฮดรอกไซด์
 | |||
| |||
| ชื่อ | |||
|---|---|---|---|
| ชื่อ IUPAC ไฮดรอกไซด์ | |||
| ชื่อตามระบบ IUPAC ออกซิดาไนด์(ไม่แนะนำให้ใช้) | |||
| ตัวระบุ | |||
| |||
โมเดล 3 มิติ ( JSmol ) |
| ||
| ชอีบี |
| ||
| เคมสไปเดอร์ |
| ||
PubChem CID |
| ||
| มหาวิทยาลัย |
| ||
| |||
| |||
| คุณสมบัติ | |||
| OH − | |||
| มวลโมลาร์ | 17.007 กรัม·โมล−1 | ||
| ความเป็นเบส (p K ) | 0.0 [ 1 ] | ||
| กรดคอนจูเกต | น้ำ | ||
| ฐานคู่ควบ | ไอออนออกไซด์ | ||
| สารประกอบที่เกี่ยวข้อง | |||
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง | O H + OH • O 2− H O | ||
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล | |||
ไฮดรอกไซด์ (บางครั้งเรียกว่าไอออนไฮดรอกซิล ) เป็นไอออนลบสองอะตอมที่มีสูตรเคมี OH⁻ ประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนและไฮโดรเจนที่ยึดติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ เดี่ยว และมีประจุ ลบ เป็นองค์ประกอบ ที่สำคัญแต่โดยทั่วไปมีปริมาณน้อยในน้ำทำหน้าที่เป็นเบสลิแกนด์นิ ว คลีโอไฟล์และตัวเร่งปฏิกิริยาไอออนไฮดรอกไซด์ก่อตัวเป็นเกลือซึ่งบางชนิดจะแตกตัวในสารละลายในน้ำ ปลดปล่อยไอออนไฮดรอกไซด์ที่ละลายอยู่ใน น้ำ โซเดียมไฮดรอกไซด์ เป็น สารเคมีพื้นฐาน ที่มีปริมาณการผลิต หลายล้านตันต่อปีสารประกอบที่เป็นกลางทางไฟฟ้าที่สอดคล้องกันHO •คืออนุมูลไฮดรอกซิล หมู่−OHที่ยึด ติดกันด้วย พันธะโควาเลน ต์ ที่สอดคล้องกันคือหมู่ไฮดรอก ซี ทั้งไอออนไฮดรอกไซด์และหมู่ไฮดรอกซีเป็นนิว คลีโอไฟล์ และสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในเคมีอินทรีย์ได้
สาร อนินทรีย์หลายชนิดที่มีคำว่าไฮดรอกไซด์อยู่ในชื่อนั้น ไม่ใช่สารประกอบไอออนิกของไอออนไฮดรอกไซด์ แต่เป็นสารประกอบโคเวเลนต์ที่มีหมู่ไฮดรอกซีอยู่
ไอออนไฮดรอกไซด์
ไอออนไฮดรอกไซด์เกิดขึ้นตามธรรมชาติจากน้ำโดย ปฏิกิริยา การแตกตัวเป็นไอออนด้วยตนเอง : [ 2 ]
ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้ กำหนดโดย
- K = [H + ][OH − ] [หมายเหตุ 1 ]
มีค่าใกล้เคียง 10 −14ที่ 25 °C ดังนั้นความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกไซด์ในน้ำบริสุทธิ์จึงใกล้เคียง 10 −7 mol∙dm −3เพื่อให้เป็นไปตามข้อจำกัดประจุเท่ากันค่า pHของสารละลายเท่ากับค่าลอการิทึม ฐานสิบ ของความเข้มข้น ของ ไอออนไฮโดรเจน[หมายเหตุ 2 ]ค่า pH ของน้ำบริสุทธิ์ใกล้เคียง 7 ที่อุณหภูมิห้อง ความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกไซด์สามารถแสดงในรูปของpOHซึ่งใกล้เคียงกับ (14 − pH) [หมายเหตุ 3 ]ดังนั้น pOH ของน้ำบริสุทธิ์จึงใกล้เคียง 7 การเติมเบสลงในน้ำจะลดความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนและทำให้ความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกไซด์เพิ่มขึ้น (ลด pH เพิ่ม pOH) แม้ว่าเบสเองจะไม่มีไฮดรอกไซด์ก็ตาม ตัวอย่างเช่น สารละลาย แอมโมเนียมีค่า pH มากกว่า 7 เนื่องจากปฏิกิริยา NH₃ H⁺ ⇌ NH₄⁺ ซึ่งทำให้ความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนลดลง ส่ง ให้ความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกไซด์เพิ่มขึ้น ส่วนค่า pOH นั้น สามารถคงไว้ที่ค่าคงที่ได้เกือบตลอดเวลาด้วยสารละลายบัฟเฟอร์ ชนิด ต่างๆ
ในสารละลายในน้ำ[ 4 ]ไอออนไฮดรอกไซด์เป็นเบสใน ความหมายของ Brønsted–Lowryเนื่องจากสามารถรับโปรตอน[หมายเหตุ 4 ]จากกรด Brønsted–Lowry เพื่อสร้างโมเลกุลน้ำได้ นอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่เป็นเบสของ Lewis โดยการบริจาคอิเล็กตรอนคู่หนึ่งให้กับกรด Lewis ในสารละลายในน้ำทั้งไอออนไฮโดรเจนและไอออนไฮดรอกไซด์จะถูก ละลายอย่างแน่นหนาด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างอะตอมออกซิเจนและไฮโดรเจน อันที่จริง ไอออนไบไฮดรอกไซด์H O − ได้รับการระบุลักษณะในสถานะของแข็ง สารประกอบนี้มีสมมาตรศูนย์กลางและมีพันธะไฮโดรเจนที่สั้นมาก (114.5pm) ซึ่งคล้ายกับความยาวในไอออนไบฟลูออไรด์HF − (114pm) [ 3 ]ในสารละลายในน้ำ ไอออนไฮดรอกไซด์จะสร้างพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงกับโมเลกุลของน้ำ ผลที่ตามมาคือสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้นมีความหนืดเนื่องจากการก่อตัวของเครือข่ายพันธะไฮโดรเจนที่ขยายออกไปเช่นเดียวกับในสารละลายไฮโดรเจนฟลูออไร
ในสารละลาย เมื่อสัมผัสกับอากาศ ไอออนไฮดรอกไซด์จะทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับคาร์บอนไดออกไซด์ ในบรรยากาศ ซึ่งทำหน้าที่เป็นกรดลูอิส เพื่อสร้างไอออนไบคาร์บอเนต ในขั้นต้น
- OH − + CO ⇌ HCO −
ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้สามารถระบุได้ทั้งในรูปของปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่ หรือในรูปของปฏิกิริยากับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (ดู รายละเอียดและค่าต่างๆ ได้ที่หัวข้อ กรดคาร์บอนิก ) ที่ค่า pH เป็นกลางหรือเป็นกรด ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นช้า แต่จะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮดราส ซึ่งจะสร้างไอออนไฮดรอกไซด์ขึ้นที่บริเวณเร่งปฏิกิริยาอย่างมีประสิทธิภาพ
สารละลายที่มีไอออนไฮดรอกไซด์จะกัดกร่อนแก้วในกรณีนี้ซิลิเกตในแก้วจะทำหน้าที่เป็นกรด ไฮดรอกไซด์ที่เป็นเบส ไม่ว่าจะเป็นของแข็งหรือสารละลาย จะถูกเก็บไว้ในภาชนะพลาสติกที่ปิดสนิท
ไอออนไฮดรอกไซด์สามารถทำหน้าที่เป็นลิแกนด์ ผู้ให้คู่อิเล็กตรอนทั่วไป โดยสร้างสารประกอบเชิงซ้อนเช่น เตตระไฮดรอกโซอะลูมิเนต/เตตระไฮดรอกซิโดอะลูมิเนต [Al(OH) ] −นอกจากนี้ยังมักพบในสารประกอบเชิงซ้อนแบบผสมลิแกนด์ประเภท [ML (OH) ] z +โดยที่ L เป็นลิแกนด์ ไอออนไฮดรอกไซด์มักทำหน้าที่เป็นลิแกนด์เชื่อมโยงโดยบริจาคอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ให้กับอะตอมแต่ละตัวที่ถูกเชื่อมโยง ดังตัวอย่างที่แสดงโดย [Pb (OH)] 3+ไฮดรอกไซด์ของโลหะมักเขียนในรูปแบบที่ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่เป็นผู้ให้คู่อิเล็กตรอน 3 คู่ได้ เช่นในเตตระเมอร์ [PtMe 3 OH)] [ 5 ]
เมื่อจับกับศูนย์กลางโลหะที่มีคุณสมบัติในการดึงอิเล็กตรอนสูง ลิแกนด์ไฮดรอกไซด์มักจะแตกตัวเป็นลิแกนด์ออกไซด์ ตัวอย่างเช่น ไอออนไบคโครเมต [HCrO ] −จะแตกตัวตามสมการ
- [O CrO–H] − ⇌ [CrO ] 2− + H +
โดยมีค่า ap K ประมาณ 5.9 [ 6 ]
สเปกตรัมการสั่นสะเทือน
สเปกตรัมอินฟราเรด ของสารประกอบที่มี หมู่ฟังก์ชัน OH มีแถบการดูดกลืน ที่แรง ในบริเวณที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ประมาณ 3500 cm⁻¹ [ 7 ] ความถี่สูงของการสั่นของโมเลกุลเป็นผลมาจากมวลของอะตอมไฮโดรเจนที่น้อยกว่าเมื่อเทียบกับมวลของอะตอมออกซิเจน และทำให้การตรวจจับหมู่ไฮดรอกซิลด้วยสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดค่อนข้างง่าย แถบเนื่องจากหมู่ OH มักจะคมชัด อย่างไรก็ตามความกว้างของแถบจะเพิ่มขึ้นเมื่อหมู่ OH เกี่ยวข้องกับการพันธะไฮโดรเจน โมเลกุลของน้ำมีโหมดการดัดงอ HOH ที่ประมาณ 1600 cm⁻¹ ดังนั้นการไม่มีแถบนี้จึงสามารถใช้เพื่อแยกแยะหมู่ OH ออกจากโมเลกุลของน้ำได้
เมื่อหมู่ OH จับกับไอออนโลหะในสารเชิงซ้อนโคออร์ดิเนชันจะสามารถสังเกตโหมดการดัดงอM−OH ได้ ตัวอย่างเช่น ใน [Sn(OH) ] 2−จะเกิดขึ้นที่ 1065 cm −1โหมดการดัดงอสำหรับไฮดรอกไซด์ที่เป็นตัวเชื่อมมักจะอยู่ที่ความถี่ต่ำกว่า เช่นใน [( bipyridine )Cu(OH) Cu( bipyridine )] 2+ (955 cm −1 ) [ 8 ]การสั่นแบบยืด M−OH เกิดขึ้นต่ำกว่าประมาณ 600 cm −1ตัวอย่างเช่น ไอออน ทรงสี่หน้า [Zn(OH) ] 2−มีแถบที่ 470 cm −1 ( Raman- active, polarized) และ 420 cm −1 (infrared) ไอออนเดียวกันนี้มีการสั่นแบบดัดงอ (HO)–Zn–(OH) ที่300 cm −1 [ 9 ]
แอปพลิเคชัน
สารละลาย โซเดียมไฮ ดรอกไซด์ หรือที่รู้จักกันในชื่อด่างและโซดาไฟ ใช้ในการผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษสิ่งทอน้ำดื่มสบู่และผงซักฟอกและใช้เป็น น้ำยา ทำความสะอาดท่อระบายน้ำการผลิตทั่วโลกในปี 2547 มีประมาณ 60 ล้านตัน[ 10 ]วิธีการผลิตหลักคือกระบวนการคลอรอัลคาไล
สารละลายที่มีไอออนไฮดรอกไซด์เกิดขึ้นเมื่อเกลือของกรดอ่อนละลายในน้ำตัวอย่างเช่นโซเดียมคาร์บอเนต ถูกใช้เป็นด่างโดยอาศัย ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส
- CO 2− + H O ⇌ HCO − + OH − ( p K = 10.33 ที่ 25 °C และความแรงไอออนิก เป็นศูนย์ )
ตัวอย่างหนึ่งของการใช้โซเดียมคาร์บอเนตเป็นด่างคือ เมื่อโซดาซักผ้า (อีกชื่อหนึ่งของโซเดียมคาร์บอเนต) ทำปฏิกิริยากับเอสเทอร์ ที่ไม่ละลายน้ำ เช่นไตรกลีเซอไรด์ซึ่งโดยทั่วไปรู้จักกันในชื่อไขมัน เพื่อไฮโดรไลซิสและทำให้ละลายน้ำได้
บ็อกไซต์ซึ่งเป็นไฮดรอกไซด์พื้นฐานของอะลูมิเนียมเป็นแร่หลักที่ใช้ในการผลิตโลหะ[ 11 ]ในทำนองเดียวกันโกเอไทต์ (α-FeO(OH)) และเลพิโดโครไซต์ (γ-FeO(OH)) ซึ่งเป็นไฮดรอกไซด์พื้นฐานของเหล็กก็เป็นหนึ่งในแร่หลักที่ใช้ในการผลิตเหล็กโลหะ[ 12 ]
ไฮดรอกไซด์อนินทรีย์
โลหะอัลคาไล
นอกจาก NaOH และ KOH ซึ่งมีการใช้งานในระดับใหญ่มากแล้ว ไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลอื่นๆ ก็มีประโยชน์เช่นกันลิเธียมไฮดรอกไซด์ (LiOH) ใช้ในระบบกรองก๊าซหายใจ สำหรับ ยานอวกาศเรือดำน้ำและเครื่องช่วยหายใจเพื่อกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซที่หายใจออก[ 13 ]
- 2 LiOH + CO → Li CO + H O
ลิเธียมไฮดรอกไซด์เป็นที่นิยมมากกว่าโซเดียมไฮดรอกไซด์เนื่องจากมีมวลน้อยกว่าโซเดียมไฮดรอก ไซ ด์โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไล อื่นๆ ก็เป็นเบสที่แรงเช่น กัน [ 14 ]
โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ
เบริลเลียมไฮดรอกไซด์ Be(OH) เป็นแอมโฟเทอริก [ 15 ] ไฮดรอกไซด์เองไม่ละลายในน้ำ โดยมีค่าผลคูณการละลาย log K * เท่ากับ −11.7 การเติมกรดจะให้ ผลิตภัณฑ์ ไฮโดรไลซิส ที่ละลายได้ รวมถึงไอออนไตรเมอร์ [Be (OH) (H O) ] 3+ซึ่งมีหมู่ OH เชื่อมระหว่างคู่ของไอออนเบริลเลียม ทำให้เกิดวงแหวน 6 สมาชิก[ 16 ]ที่ค่า pH ต่ำมากจะเกิดไอออนน้ำ [Be(H O) ] 2+ การเติมไฮดรอกไซด์ลงใน Be(OH) จะให้แอนไอออนเตตระไฮดรอกซีเบอริลเลตหรือเตตระไฮ ด รอกซีโดเบ อริลเลตที่ละลายได้[Be(OH) ] 2−
ความสามารถในการละลายในน้ำของไฮดรอกไซด์อื่นๆ ในกลุ่มนี้จะเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอม ที่เพิ่ม ขึ้น[ 17 ]แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ Mg(OH) เป็นเบสที่แรง (จนถึงขีดจำกัดของความสามารถในการละลาย ซึ่งต่ำมากในน้ำบริสุทธิ์) เช่นเดียวกับไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่หนักกว่า ได้แก่แคลเซียมไฮดรอกไซ ด์ สตรอนเทียมไฮดรอกไซด์และแบเรียมไฮดรอกไซด์สารละลายหรือสารแขวนลอยของแคลเซียมไฮดรอกไซด์เรียกว่าน้ำปูนใสและสามารถใช้ทดสอบ คาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็น กรดอ่อนได้ปฏิกิริยา Ca(OH) + CO ⇌ Ca 2+ + HCO − + OH −แสดงให้เห็นถึงความเป็นเบสของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ โซดาไลม์ซึ่งเป็นส่วนผสมของเบสที่แรง NaOH และ KOH กับ Ca(OH) ใช้เป็นสารดูดซับ CO
ธาตุกลุ่มโบรอน
ไฮดรอกไซด์ที่ง่ายที่สุดของโบรอน B(OH) หรือที่รู้จักกันในชื่อกรดบอริกเป็นกรดชนิดหนึ่ง แตกต่างจากไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธตรงที่มันไม่แตกตัวในสารละลายในน้ำ แต่จะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำโดยทำหน้าที่เป็นกรดลูอิส ปล่อยโปรตอนออกมา
- B(OH) + H O ⇌ B(OH) − + H +
เป็นที่ทราบกันว่า มีออกซิแอนไอออน ของโบรอน หลายชนิดซึ่งในรูปแบบโปรตอนจะมีหมู่ไฮดรอกไซด์[ 18 ]
อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ Al(OH) เป็นแอมโฟเทอริกและละลายในสารละลายด่าง[ 15 ]
- Al(OH) (ของแข็ง) + OH − (สารละลาย) ⇌ Al(OH) − (สารละลาย)
ในกระบวนการไบเออร์[ 19 ]สำหรับการผลิตอะลูมิเนียมออกไซด์บริสุทธิ์จากแร่บอกไซต์ สมดุลนี้จะถูกควบคุมโดยการควบคุมอุณหภูมิและความเข้มข้นของด่างอย่างระมัดระวัง ในขั้นตอนแรก อะลูมิเนียมจะละลายในสารละลายด่างร้อนเป็นAl(OH) − แต่ไฮดรอกไซด์อื่นๆ ที่มักมีอยู่ในแร่ เช่น เหล็กไฮดรอกไซด์ จะไม่ละลายเพราะไม่ใช่แอมโฟเทอริก หลังจากกำจัดสารที่ไม่ละลายน้ำที่เรียกว่ากากตะกอนสีแดงแล้ว จะทำให้อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์บริสุทธิ์ตกตะกอนโดยการลดอุณหภูมิและเติมน้ำลงในสารสกัด ซึ่งการเจือจางด่างจะทำให้ค่า pH ของสารละลายลดลง อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์พื้นฐาน AlO(OH) ซึ่งอาจมีอยู่ในบอกไซต์ก็เป็นแอมโฟเทอริกเช่นกัน
ในสารละลายที่เป็นกรดอ่อนๆ คอมเพล็กซ์ไฮดรอกโซ/ไฮดรอกซิโดที่เกิดจากอะลูมิเนียมจะแตกต่างจากของโบรอนเล็กน้อย ซึ่งสะท้อนถึงขนาดที่ใหญ่กว่าของ Al(III) เมื่อเทียบกับ B(III) ความเข้มข้นของสปีชีส์ [Al (OH) ] 7+ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอะลูมิเนียมทั้งหมดเป็นอย่างมาก คอมเพล็กซ์ไฮดรอกโซอื่นๆ อีกหลายชนิดพบได้ในสารประกอบผลึก บางทีสิ่งที่สำคัญที่สุดคือไฮดรอกไซด์พื้นฐาน AlO(OH) ซึ่งเป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่รู้จักกันในชื่อของรูปแบบแร่โบห์ไมต์หรือไดแอสปอร์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึก แกลเลียมไฮดรอกไซด์ [ 15 ]อินเดียมไฮดรอกไซด์และแทลเลียม(III) ไฮดรอกไซด์ก็ เป็นแอมโฟเทอริกเช่นกันแทลเลียม(I) ไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่แรง[ 20 ]
ธาตุกลุ่มคาร์บอน
คาร์บอนไม่ก่อให้เกิดไฮดรอกไซด์แบบง่ายๆสารประกอบสมมุติ C(OH) ( กรดออร์โธคาร์บอนิกหรือเมทาเนเตตรอล) ไม่เสถียรในสารละลายในน้ำ: [ 21 ]
- C(OH) → HCO − + H O +
- HCO − + H + ⇌ H CO
สารนี้ถูกผลิตขึ้นในห้องทดลองเท่านั้น โดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำภายใต้อุณหภูมิและความดันต่ำมาก ร่วมกับการฉายรังสีพลังงานสูง
คาร์บอนไดออกไซด์ยังรู้จักกันในชื่อคาร์บอนิกแอนไฮไดรด์ ซึ่งหมายความว่ามันเกิดขึ้นจากการกำจัดน้ำของ คาร์ บอนิก ( OC(OH) ) [ 22 ]
กรดซิลิซิกเป็นชื่อที่ใช้เรียกสารประกอบหลายชนิดที่มีสูตรทั่วไปคือ [SiO x OH) ] [ 23 ] [ 24 ]กรดออร์โธซิลิซิกได้รับการระบุในสารละลายเจือจางมากในน้ำ เป็นกรดอ่อนที่มี p K = 9.84, p K = 13.2 ที่ 25 °C สามารถเขียนได้เป็น H SiO หรือ Si(OH) [ 6 ] กรดซิลิซิกอื่นๆ เช่น กรดเมตาซิลิซิก (H 2 3 , กรดไดซิลิซิก (H Si O ) และกรดไพโรซิลิซิก (H Si O ) ได้รับการระบุลักษณะแล้ว กรดเหล่านี้ยังมีหมู่ไฮดรอกไซด์ติดอยู่กับซิลิคอน สูตรแสดงให้เห็นว่ากรดเหล่านี้เป็นรูปแบบโปรตอนของโพลีออกซิแอนไอออน
สารประกอบไฮดรอกโซของเจอร์เมเนียม จำนวนน้อย ได้รับการระบุลักษณะทิน(II) ไฮดรอกไซด์ Sn(OH) ถูกเตรียมในตัวกลางที่ปราศจากน้ำ เมื่อทิน(II) ออกไซด์ ถูกบำบัดด้วยด่าง จะเกิดสารประกอบไฮดรอกโซเชิงพีระมิดSn(OH) − (OH) ] 2+ขึ้นพร้อมกับสารประกอบไฮดรอกโซพื้นฐานบางชนิด โครงสร้างของ [Sn (OH) ] 2+มีอะตอมของดีบุกเป็นรูปสามเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกันด้วยหมู่ไฮดรอกไซด์ที่เป็นตัวเชื่อม[ 25 ]ทิน(IV) ไฮดรอกไซด์ยังไม่เป็นที่รู้จัก แต่สามารถถือได้ว่าเป็นกรดสมมุติฐานที่สแตนเนต ซึ่ง มีสูตร [Sn(OH) ] 2−เกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยากับไอออนไฮดรอกไซด์พื้นฐาน (ลูอิส) [ 26 ]
การไฮโดรไลซิสของ Pb 2+ในสารละลายในน้ำเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของสารเชิงซ้อนที่มีไฮดรอกโซหลายชนิด ซึ่งบางชนิดไม่ละลายน้ำ สารเชิงซ้อนไฮดรอกโซพื้นฐาน [Pb O(OH) ] 4+เป็นกลุ่มของศูนย์กลางตะกั่วหกแห่งที่มีพันธะโลหะ-โลหะล้อมรอบไอออนออกไซด์ตรงกลาง กลุ่มไฮดรอกไซด์ทั้งหกกลุ่มอยู่บนหน้าของเตตระเฮดรา Pb ภายนอกสองอัน ในสารละลายที่เป็นด่างเข้มข้นจะเกิดไอออนพลัมเบต ที่ ละลาย ] 2− [ 27 ]
องค์ประกอบหลักอื่นๆ
 |  |  |  |  |  |
| กรดฟอสฟอรัส | กรดฟอสฟอริก | กรดซัลฟิวริก | กรดเทลลูริก | กรดออร์โธเพอร์ไอโอไดด์ | กรดเพอร์เซนิก |
ในสถานะออกซิเดชันที่สูงกว่าของหมู่ 15ธาตุหมู่16ธาตุหมู่ 17 ธาตุหมู่ 18 ธาตุหมู่ 19 ธาตุหมู่10 ธาตุหมู่ 21 ธาตุ18ธาตุหมู่ 21ธาตุหมู่ 19 หมู่...
กรดเทลลูริกมักเขียนด้วยสูตร H TeO ·2H Oแต่โครงสร้างที่เหมาะสมกว่าคือ Te(OH) [ 29 ]
กรดออร์โธเพอร์ไอโอไดด์[หมายเหตุ 6 ]สามารถสูญเสียโปรตอนทั้งหมดได้ และในที่สุดจะเกิดเป็นไอออนเพอร์ไอโอเดต [IO ] −นอกจากนี้ยังสามารถเกิดโปรตอนได้ในสภาวะที่เป็นกรดอย่างรุนแรงเพื่อให้ได้ไอออนทรงแปดเหลี่ยม [I(OH) ] + ซึ่ง ทำให้ครบ อนุกรม ไอโซอิเล็กตรอน [E(OH) ] z , E = Sn, Sb, Te, I; z = −2, −1, 0, +1 กรดไอโอดีน(VII) อื่นๆ ที่มีหมู่ไฮดรอกไซด์เป็นที่รู้จัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเกลือ เช่น ไอออนเมโซเพอร์ไอโอเดตที่เกิดขึ้นใน K [I O (OH) ]·8H O [ 30 ]
เช่นเดียวกับที่ พบ ได้ทั่วไปนอกเหนือจากโลหะอัลคาไล ดรอกไซด์ของธาตุที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำกว่านั้นมีความซับซ้อน ตัวอย่างเช่นกรดฟอสฟอรัส H₃PO₃ ส่วนใหญ่มีโครงสร้าง OP(H)(OH) ซึ่ง อยู่ในสมดุลกับ P(OH) ปริมาณเล็กน้อย[ 31 ] [ 32 ]
กรดออกโซของคลอรีนโบรมีนและไอโอดีนมีสูตร O n ) โดยที่nคือเลขออกซิเดชัน : +1, +3, +5 หรือ +7 และ A = Cl, Br หรือ I กรดออกโซของฟลูออรีน เพียงอย่างเดียว คือ F(OH) หรือกรดไฮโปฟลูออ รัส เมื่อกรดเหล่านี้เป็นกลาง อะตอมไฮโดรเจนจะถูกกำจัดออกจากหมู่ไฮดรอกไซด์[ 33 ]
โลหะทรานซิชันและโลหะหลังทรานซิชัน
ไฮดรอกไซด์ของโลหะทรานซิชันและโลหะหลังทรานซิชันมักจะมีโลหะอยู่ในสถานะออกซิเดชัน +2 (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) หรือ +3 (M = Fe, Ru, Rh, Ir) ไม่มีสารใดละลายในน้ำ และหลายชนิดมีโครงสร้างที่ไม่ชัดเจน ลักษณะที่ซับซ้อนอย่างหนึ่งของไฮดรอกไซด์คือแนวโน้มที่จะเกิดการควบแน่นต่อไปเป็นออกไซด์ ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่าโอเลชันไฮดรอกไซด์ของโลหะในสถานะออกซิเดชัน +1 ก็มีโครงสร้างที่ไม่ชัดเจนหรือไม่เสถียรเช่นกัน ตัวอย่างเช่นซิลเวอร์ไฮดรอกไซด์ Ag(OH) จะสลายตัวโดยธรรมชาติเป็นออกไซด์ (Ag₂O ไฮดรอกไซด์ของทองแดง(I) และทองคำ(I) ก็ไม่เสถียรเช่นกัน แม้ว่าจะทราบสารประกอบเชิงซ้อนที่เสถียรของ CuOH และ AuOH แล้วก็ตาม[ 34 ]โดยทั่วไปสารประกอบพอลิเมอร์ M(OH) และ M(OH) ตกตะกอนออกจากสารละลาย ในทางกลับกัน ไฮดรอกไซด์จะละลายในสารละลายที่เป็นกรดซิงค์ไฮดรอกไซด์ Zn(OH) เป็นแอมโฟเทอริก โดยจะเกิดเป็นไอออนเตตระไฮดรอกซิโด ซิ ง เคต Zn(OH) 2− ในสารละลายด่างเข้มข้น[ 15 ]
มีสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะเหล่านี้กับไอออนไฮดรอกไซด์ที่มีลิแกนด์ผสมอยู่มากมาย ในความเป็นจริง สารประกอบเหล่านี้โดยทั่วไปมีโครงสร้างที่ชัดเจนกว่าอนุพันธ์ที่เรียบง่ายกว่า และหลายชนิดสามารถสร้างขึ้นได้โดยการกำจัดโปรตอนออกจากสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะกับน้ำ ที่เกี่ยวข้อง
- L M(OH ) + B ⇌ L M(OH) – + BH + (L = ลิแกนด์, B = เบส)
Vanadic acid HVOshows similarities with phosphoric acid HPO though it has a much more complex vanadate oxoanion chemistry. Chromic acid HCrO, has similarities with sulfuric acid HSO; for example, both form acid salts A+[HMO]−. Some metals, e.g. V, Cr, Nb, Ta, Mo, W, tend to exist in high oxidation states. Rather than forming hydroxides in aqueous solution, they convert to oxo clusters by the process of olation, forming polyoxometalates.[35]
Basic salts containing hydroxide
In some cases, the products of partial hydrolysis of metal ion, described above, can be found in crystalline compounds. A striking example is found with zirconium(IV). Because of the high oxidation state, salts of Zr4+ are extensively hydrolyzed in water even at low pH. The compound originally formulated as ZrOCl·8HO was found to be the chloride salt of a tetrameric cation [Zr(OH)(HO)]8+ in which there is a square of Zr4+ ions with two hydroxide groups bridging between Zr atoms on each side of the square and with four water molecules attached to each Zr atom.[36]
แร่มาลาไคต์เป็นตัวอย่างทั่วไปของคาร์บอเนตพื้นฐาน สูตร Cu CO (OH) แสดงให้เห็นว่าอยู่กึ่งกลางระหว่างคอปเปอร์คาร์บอเนตและคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์อันที่จริง ในอดีตสูตรถูกเขียนเป็น CuCO ·Cu(OH) โครงสร้างผลึกประกอบด้วยไอออนของทองแดง คาร์บอเนต และไฮดรอกไซด์[ 36 ]แร่อะตาคาไมต์เป็นตัวอย่างของคลอไรด์พื้นฐาน มีสูตร Cu Cl(OH) ในกรณีนี้องค์ประกอบจะใกล้เคียงกับไฮดรอกไซด์มากกว่าคลอไรด์: CuCl ·3Cu(OH) [ 37 ] ทองแดงก่อตัวเป็นสารประกอบไฮดรอกซีฟอสเฟต ( ลิเบเธไนต์)อาร์เซเนต ( โอลิ เวไนต์ ) ซัลเฟต ( โบรแช นไนต์ ) และไนเตรตตะกั่วขาวเป็นตะกั่วคาร์บอเนตพื้นฐาน( PbCO ) ·Pb(OH) ซึ่งใช้เป็นเม็ด สีขาว เนื่องจากมีคุณสมบัติทึบแสง แม้ว่าการใช้งานในปัจจุบันจะถูกจำกัดเนื่องจากอาจเป็นแหล่งที่มาของพิษตะกั่วได้[ 36 ]
เคมีโครงสร้าง
ไอออนไฮดรอกไซด์ดูเหมือนจะหมุนได้อย่างอิสระในผลึกของไฮดรอกไซด์โลหะอัลคาไลที่หนักกว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อให้ปรากฏเป็นไอออนทรงกลม โดยมีรัศมีไอออน ที่มีประสิทธิภาพ ประมาณ 153 pm [ 38 ]ดังนั้น KOH และ NaOH ในรูปแบบอุณหภูมิสูงจึงมีโครงสร้างโซเดียมคลอไรด์[ 39 ]ซึ่งค่อยๆ แข็งตัวเป็นโครงสร้างโซเดียมคลอไรด์ที่บิดเบี้ยวแบบโมโนคลินิกที่อุณหภูมิต่ำกว่าประมาณ 300 °C กลุ่ม OH ยังคงหมุนได้แม้ที่อุณหภูมิห้องรอบแกนสมมาตรของพวกมัน ดังนั้นจึงไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์[ 40 ] NaOH ในรูปแบบอุณหภูมิห้องมี โครงสร้าง แทลเลียมไอโอไดด์อย่างไรก็ตาม LiOH มีโครงสร้างแบบชั้นที่ประกอบด้วยหน่วย เตตระเฮดรัล Li(OH) และ (OH)Li [ 38 ]สิ่งนี้สอดคล้องกับลักษณะพื้นฐานที่อ่อนของ LiOH ในสารละลาย ซึ่งบ่งชี้ว่าพันธะ Li–OH มีลักษณะโคเวเลนต์มาก
ไอออนไฮดรอกไซด์แสดงสมมาตรทรงกระบอกในไฮดรอกไซด์ของโลหะสองวาเลนซ์ Ca, Cd, Mn, Fe และ Co ตัวอย่างเช่น แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ Mg(OH) ( บรูไซต์ ) ตกผลึกด้วย โครงสร้างชั้น แคดเมียมไอโอไดด์ โดยมีการจัดเรียงตัวแบบแน่นของไอออนแมกนีเซียมและไฮดรอกไซด์[ 38 ] [ 41 ]
ไฮดรอกไซด์แอมโฟเทอริก Al(OH) มีรูปแบบผลึกหลักสี่แบบ ได้แก่กิบไซต์ ( เสถียรที่สุด) ไบเยอ ไรต์ นอร์ ดสแตรนไดต์และดอยไลต์ [ หมายเหตุ 7 ]โพลีมอร์ฟ ทั้งหมดนี้สร้างขึ้นจากไอออนไฮดรอกไซด์สองชั้น—อะตอมของอะลูมิเนียมอยู่บนสองในสามของรูแปดเหลี่ยมระหว่างสองชั้น—และแตกต่างกันเฉพาะในลำดับการเรียงซ้อนของชั้นเท่านั้น[ 42 ]โครงสร้างคล้ายกับโครงสร้างบรูไซต์ อย่างไรก็ตาม ในขณะที่โครงสร้างบรูไซต์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นโครงสร้างแบบอัดแน่น ในกิบไซต์ กลุ่ม OH ที่ด้านล่างของชั้นหนึ่งจะวางอยู่บนกลุ่มของชั้นด้านล่าง การจัดเรียงนี้ทำให้เกิดข้อเสนอแนะว่ามีพันธะทิศทางระหว่างกลุ่ม OH ในชั้นที่อยู่ติดกัน[ 43 ]นี่เป็นรูปแบบพันธะไฮโดรเจน ที่ผิดปกติ เนื่องจากไอออนไฮดรอกไซด์สองตัวที่เกี่ยวข้องควรจะชี้ออกจากกัน อะตอมไฮโดรเจนได้รับการระบุตำแหน่งโดย การทดลอง การเลี้ยวเบนของนิวตรอนบน α-AlO(OH) ( ไดแอสปอร์ ) ระยะห่าง O–H–O สั้นมากที่ 265 pm ไฮโดรเจนไม่ได้อยู่ห่างเท่ากันระหว่างอะตอมออกซิเจน และพันธะ OH สั้นทำมุม 12° กับเส้น O–O [ 44 ]พันธะไฮโดรเจนประเภทที่คล้ายกันนี้ได้รับการเสนอสำหรับไฮดรอกไซด์แอมโฟเทอริกอื่นๆ รวมถึง Be(OH) , Zn(OH) 2 Fe(OH) [ 38 ]
ไฮดรอกไซด์ผสมจำนวนหนึ่งเป็นที่รู้จักด้วยสัดส่วนทางเคมี A M III (OH) , A M IV (OH) และ AM V (OH) ดังที่สูตรแสดงให้เห็น สารเหล่านี้ประกอบด้วย หน่วยโครงสร้างทรงแปดเหลี่ยมM(OH) [ 45 ]ไฮดรอกไซด์คู่ชั้นอาจแสดงด้วยสูตร[M z + M 3+ (OH) ] q +(X n −) ·yH O. โดยทั่วไปz = 2 และ M2+= Ca2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+หรือ Zn2+; ดังนั้นq =x.
ปฏิกิริยาอินทรีย์
โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และโซเดียมไฮดรอกไซด์ เป็น สารเคมีสองชนิดที่รู้จักกันดีในวิชาเคมีอินทรีย์
การเร่งปฏิกิริยาพื้นฐาน
ไอออนไฮดรอกไซด์อาจทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเบส[ 46 ]เบสจะดึงโปรตอนออกจากกรดอ่อนเพื่อให้ได้สารตัวกลางที่ทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์อื่นต่อไป สารตั้งต้นทั่วไปสำหรับการดึงโปรตอน ได้แก่แอลกอฮอล์ฟีนอลเอมีนและกรดคาร์บอนค่าpK a สำหรับการแตกตัวของพันธะ C–H สูงมาก แต่ค่า pK ไฮโดรเจนอัลฟาของสารประกอบคาร์บอนิลนั้นต่ำกว่าประมาณ 3 หน่วยลอการิทึม ค่า pK a ทั่วไปคือสำหรับอะเซทัลดีไฮด์และ 19 สำหรับอะซิโตน [ 47 ] การแตกตัวสามารถเกิดขึ้นได้ในที่ที่มีเบสที่เหมาะสม
- RC(O)CH R' + B ⇌ RC(O)CH − R' + BH +
ค่า Kของฐานควรมีไม่น้อยกว่าประมาณ 4 หน่วยลอการิทึมที่น้อยกว่า มิฉะนั้นจุดสมดุลจะเอียงไปทางซ้ายเกือบทั้งหมด
ไอออนไฮดรอกไซด์เพียงอย่างเดียวไม่มีฤทธิ์เป็นเบสมากพอ แต่สามารถเปลี่ยนให้มีฤทธิ์เป็นเบสได้โดยการเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ลงในเอทานอล
- OH - + EtOH ⇌ EtO - + H O
เพื่อผลิต ไอออน เอทอกไซด์ ค่าpK สำหรับการแตกตัวของเอทานอลเองอยู่ที่ประมาณ 16 ดังนั้นไอออนอัลคอกไซด์จึงเป็นเบสที่แรงพอ[ 48 ]การเติมแอลกอฮอล์ลงใน อัลดี ไฮด์เพื่อสร้าง เฮ มิอะซีทัลเป็นตัวอย่างของปฏิกิริยาที่สามารถเร่งปฏิกิริยาได้โดยการมีอยู่ของไฮดรอกไซด์ ไฮดรอกไซด์ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเบสของลูอิสได้อีกด้วย[ 49 ]
ในฐานะรีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิก
ไอออนไฮดรอกไซด์เป็นนิวคลีโอฟิลิซิตี้ ระดับกลาง ระหว่างไอออนฟลูออไรด์ F −และไอออนอะไมด์NH − [ 50 ] การไฮโดรไลซิสเอสเทอร์ภายใต้สภาวะด่าง (เรียกอีกอย่างว่า การไฮโดรไลซิ สเบส )
- R 1 C(O)หรือ2 + OH − ⇌ R 1 CO(O)H + −หรือ2 ⇌ R 1 CO − + HOR 2
เป็นตัวอย่างของไอออนไฮดรอกไซด์ที่ทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์[ 51 ]
วิธีการผลิตสบู่ ในยุคแรกๆ นั้น ใช้ กรรมวิธีบำบัดไตรกลีเซอไรด์จากไขมันสัตว์ (เอสเทอร์) ด้วยด่าง
กรณีอื่นๆ ที่ไฮดรอกไซด์สามารถทำหน้าที่เป็นรีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิก ได้แก่การไฮ โดรไลซิส ของ เอไมด์ ปฏิกิริยาแคนนิซซาโร การแทนที่แบบนิวคลีโอฟิลิกในสารประกอบอะลิฟา ติก การแทนที่แบบนิวคลีโอฟิลิกในสารประกอบอะโรมาติก และใน ปฏิกิริยา การกำจัด ตัวกลางของปฏิกิริยาสำหรับ KOH และ NaOH มักจะเป็นน้ำ แต่ด้วย ตัวเร่งปฏิกิริยา แบบถ่ายโอนเฟสไอออนไฮดรอกไซด์สามารถถูกส่งไปยังตัวทำละลายอินทรีย์ได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในการสร้างสารตัวกลางที่ไวต่อปฏิกิริยาอย่างไดคลอโรคาร์บีน
หมายเหตุ
- ↑ [H + ] หมายถึงความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนและ [OH − ] หมายถึงความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกไซด์
- ↑ตามหลักแล้ว ค่า pH คือค่าโคโลกราฟิกของค่ากิจกรรม ของไอออนไฮโดรเจน
- ↑ pOH หมายถึงลอการิทึมฐาน 10 ติดลบของ [OH − ] หรืออีกนัยหนึ่งคือลอการิทึมของ 1 / [OH − ]
- ↑ในบริบทนี้ โปรตอนเป็นคำที่ใช้เรียกไอออนไฮโดรเจนที่ถูกล้อมรอบด้วยตัวทำละลาย
- ↑ในสารละลายในน้ำ ลิแกนด์ L คือโมเลกุลของน้ำ แต่ลิแกนด์เหล่านี้อาจถูกแทนที่ด้วยลิแกนด์อื่นๆ ได้
- ↑ชื่อนี้ไม่ได้มาจากคำว่า "period" แต่มาจากคำว่า "iodine": กรดเพอร์ไอโอไดด์ (เปรียบเทียบกับกรดไอโอไดด์,กรดเพอร์คลอริก)ดังนั้นจึงออกเสียงว่า เพอร์ - ไอโอไดด์/ ˌpɜːraɪˈɒdɪk / PUR-ไอ-OD - ik และไม่ใช่ / ˌpɪərɪ- / PEER-อี -
- ↑โครงสร้างผลึกแสดงไว้ในเว็บไซต์แร่ธาตุ:กิบไซต์ ,ไบเยอไรต์ ,นอร์สแตรนไดต์และดอยไลต์
บรรณานุกรม
- Holleman, AF; Wiberg, E.; Wiberg, N. (2001). เคมีอนินทรีย์ . สำนักพิมพ์ Academic press. ISBN 978-0-12-352651-9.
- Housecroft, CE; Sharpe, AG (2008). เคมีอนินทรีย์ ( ฉบับที่ 3). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- กรีนวูด, นอร์แมน เอ็น. ; เอิร์นชอว์, อลัน (1997). เคมีของธาตุ ( ฉบับที่ 2). บัตเตอร์เวิร์ธ-ไฮเนมันน์. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ชไรเวอร์, ดีเอฟ; แอตกินส์, พีดับบลิว (1999). เคมีอนินทรีย์ ( ฉบับที่ 3). อ็อกซ์ฟอร์ด: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด. ISBN 978-0-19-850330-9.
- Wells, AF (1962). เคมีอนินทรีย์เชิงโครงสร้าง (ฉบับที่ 3 ). อ็อกซ์ฟอร์ด: สำนักพิมพ์แคลเรนดอน. ISBN 978-0-19-855125-6.
{{cite book}}: ความไม่เข้ากันของหมายเลข ISBN / วันที่ ( ขอความช่วยเหลือ )