Wodorotlenki – budowa i nazewnictwo - Tlenki, wodorki i wodorotlenki

Udrażniacz do rur kanalizacyjnych, produkcja baterii alkalicznych, produkcja żywności to tylko niektóre z zastosowań wodorotlenków. Związki temają ogromne znaczenie w przemyśle, rolnictwie, medycynie i nawet w Twojej kuchni lub łazience! Czy wiesz, że bez wodorotlenków uzyskanie wielu cennych produktów byłoby trudne lub wręcz niemożliwe? Czym są więc wodorotlenki?

Definicja i wzory wodorotlenków

Wodorotlenki to związki chemiczne, które zbudowane są z kationów metalu i anionów wodorotlenkowych.

Wzór ogólny wodorotlenków ma postać:

$M {(OH)}_{m}$

gdzie:

$M^{m +}$ – kation metalu,
${OH}^{-}$ – jon wodorotlenkowy,
$m$ – liczba jonów wodorotlenkowych, w praktyce wartość stopnia utlenienia atomów metalu tworzącego wodorotlenek.

R1YkQJRdBMMya1

Ilustracja przedstawia wzory ogólne wybranych wodorotlenków wraz ze stopniami utlenienia. Jako pierwszy jest wzór: M e ( O H ) n , Me ma stopień utlenienia oznaczony literą n, OH ma pierwszy stopień utlenienia. Przykłady wodorotlenków: KOH, K ma pierwszy stopień utlenienia, OH minus pierwszy stopień utlenienia; M g ( O H ) 2 , Mg ma drugi stopień utlenienia, OH minus pierwszy stopień utlenienia; C a ( O H ) 2 , Ca ma drugi stopień utlenienia, OH minus pierwszy stopień utlenienia; A l ( O H ) 3 , Al ma trzeci stopień utlenienia, OH minus pierwszy stopień utlenienia. — Wzory ogólne wybranych wodorotlenków
Źródło: GroMar Sp. z o.o. na podstawie M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia : Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa - Bielsko-Biała 2010., licencja: CC BY-SA 3.0.

Jak tworzy się nazwy wodorotlenków?

Nazwy wodorotlenków są dwuczłonowe, podaje się je poprzez połączenie ze sobą słowa wodorotlenek z nazwą metalu w dopełniaczu.

Na przykład: $NaOH$ – wodorotlenek sodu.

W nazwie wodorotlenku podajemy wartość stopnia utlenienia metalu tworzącego ten wodorotlenek z wyjątkiem wodorotlenków metali grup $1 .$ i $2 .$ oraz wodorotlenku glinu oraz cynku.

Na przykład:

$Fe {(OH)}_{2}$ – wodorotlenek żelaza( $II$ ),
$Fe {(OH)}_{3}$ – wodorotlenek żelaza( $III$ ).

Przykład 1

Ustal wzór sumaryczny wodorotlenku wapnia.

Z położenia wapnia w układzie okresowym ( $2 .$ grupa) można wnioskować, że atom wapnia posiada dwa elektrony walencyjne, które może „oddać” na utworzenie wiązania jonowego, w czasie określonej reakcji chemicznej. Stopień utlenienia wapnia w związkach chemicznych jest zatem równy $II$ . Można więc wnioskować, że w strukturze wodorotlenku wapnia, na jeden jon wapnia przypadają dwa jony wodorotlenkowe.

Ogólny wzór sumaryczny wodorotlenków ma postać:

$M {(OH)}_{m}$

Zatem w miejsce $M$ – metalu, należy wstawić symbol wapnia, a w miejsce $m$ – $2$ (stopień utlenienia wapnia). Wówczas wzór przyjmuje postać:

$Ca {(OH)}_{2}$

Przykład 2

Ustal nazwę $Fe {(OH)}_{3}$ .

Tworzenie nazwy zacznij od analizy wzoru i odczytaj symbol metalu, którego jony tworzą wodorotlenek. W bieżącym przykładzie to żelazo.

W kolejnym kroku do słowa wodorotlenek dopisz nazwę tego metalu, czyli żelaza

wodorotlenek żelaza

W nazwie analizowanego wodorotlenku należy podać stopień utlenienia tworzącego go metalu. Stopień utlenienia metalu w wodorotlenku równy jest liczbie jonów wodorotlenkowych przypadających na jeden kation metalu (pamiętaj, że liczba ta stanowi jednocześnie indeks stechiometryczny umieszczany we wzorze wodorotlenku za nawiasem, w którym umieszczamy symbole atomów tworzących jon wodorotlenkowy). W przypadku $Fe {(OH)}_{3}$ stopień utlenienia żelaza wynosi zatem $III$ .

Porpawna nazwa wodorotlenku to: wodorotlenek żelaza $(III)$

Polecenie 1

W poniższej tabeli zamieszczono nazwy i wzory sumaryczne wybranych wodorotlenków oraz wartości stopni utlenienia metali w tych związkach. Niektóre pola pozostawiono puste. Uzupełnij brakujące informacje.

RBA3PQJHSQSFT

Zestawienie przykładowych nazw i wzorów wodorotlenków znajduje się poniżej. Przeanalizuj w jaki sposób wartosć stopnia utlenienia atomów ma odzwierciedlenie w nazwie i wzorze wodorotlenku.

Nazwa wodorotlenku	Wzór wodorotlenku	Wartość stopnia utlenienia metalu
wodorotlenek litu	$LiOH$	$I$
wodorotlenek sodu	$NaOH$	$I$
wodorotlenek potasu	$KOH$	$I$
wodorotlenek rubidu	$RbOH$	$I$
wodorotlenek cezu	$CsOH$	$I$
wodorotlenek magnezu	$Mg {(OH)}_{2}$	$II$
wodorotlenek wapnia	$Ca {(OH)}_{2}$	$II$
wodorotlenek strontu	$Sr {(OH)}_{2}$	$II$
wodorotlenek glinu	$Al {(OH)}_{3}$	$III$
wodorotlenek żelaza( $II$ )	$Fe {(OH)}_{2}$	$II$
wodorotlenek żelaza( $III$ )	$Fe {(OH)}_{3}$	$III$
wodorotlenek manganu( $II$ )	$Mn {(OH)}_{2}$	$II$
wodorotlenek miedzi( $II$ )	$Cu {(OH)}_{2}$	$II$
wodorotlenek cynku	$Zn {(OH)}_{2}$	$II$

Indeks górny Tabela 1. Przykłady wodorotlenków Indeks górny koniec

Budowa wodorotlenków metali bloku s, p i d

Wodorotlenki to substancje stałe o budowie jonowej. W ciele stałym różnią się od siebie ułożeniem jonów w sieci krystalicznej. Poniżej przedstawiono kilka przykładów wodorotlenków oraz ich modele struktur krystalicznych.

Wodorotlenki litowców to bezbarwne lub białe ciała stałe o budowie jonowej. Wodorotlenek litu oraz sodu tworzy sieci warstwowe, natomiast wodorotlenek potasu i rubidu tworzy sieć typu $NaCl$ i krystalizuje w układzie regularnym.

RktN6HFTx1O1J

Znane są cztery odmiany krystaliczne wodorotlenku glinu: gibbsyt (minerał występujący naturalnie w przyrodzie), bajeryt (otrzymywany sztucznie), diaspor oraz bemit. Dwa pierwsze odpowiadają wzorowi ${Al(OH)}_{3}$ . Pozostałe, czyli diaspor i bemit, mają skład $AlO·OH$ .

Gibbsyt i bajeryt mają budowę warstwową. W takiej strukturze każdy jon glinu otoczony jest 6 jonami ${OH}^{-}$ , które tworzą wokół niego ośmiościan koordynacyjny. Z kolei ośmiościany łączą się ze sobą tak, aby każdy z nich miał po dwa wspólne naroża z trzema innymi ośmiościanami.

Dowiedz się więcej na temat struktury wodorotlenku glinu

RRurQ28Dluszj

Wodorotlenek miedzi(II)

Wodorotlenek miedzi(II) występuje naturalnie jako składnik kilku minerałów miedzi. Świeżo strącony ma niebieską intensywną barwę.

R94RmYP6XQZCZ

Struktura krystaliczna wodorotlenku miedzi(II), występuje na drugim stopniu utlenienia. Ilustracja przedstawia prostopadłościan. W środku figury znajdują się dwie oddzielne struktury - każda z nich jest zbudowana z dużych białych kulek, mniejszych czerwonych, które łączą się z małymi szarymi kulkami. Struktury mają uporządkowaną budowę. — Struktura krystaliczna wodorotlenku miedzi(II)
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1XwXDU3Vu5zv

Na zdjęciu znajduje się probówka z niebieskim roztworem. — Strącony wodorotlenek miedzi(II)
Źródło: Chemik2001, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 4.0.

Polecenie 2

Czy sprawnie posługujesz się już wzorami i nazwami wodorotlenków? Sprawdź się w poniższej grze.

RrVIMCwewfIap

Gra edukacyjna pt. „Nomenklatura i wzory sumaryczne wodorotlenków – koło fortuny”
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Jak dużo wiesz o wodorotlenkach? W grze edukacyjnej należy podać nazwy dla wybranych wzorów sumarycznych wodorotlenków oraz stopnie utlenienia atomu metalu tworzącego wodorotlenek.

$Sn {(OH)}_{2}$ , $Mn {(OH)}_{2}$ , $Ca {(OH)}_{2}$ , $LiOH$ , $Sr {(OH)}_{2}$ , $Fe {(OH)}_{2}$ , $Be {(OH)}_{2}$ , $KOH$ , $Co {(OH)}_{2}$ .

Informacja do zadania

Wzór ogólny wodorotlenków ma postać $M {(OH)}_{m}$ , gdzie: $M$ to atom metalu, $OH$ grupa wodorotlenowa, m to liczba grup wodorotlenowych, w praktyce wartość stopnia utlenienia atomów metalu tworzącego wodorotlenek. Nazwy wodorotlenków są dwuczłonowe, podaje się je poprzez połączenie ze sobą słowa wodorotlenek z nazwą metalu w dopełniaczu. Na przykład $Cu {(OH)}_{2}$ to wodorotlenek miedzi( $II$ ). W nazwie wodorotlenku podajemy wartość stopnia utlenienia metalu tworzącego ten wodorotlenek z wyjątkiem metali grup pierwszej i drugiej ora wodorotlenku glinu i cynku.

R1FesQVIA7sCS

Ćwiczenie 1

RWIyhyrZuNjzF

1. $CuOH$ , $Cu {(OH)}_{2}$

2. Minus jeden: $- I$

3. $Al {(OH)}_{3}$

R1bxycVvZUA8m

Ćwiczenie 2

Wymienione poniżej wzory sumaryczne wodorotlenków dopasuj do odpowiadającej im wartości stopnia utlenienia metalu, którego drobiny budują kryształ danego wodorotlenku. Wartość stopnia utlenienia metalu: jeden Możliwe odpowiedzi: 1. L i O H, 2. C r nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, 3. N a O H, 4. K O H, 5. Z n nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 6. B a nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 7. N i nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 8. F e nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, 9. A l nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego Wartość stopnia utlenienia metalu: dwa Możliwe odpowiedzi: 1. L i O H, 2. C r nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, 3. N a O H, 4. K O H, 5. Z n nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 6. B a nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 7. N i nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 8. F e nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, 9. A l nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego Wartość stopnia utlenienia metalu: trzy Możliwe odpowiedzi: 1. L i O H, 2. C r nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, 3. N a O H, 4. K O H, 5. Z n nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 6. B a nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 7. N i nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, 8. F e nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, 9. A l nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego

Ćwiczenie 3

Dla podanych wzorów sumarycznych wodorotlenków dopasuj ich nazwy.

Rps5tiKMUhn7V

bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wodorki – właściwości i zastosowanie

Wodorotlenki – otrzymywanie

Wodorotlenki – budowa i nazewnictwo

Definicja i wzory wodorotlenków

Jak tworzy się nazwy wodorotlenków?

Budowa wodorotlenków metali bloku s, p i d

Wodorotlenek miedzi(II)

Notatnik