4. Wodorotlenki

Związki zawierające atom metalu i jedną lub kilka grup wodorotlenowych o wzorze ogólny 

M(OH)m

M – symbol danego metalu, n – liczba grup wodorotlenkowych w cząsteczce wodorotlenku.

Wodorotlenki mają budowę jonową Mn+ n(OH)-, a liczba jonów OH- zależy od stopnia utlenienia metalu, np. NaOH, Ca(OH)2, Fe(OH)3.

Podział


Podział wodorotlenków

Grafika: oprac. Sylwia Zelek-Pogudz, licencja CC BY-SA 4.0 
[na podst. Krzysztof M. Pazdro. Anna Rola-Noworyta –
Chemia. Repetytorium dla przyszłych maturzystów i studentów –  wydanie 2014].

Nazwy

Nazwy tworzy się dwoma sposobami: 1) poprzez określenie liczby grup OH przedrostkami odliczebnikowymi i dodanie do nazwy metalu M, np. Fe(OH)2 - diwodorotlenek żelaza; lub 2) dodanie do słowa wodorotlenek nazwy metalu i w nawiasie podanie jego stopnia utlenienia. Zgodnie z umową, jeżeli dany pierwiastek w związkach chemicznych występuje tylko na jednym stopniu utlenienia, to nie jest konieczne podawanie go w nawiasie.

Przykłady

NaOH   – wodorotlenek sodu

Ba(OH)2 – wodorotlenek baru

Al(OH)3 – wodorotlenek glinu

Fe(OH)2 – wodorotlenek żelaza(II) – diwodorotlenek żelaza

Fe(OH)3 – wodorotlenek żelaza(III) – triwodorotlenek żelaza

Mn(OH)2 – wodorotlenek manganu(II) – diwodorotlenek manganu

Mn(OH)4 – wodorotlenek manganu(IV) – tetrawodorotlenek manganu


Wodorotlenki złożone to wodorotlenki zawierające różne metale, np.: Ca3Al2(OH)12.

Hydroksotlenki (oksowodorotolenki) to związki zbudowane z jonów M+, MOnm+, OH-, O2- w różnych kombinacjach, np.: FeO(OH).


Reakcje prowadzące do otrzymania wodorotlenków

Dwie najpopularniejsze z laboratoryjnych metod otrzymywania wodorotlenków przedstawiono na schemacie:


otrzymywanie wodorotlenki

Grafika: Wybrane laboratoryjne metody otrzymywania wodorotlenków*. 
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

  • Reakcja aktywnego metalu bloku s z wodą

2Na + 2 H2O 2 NaOH + H2

Video Player is loading.
Current Time 0:00
Duration 0:00
Loaded: 0.00%
Stream Type LIVE
Remaining Time 0:00
 
1x
  • Chapters
  • descriptions off, selected
  • captions off, selected

    Źródło: Oficyna Pazdro, Reakcja sodu z wodą: Doświadczenie 7.11, 26.03.2020 [dostęp: 22.12.2022].
    Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=2kefsQGPfo4.

    2 K + 2 H2O → 2 KOH + H2
    Mg + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2
    Ca + 2 H2 Ca(OH)2 + H2

    Video Player is loading.
    Current Time 0:00
    Duration 0:00
    Loaded: 0.00%
    Stream Type LIVE
    Remaining Time 0:00
     
    1x
    • Chapters
    • descriptions off, selected
    • captions off, selected

      Źródło: Oficyna Pazdro, Badanie przebiegu reakcji metali lekkich z wodą: Doświadczenie 4.1, 02.10.2020 [dostęp: 22.12.2022].
      Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=f03OhP0tdI0.

      • Reakcja odpowiedniego tlenku metalu (blok s) z wodą

      MgO + H2O Mg(OH)2

      Video Player is loading.
      Current Time 0:00
      Duration 0:00
      Loaded: 0.00%
      Stream Type LIVE
      Remaining Time 0:00
       
      1x
      • Chapters
      • descriptions off, selected
      • captions off, selected

        Źródło: Oficyna Pazdro, Otrzymywanie tlenku magnezu i jego reakcja z wodą: Doświadczenie 7.9, 26.03.2020 [dostęp: 22.12.2022].
        Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=xE1XZ4yZodA.

        • Reakcja niektórych soli z innymi wodorotlenkami (reakcja strącania)

        FeCl3 + 3 NaOH Fe(OH)3 + 3 NaCl

        Video Player is loading.
        Current Time 0:00
        Duration 0:00
        Loaded: 0%
        Stream Type LIVE
        Remaining Time 0:00
         
        1x
        • Chapters
        • descriptions off, selected
        • captions off, selected

          Źródło: Oficyna Pazdro, Strącanie i roztwarzanie wodorotlenków żelaza: Doświadczenie 8.6, 26.03.2020 [dostęp: 22.12.2022].
          Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=4yLJNWb7FhE.
          CuSO4 + 2 NaOH  Cu(OH)2 + 3 NaSO4 

          Video Player is loading.
          Current Time 0:00
          Duration 0:00
          Loaded: 0.00%
          Stream Type LIVE
          Remaining Time 0:00
           
          1x
          • Chapters
          • descriptions off, selected
          • captions off, selected

            Źródło: Oficyna Pazdro, Reakcja siarczanu(VI) miedzi(II) z wodorotlenkiem sodu: Doświadczenie 8.5, 26.03.2020
            [dostęp: 22.12.2022]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=PD0Mn-d8IYs.
            • Reakcje niektórych wodorków z wodą

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


            Budowa i właściwości fizyczne

            Wodorotlenki to ciała stałe o budowie jonowej, często zabarwione, o różnej rozpuszczalności w wodzie. Wodorotlenki litowców są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, słabiej rozpuszczalne są wodorotlenki berylowców, podczas gdy prawie wszystkie pozostałe związki tego typu są bardzo słabo rozpuszczalne.

            Wodne roztwory niektórych wodorotlenków nazywamy ZASADAMI.

            Roztwory zasadowe tworzą te wodorotlenki, które mają dostatecznie dużą rozpuszczalność w wodzie i ulegają w niej rozpadowi na jony, czyli dysocjują

            NaOH → Na+ + OH-

            Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH-


            Właściwości takie są charakterystyczne wyłącznie dla wodorotlenków litowców – LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH oraz niektórych berylowców – Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH)2. W przypadku wodorotlenków słabo rozpuszczalnych w wodzie dysocjują tylko w niewielkim stopniu, co prowadzi do ustalenia stanu równowagi faza stała – roztwór.

            Moc wodorotlenków rośnie w grupach i maleje w okresach układu okresowego w miarę wzrostu liczby atomowej.

            A czy wiesz, że zasadowy charakter cechuje także wodny roztwór amoniaku – NH3 · H2O, i pomimo, że nie istnieje wodorotlenek amonu, w wodnym roztworze tego związku, czyli wodzie amoniakalnej, zachodzi odwracalna reakcja 
            NH3 + H2O NH4+ + OHa pojawiające się jony wodorotlenkowe są odpowiedzialne za właściwości zasadowe roztworu.

            Video Player is loading.
            Current Time 0:00
            Duration 0:00
            Loaded: 0.00%
            Stream Type LIVE
            Remaining Time 0:00
             
            1x
            • Chapters
            • descriptions off, selected
            • captions off, selected

              Źródło: Oficyna Pazdro, Otrzymywanie amoniaku i badanie jego rozpuszczalności w wodzie: Doświadczenie 4 PC2, 26.05.2020
              [dostęp: 22.12.2022]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=3yDReCiFJW4.

              Właściwości chemiczne

              • Reagują z kwasami w wyniku czego powstają sole

              NaOH + HCl → NaCl + H2O

              LiOH + HBr → LiBr + H2O

              • Reagują z tlenkami kwasowymi, tworząc sole

              2 Fe(OH)3 + 3 N2O5 → 2 Fe(NO3)3 + 3 H2O

              Ca(OH)2 + SO3 → CaSO4 + H2O

              • Wodorotlenki metali lekkich reagują z solami metali ciężkich, tworząc słabo rozpuszczalne wodorotlenki tych metali

              CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2  + Na2SO4

              Na2CO3 + Ca(OH)2 → NaOH + CaCO3

              • Wodne roztwory mocnych wodorotlenków roztwarzają niektóre metale

              2 Al + 6 NaOH + 6 H2O → 2 Na3[Al(OH)6] + 3 H2

              • Ulegają rozkładowi termicznemu na odpowiedni tlenek i wodę

              2 AgOH → Ag2O + H2O

              Hg(OH)2 → HgO + H2O

              Cu(OH)2 → CuO + H2O

              Video Player is loading.
              Current Time 0:00
              Duration 0:00
              Loaded: 0%
              Stream Type LIVE
              Remaining Time 0:00
               
              1x
              • Chapters
              • descriptions off, selected
              • captions off, selected

                Źródło: Oficyna Pazdro, Otrzymywanie i rozkład termiczny wodorotlenku miedzi(II): Doświadczenie 4.9. ZP i 3.8. ZR, 02.10.2020 [dostęp: 22.12.2022]. 
                Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=TP0ToUpOz6w.
                • Reakcje wymiany dla wodorotlenków o charakterze amfoterycznym

                Wodorotlenki amfoteryczne: Al(OH)3, Cr(OH)3, Zn(OH)2, As(OH)3 – reagują zarówno z kwasami jak i z zasadami

                Al(OH)3 + 3 HCl → AlCl3 + 3H2O

                Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

                Na[Al(OH)4] → NaAlO2 + 2 H2O


                _________________
                * Wykorzystano grafiki zamieszczone na Zintegrowanej Platformie Edukacyjnej.



                Zagraj!



                Ikona (źródło): Reshot