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El hidróxido es un anión diatómico con fórmula química OH - . Consiste en un átomo de oxígeno e hidrógeno unidos por un solo enlace covalente y tiene una carga eléctrica negativa . Es un componente importante del agua, pero generalmente menor . Funciona como base , ligando , nucleófilo y catalizador . El ión hidróxido forma sales , algunas de las cuales se disocian en solución acuosa, liberando iones hidróxido solvatados. Hidróxido de sodioes un producto químico de varios millones de toneladas por año . Un hidróxido unido a un centro fuertemente electropositivo puede ionizarse por sí mismo, [ cita requerida ] liberando un catión de hidrógeno (H + ), convirtiendo el compuesto original en un ácido .

El correspondiente compuesto eléctricamente neutro HO es el radical hidroxilo . El correspondiente grupo unido covalentemente  –OH de los átomos es el grupo hidroxi . El ion hidróxido y el grupo hidroxi son nucleófilos y pueden actuar como catalizadores en la química orgánica .

Muchas sustancias inorgánicas que llevan la palabra hidróxido en sus nombres no son compuestos iónicos del ión hidróxido, sino compuestos covalentes que contienen grupos hidroxi .

Ión hidróxido [ editar ]

El ion hidróxido es una parte natural del agua debido a la reacción de autoionización en la que su complemento, el hidronio , pasa hidrógeno: [1]

H 3 O + + OH - ⇌ 2H 2 O

La constante de equilibrio para esta reacción, definida como

K w = [H + ] [OH - ] [nota 1]

tiene un valor cercano a 10-14 a 25 ° C, por lo que la concentración de iones hidróxido en agua pura es cercana a 10-7  mol ∙ dm −3 , para satisfacer la restricción de carga igual. El pH de una solución es igual al cologaritmo decimal de la concentración de catión hidrógeno ; [nota 2] el pH del agua pura es cercano a 7 a temperatura ambiente. La concentración de iones hidróxido se puede expresar en términos de pOH , que está cerca de (14 - pH), [nota 3]por lo que el pOH del agua pura también está cerca de 7. La adición de una base al agua reducirá la concentración de catión hidrógeno y, por lo tanto, aumentará la concentración de iones hidróxido (aumenta el pH, disminuye el pOH) incluso si la base no contiene hidróxido. Por ejemplo, las soluciones de amoniaco tienen un pH superior a 7 debido a la reacción NH 3 + H +NH+
4
, lo que disminuye la concentración de catión hidrógeno, lo que aumenta la concentración de iones hidróxido. El pOH se puede mantener a un valor casi constante con varias soluciones tampón .

Representación esquemática del ion bihidróxido [2]

En solución acuosa [3], el ion hidróxido es una base en el sentido de Brønsted-Lowry ya que puede aceptar un protón [nota 4] de un ácido de Brønsted-Lowry para formar una molécula de agua. También puede actuar como una base de Lewis al donar un par de electrones a un ácido de Lewis. En solución acuosa, tanto los iones de hidrógeno como los de hidróxido están fuertemente solvatados, con enlaces de hidrógeno entre los átomos de oxígeno y de hidrógeno. De hecho, el ion bihidróxido H
3
O-
2
se ha caracterizado en estado sólido. Este compuesto es centrosimétrico y tiene un enlace de hidrógeno muy corto (114,5  pm ) que es similar a la longitud del ion bifluoruro HF.-
2
(114 horas). [2] En solución acuosa, el ion hidróxido forma fuertes enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua. Una consecuencia de esto es que las soluciones concentradas de hidróxido de sodio tienen alta viscosidad debido a la formación de una red extendida de enlaces de hidrógeno como en las soluciones de fluoruro de hidrógeno .

En solución, expuesto al aire, el ión hidróxido reacciona rápidamente con el dióxido de carbono atmosférico , actuando como un ácido, para formar, inicialmente, el ión bicarbonato .

OH - + CO 2HCO-
3

La constante de equilibrio para esta reacción se puede especificar como una reacción con dióxido de carbono disuelto o como una reacción con dióxido de carbono gaseoso (consulte Ácido carbónico para obtener valores y detalles). A pH neutro o ácido, la reacción es lenta, pero es catalizada por la enzima anhidrasa carbónica , que crea efectivamente iones de hidróxido en el sitio activo.

Soluciones que contienen el vidrio de ataque de iones hidróxido . En este caso, los silicatos del vidrio actúan como ácidos. Los hidróxidos básicos, ya sean sólidos o en solución, se almacenan en recipientes de plástico herméticos .

El ion hidróxido puede funcionar como un ligando donante de par de electrones típico , formando complejos tales como tetrahidroxoaluminato / tetrahidroxido aluminato [Al (OH) 4 ] - . También se encuentra a menudo en complejos de ligandos mixtos del tipo [ML x (OH) y ] z + , donde L es un ligando. El ion hidróxido a menudo sirve como un ligando puente , donando un par de electrones a cada uno de los átomos que se unen. Como ilustra [Pb 2 (OH)] 3+ , los hidróxidos metálicos a menudo se escriben en un formato simplificado. Incluso puede actuar como un donante de 3 pares de electrones, como en el tetrámero [PtMe 3 (OH)]4 . [4]

Cuando se unen a un centro metálico fuertemente atractor de electrones, los ligandos de hidróxido tienden a ionizarse en ligandos de óxido. Por ejemplo, el ion bicromato [HCrO 4 ] - se disocia de acuerdo con

[O 3 CrO – H] - ⇌ [CrO 4 ] 2− + H +

con una p K a de aproximadamente 5,9. [5]

Espectros vibratorios [ editar ]

Los espectros infrarrojos de los compuestos que contienen el grupo funcional OH tienen fuertes bandas de absorción en la región centrada alrededor de 3500 cm -1 . [6] La alta frecuencia de vibración molecular es una consecuencia de la pequeña masa del átomo de hidrógeno en comparación con la masa del átomo de oxígeno, y esto hace que la detección de grupos hidroxilo por espectroscopía infrarroja sea relativamente fácil. Una banda debida a un grupo OH tiende a ser nítida. Sin embargo, el ancho de banda aumenta cuando el grupo OH participa en la formación de puentes de hidrógeno. Una molécula de agua tiene un modo de flexión HOH a aproximadamente 1600 cm −1, por lo que la ausencia de esta banda se puede utilizar para distinguir un grupo OH de una molécula de agua.

Cuando el grupo OH está unido a un ion metálico en un complejo de coordinación , se puede observar un modo de flexión M − OH. Por ejemplo, en [Sn (OH) 6 ] 2− ocurre a 1065 cm −1 . El modo de flexión para un hidróxido de puente tiende a ser a una frecuencia más baja como en [( bipiridina ) Cu (OH) 2 Cu ( bipiridina )] 2+ (955 cm -1 ). [7] Las vibraciones de estiramiento de M − OH ocurren por debajo de aproximadamente 600 cm −1 . Por ejemplo, el ion tetraédrico [Zn (OH) 4 ] 2− tiene bandas en 470 cm −1 ( Raman-activo, polarizado) y 420 cm -1 (infrarrojos). El mismo ion tiene una vibración de flexión (HO) –Zn– (OH) a 300 cm −1 . [8]

Aplicaciones [ editar ]

Las soluciones de hidróxido de sodio , también conocidas como lejía y sosa cáustica, se utilizan en la fabricación de pulpa y papel , textiles , agua potable , jabones y detergentes , y como limpiador de desagües . La producción mundial en 2004 fue de aproximadamente 60 millones de toneladas . [9] El método principal de fabricación es el proceso cloro-álcali .

Las soluciones que contienen el ion hidróxido se generan cuando se disuelve una sal de un ácido débil en agua. El carbonato de sodio se utiliza como álcali, por ejemplo, en virtud de la reacción de hidrólisis.

CO2−
3
+ H 2 O ⇌ HCO-
3
+ OH -       ( p K a2 = 10,33 a 25 ° C y fuerza iónica cero )

Aunque la concentración básica de las soluciones de carbonato de sodio es menor que la de una solución de hidróxido de sodio concentrada, tiene la ventaja de ser un sólido. También se fabrica a gran escala (42 millones de toneladas en 2005) mediante el proceso Solvay . [10] Un ejemplo del uso de carbonato de sodio como álcali es cuando la sosa de lavado (otro nombre para el carbonato de sodio) actúa sobre ésteres insolubles, como los triglicéridos , comúnmente conocidos como grasas, para hidrolizarlos y hacerlos solubles.

La bauxita , un hidróxido básico de aluminio , es el principal mineral a partir del cual se fabrica el metal. [11] Del mismo modo, la goethita (α-FeO ​​(OH)) y la lepidocrocita (γ-FeO (OH)), hidróxidos básicos de hierro , se encuentran entre los principales minerales utilizados para la fabricación de hierro metálico. [12]

Hidróxidos inorgánicos [ editar ]

Metales alcalinos [ editar ]

Aparte de NaOH y KOH, que disfrutan de aplicaciones a gran escala, los hidróxidos de los otros metales alcalinos también son útiles. El hidróxido de litio es una base fuerte, con un p K b de −0,36. [13] El hidróxido de litio se utiliza en sistemas de purificación de gas respirable para naves espaciales , submarinos y rebreathers para eliminar el dióxido de carbono del gas exhalado. [14]

2 LiOH + CO 2 → Li 2 CO 3 + H 2 O

Se prefiere el hidróxido de litio al de sodio debido a su menor masa. El hidróxido de sodio , el hidróxido de potasio y los hidróxidos de otros metales alcalinos también son bases fuertes . [15]

Metales alcalinotérreos [ editar ]

Producto de hidrólisis trimérica de la dicación del berilio [nota 5]
Hidrólisis de berilio en función del pH
Se omiten las moléculas de agua unidas a Be

El hidróxido de berilio Be (OH) 2 es anfótero . [16] El hidróxido en sí es insoluble en agua, con un producto de solubilidad log  K * sp de −11,7. La adición de ácido produce productos de hidrólisis solubles , incluido el ion trimérico [Be 3 (OH) 3 (H 2 O) 6 ] 3+ , que tiene grupos OH que forman puentes entre pares de iones de berilio formando un anillo de 6 miembros. [17] A un pH muy bajo, el ion agua [Be (H 2 O) 4 ] 2+se forma. La adición de hidróxido a Be (OH) 2 da el anión tetrahidroxoberillato / tetrahidroxido berillato soluble , [Be (OH) 4 ] 2− .

La solubilidad en agua de los otros hidróxidos de este grupo aumenta al aumentar el número atómico . [18] El hidróxido de magnesio Mg (OH) 2 es una base fuerte (hasta el límite de su solubilidad, que es muy baja en agua pura), al igual que los hidróxidos de las alcalinotérreas más pesadas: hidróxido de calcio , hidróxido de estroncio y bario. hidróxido . Una solución o suspensión de hidróxido de calcio se conoce como agua de cal y se puede utilizar para analizar el dióxido de carbono ácido débil . La reacción Ca (OH) 2 + CO 2 ⇌ Ca 2+ + HCO-
3
+ OH - ilustra la basicidad del hidróxido de calcio. La cal sodada , que es una mezcla de las bases fuertes NaOH y KOH con Ca (OH) 2 , se utiliza como absorbente de CO 2 .

Elementos del grupo de boro [ editar ]

Hidrólisis de aluminio en función del pH. Se omiten las moléculas de agua unidas al Al.

El hidróxido de boro B (OH) 3 más simple , conocido como ácido bórico , es un ácido. A diferencia de los hidróxidos de los hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos, no se disocia en solución acuosa. En cambio, reacciona con moléculas de agua que actúan como un ácido de Lewis, liberando protones.

B (OH) 3 + H 2 O ⇌ B (OH)- 4+ H +

Se conocen diversos oxianiones de boro que, en forma protonada, contienen grupos hidróxido. [19]


Ión tetrahidroxoaluminato (III)

El hidróxido de aluminio Al (OH) 3 es anfótero y se disuelve en una solución alcalina. [dieciséis]

Al (OH) 3 (sólido) + OH -  (ac) ⇌ Al (OH)- 4 (aq)

En el proceso Bayer [20] para la producción de óxido de aluminio puro a partir de minerales de bauxita , este equilibrio se manipula mediante un control cuidadoso de la temperatura y la concentración de álcali. En la primera fase, el aluminio se disuelve en una solución alcalina caliente como Al (OH)-
4
, pero otros hidróxidos normalmente presentes en el mineral, como los hidróxidos de hierro, no se disuelven porque no son anfóteros. Después de la eliminación de los insolubles, el llamado lodo rojo , se hace precipitar hidróxido de aluminio puro reduciendo la temperatura y agregando agua al extracto que, al diluir el álcali, reduce el pH de la solución. El hidróxido de aluminio básico AlO (OH), que puede estar presente en la bauxita, también es anfótero.

En soluciones ligeramente ácidas, los complejos hidroxo / hidroxido formados por aluminio son algo diferentes de los del boro, lo que refleja el mayor tamaño de Al (III) frente a B (III). La concentración de la especie [Al 13 (OH) 32 ] 7+ depende mucho de la concentración total de aluminio. En los compuestos cristalinos se encuentran varios otros complejos de hidroxo. Quizás el más importante es el hidróxido básico AlO (OH), un material polimérico conocido con los nombres de las formas minerales boehmita o diáspora , dependiendo de la estructura cristalina. Hidróxido de galio , [16] de indio hidróxido , y talio (III) hidróxido también son anfóteros.El hidróxido de talio (I) es una base fuerte. [21]

Elementos del grupo de carbono [ editar ]

El carbono no forma hidróxidos simples. El compuesto hipotético C (OH) 4 ( ácido ortocarbónico o metanetetrol) es inestable en solución acuosa: [22]

C (OH) 4HCO-
3
+ H 3 O +
HCO-
3
+ H + ⇌ H 2 CO 3

El dióxido de carbono también se conoce como anhídrido carbónico, lo que significa que se forma por deshidratación del ácido carbónico H 2 CO 3 (OC (OH) 2 ). [23]

Ácido silícico es el nombre que se le da a una variedad de compuestos con una fórmula genérica [SiO x (OH) 4−2 x ] n . [24] [25] Se ha identificado ácido ortosilícico en una solución acuosa muy diluida. Es un ácido débil con p K a1  = 9,84, p K a2  = 13,2 a 25 ° C. Generalmente se escribe como H 4 SiO 4 , pero la fórmula Si (OH) 4 es generalmente aceptada. [5] [ dudoso ] Otros ácidos silícicos como el ácido metasilícico (H 2 SiO3 ), ácido disilícico (H 2 Si 2 O 5 ) y ácido pirosilícico (H 6 Si 2 O 7 ). Estos ácidos también tienen grupos hidróxido unidos al silicio; las fórmulas sugieren que estos ácidos son formas protonadas de polioxianiones .

Se han caracterizado pocos hidroxomplejos de germanio . Se preparó hidróxido de estaño (II) Sn (OH) 2 en medio anhidro. Cuando el óxido de estaño (II) se trata con álcali, el complejo de hidroxo piramidal Sn (OH)-
3
se forma. Cuando se acidifican las soluciones que contienen este ión, se forma el ión [Sn 3 (OH) 4 ] 2+ junto con algunos complejos hidroxilados básicos. La estructura de [Sn 3 (OH) 4 ] 2+ tiene un triángulo de átomos de estaño conectados por puentes de grupos hidróxido. [26] El hidróxido de estaño (IV) es desconocido pero puede considerarse como el ácido hipotético del que se derivan estannatos, con una fórmula [Sn (OH) 6 ] 2− , por reacción con el ión hidróxido básico (Lewis). [27]

La hidrólisis de Pb 2+ en solución acuosa va acompañada de la formación de varios complejos que contienen hidroxo, algunos de los cuales son insolubles. El complejo de hidroxo básico [Pb 6 O (OH) 6 ] 4+ es un grupo de seis centros de plomo con enlaces metal-metal que rodean un ion óxido central. Los seis grupos hidróxido se encuentran en las caras de los dos tetraedros de Pb 4 externos . En soluciones fuertemente alcalinas se forman iones plumbato solubles , incluido [Pb (OH) 6 ] 2− . [28]

Otros elementos del grupo principal [ editar ]

En los estados de oxidación superiores de los pictógenos , calcógenos , halógenos y gases nobles existen oxoácidos en los que el átomo central está unido a iones óxido e iones hidróxido. Los ejemplos incluyen ácido fosfórico H 3 PO 4 y ácido sulfúrico H 2 SO 4 . En estos compuestos, uno o más grupos hidróxido pueden disociarse con la liberación de cationes de hidrógeno como en un ácido Brønsted-Lowry estándar . Se conocen muchos oxoácidos de azufre y todos presentan grupos OH que pueden disociarse. [29]

El ácido telúrico se escribe a menudo con la fórmula H 2 TeO 4 · 2H 2 O pero se describe mejor estructuralmente como Te (OH) 6 . [30]

El ácido ortoperiódico [nota 6] puede perder todos sus protones, formando eventualmente el ion peryodato [IO 4 ] - . También se puede protonar en condiciones fuertemente ácidas para dar el ion octaédrico [I (OH) 6 ] + , completando la serie isoelectrónica , [E (OH) 6 ] z , E = Sn, Sb, Te, I; z = −2, −1, 0, +1. Se conocen otros ácidos de yodo (VII) que contienen grupos hidróxido, en particular en sales tales como la meso peryodato de iones que se produce en K 4 [I 2 O 8 (OH) 2 ] · 8H 2 O.[31]

Como es común fuera de los metales alcalinos, los hidróxidos de los elementos en estados de oxidación más bajos son complicados. Por ejemplo, el ácido fosforoso H 3 PO 3 tiene predominantemente la estructura OP (H) (OH) 2 , en equilibrio con una pequeña cantidad de P (OH) 3 . [32] [33]

Los oxoácidos de cloro , bromo y yodo tienen la fórmula On −1/2A (OH), donde n es el número de oxidación : +1, +3, +5 o +7, y A = Cl, Br o I. El único oxoácido del flúor es F (OH), ácido hipofluoroso . Cuando estos ácidos se neutralizan, el átomo de hidrógeno se elimina del grupo hidróxido. [34]

Metales de transición y postransición [ editar ]

Los hidróxidos de los metales de transición y de los metales de postransición suelen tener el metal en el estado de oxidación +2 (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) o +3 (M = Fe, Ru, Rh, Ir) . Ninguno es soluble en agua y muchos están mal definidos. Una característica complicada de los hidróxidos es su tendencia a sufrir una mayor condensación en los óxidos, un proceso llamado olación . Los hidróxidos de metales en el estado de oxidación +1 también están mal definidos o son inestables. Por ejemplo, el hidróxido de plata Ag (OH) se descompone espontáneamente en óxido (Ag 2 O). Los hidróxidos de cobre (I) y oro (I) también son inestables, aunque se conocen aductos estables de CuOH y AuOH. [35] Los compuestos poliméricos M (OH) 2y M (OH) 3 se preparan en general aumentando el pH de una solución acuosa de los cationes metálicos correspondientes hasta que el hidróxido precipita fuera de la solución. Por el contrario, los hidróxidos se disuelven en una solución ácida. El hidróxido de zinc Zn (OH) 2 es anfótero y forma el ion tetrahidroxido zincato Zn (OH)2−
4
en solución fuertemente alcalina. [dieciséis]

Existen numerosos complejos de ligandos mixtos de estos metales con el ion hidróxido. De hecho, estos están en general mejor definidos que los derivados más simples. Muchos pueden obtenerse mediante la desprotonación del correspondiente complejo acuoso metálico .

L n M (OH 2 ) + B ⇌ L n M (OH) + BH + (L = ligando, B = base)

El ácido vanádico H 3 VO 4 muestra similitudes con el ácido fosfórico H 3 PO 4 aunque tiene una química de oxoanión de vanadato mucho más compleja . El ácido crómico H 2 CrO 4 , tiene similitudes con el ácido sulfúrico H 2 SO 4 ; por ejemplo, ambos forman sales ácidas A + [HMO 4 ] - . Algunos metales, por ejemplo, V, Cr, Nb, Ta, Mo, W, tienden a existir en estados de oxidación elevados. En lugar de formar hidróxidos en solución acuosa, se convierten en grupos oxo mediante el proceso de olación., formando polioxometalatos . [36]

Sales básicas que contienen hidróxido [ editar ]

En algunos casos, los productos de la hidrólisis parcial del ión metálico, descritos anteriormente, se pueden encontrar en compuestos cristalinos. Un ejemplo sorprendente se encuentra con el circonio (IV). Debido al alto estado de oxidación, las sales de Zr 4+ se hidrolizan extensamente en agua incluso a pH bajo. Se descubrió que el compuesto originalmente formulado como ZrOCl 2 · 8H 2 O era la sal de cloruro de un catión tetramérico [Zr 4 (OH) 8 (H 2 O) 16 ] 8+ en el que hay un cuadrado de Zr 4+iones con dos grupos de hidróxido que forman un puente entre los átomos de Zr en cada lado del cuadrado y con cuatro moléculas de agua unidas a cada átomo de Zr. [37]

El mineral malaquita es un ejemplo típico de carbonato básico. La fórmula Cu 2 CO 3 (OH) 2 muestra que está a medio camino entre el carbonato de cobre y el hidróxido de cobre . De hecho, en el pasado, la fórmula se escribía como CuCO 3 · Cu (OH) 2 . La estructura cristalina está formada por iones de cobre, carbonato e hidróxido. [37] El mineral atacamita es un ejemplo de cloruro básico. Tiene la fórmula Cu 2 Cl (OH) 3 . En este caso la composición es más cercana a la del hidróxido que a la del cloruro CuCl 2· 3Cu (OH) 2 . [38] El cobre forma compuestos de hidroxifosfato ( libetenita ), arseniato ( olivenita ), sulfato ( brochantita ) y nitrato. El plomo blanco es un carbonato de plomo básico , (PbCO 3 ) 2 · Pb (OH) 2 , que se ha utilizado como pigmento blanco debido a su calidad opaca, aunque ahora su uso está restringido porque puede ser una fuente de envenenamiento por plomo . [37]

Química estructural [ editar ]

El ión hidróxido parece girar libremente en los cristales de los hidróxidos de metales alcalinos más pesados ​​a temperaturas más altas para presentarse como un ión esférico, con un radio iónico efectivo de aproximadamente 153 µm. [39] Así, las formas de alta temperatura de KOH y NaOH tienen la estructura de cloruro de sodio , [40] que se congela gradualmente en una estructura de cloruro de sodio monoclínicamente distorsionada a temperaturas por debajo de aproximadamente 300 ° C. Los grupos OH todavía giran incluso a temperatura ambiente alrededor de sus ejes de simetría y, por lo tanto, no puede ser detectado por difracción de rayos X . [41] La forma de NaOH a temperatura ambiente tiene el yoduro de talioestructura. El LiOH, sin embargo, tiene una estructura en capas, formada por unidades tetraédricas de Li (OH) 4 y (OH) Li 4 . [39] Esto es consistente con el carácter débilmente básico del LiOH en solución, lo que indica que el enlace Li-OH tiene mucho carácter covalente.

El ion hidróxido muestra simetría cilíndrica en hidróxidos de metales divalentes Ca, Cd, Mn, Fe y Co. Por ejemplo, el hidróxido de magnesio Mg (OH) 2 ( brucita ) cristaliza con la estructura de la capa de yoduro de cadmio , con una especie de empaquetamiento cerrado de iones magnesio e hidróxido. [39] [42]

El hidróxido anfótero Al (OH) 3 tiene cuatro formas cristalinas principales: gibbsita (la más estable), bayerita , nordstrandita y doyleita . [nota 7] Todos estos polimorfos están formados por capas dobles de iones de hidróxido - los átomos de aluminio en dos tercios de los agujeros octaédricos entre las dos capas - y difieren solo en la secuencia de apilamiento de las capas. [43]Las estructuras son similares a la estructura de brucita. Sin embargo, mientras que la estructura de brucita se puede describir como una estructura compacta en gibbsita, los grupos OH en la parte inferior de una capa descansan sobre los grupos de la capa inferior. Esta disposición llevó a la sugerencia de que existen enlaces direccionales entre los grupos OH en capas adyacentes. [44] Esta es una forma inusual de enlace de hidrógeno ya que se esperaría que los dos iones de hidróxido involucrados apunten en dirección opuesta. Los átomos de hidrógeno se han localizado mediante experimentos de difracción de neutrones en α-AlO (OH) ( diáspora ). La distancia O – H – O es muy corta, a las 265 pm; el hidrógeno no es equidistante entre los átomos de oxígeno y el enlace OH corto forma un ángulo de 12 ° con la línea O – O.[45] Se ha propuesto un tipo similar de enlace de hidrógeno para otros hidróxidos anfóteros, incluidos Be (OH) 2 , Zn (OH) 2 y Fe (OH) 3 . [39]

Se conocen varios hidróxidos mixtos con estequiometría A 3 M III (OH) 6 , A 2 M IV (OH) 6 y AM V (OH) 6 . Como sugiere la fórmula, estas sustancias contienen unidades estructurales octaédricas M (OH) 6 . [46] Los hidróxidos dobles estratificados pueden representarse mediante la fórmula [Mz +
1− x
METRO3+
x
(OH)
2
] q + (X n - )
q n
· Y H
2
O
. Más comúnmente, z  = 2 y M 2+ = Ca 2+ , Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ o Zn 2+ ; por tanto, q  =  x .

En reacciones orgánicas [ editar ]

El hidróxido de potasio y el hidróxido de sodio son dos reactivos bien conocidos en química orgánica .

Catálisis básica [ editar ]

El ion hidróxido puede actuar como catalizador básico . [47] La base extrae un protón de un ácido débil para dar un intermedio que pasa a reaccionar con otro reactivo. Los sustratos comunes para la abstracción de protones son alcoholes , fenoles , aminas y ácidos de carbono . El p K un valor para la disociación de un enlace C-H es extremadamente alta, pero el pK un alfa hidrógenos de un compuesto de carbonilo son alrededor de 3 unidades logarítmicas más baja. P típicos K unos valores son 16.7 para acetaldehído y 19 para acetona . [48] La disociación puede ocurrir en presencia de una base adecuada.

RC (O) CH 2 R '+ B ⇌ RC (O) CH - R' + BH +

La base debe tener un valor de p K un valor no menor de aproximadamente 4 unidades logarítmicas más pequeño, o el equilibrio estará casi completamente a la izquierda.

El ion hidróxido por sí solo no es una base lo suficientemente fuerte, pero se puede convertir en una agregando hidróxido de sodio al etanol.

OH - + EtOH ⇌ EtO - + H 2 O

para producir el ion etóxido . El pK a para la auto-disociación del etanol es aproximadamente 16, por lo que el ion alcóxido es una base lo suficientemente fuerte. [49] La adición de un alcohol a un aldehído para formar un hemiacetal es un ejemplo de una reacción que puede ser catalizada por la presencia de hidróxido. El hidróxido también puede actuar como catalizador a base de Lewis. [50]

Como reactivo nucleofílico [ editar ]

Sustitución de acilo nucleófilo con nucleófilo (Nu) y grupo saliente (L)

El ion hidróxido es intermedio en nucleofilia entre el ion fluoruro F - y el ion amida NH-
2
. [51] La hidrólisis de un éster

R 1 C (O) O 2 + H 2 O ⇌ R 1 C (O) OH + HOR 2

también conocida como saponificación es un ejemplo de sustitución de un acilo nucleófilo con el ión hidróxido que actúa como nucleófilo. En este caso, el grupo saliente es un ion alcóxido , que inmediatamente elimina un protón de una molécula de agua para formar un alcohol . En la fabricación de jabón, se agrega cloruro de sodio para salar la sal de sodio del ácido carboxílico; este es un ejemplo de la aplicación del efecto de iones comunes .

Otros casos en los que el hidróxido puede actuar como reactivo nucleófilo son la hidrólisis de amida , la reacción de Cannizzaro , la sustitución alifática nucleófila , la sustitución aromática nucleófila y las reacciones de eliminación . El medio de reacción para KOH y NaOH es normalmente agua, pero con un catalizador de transferencia de fase, el anión hidróxido puede transportarse también a un disolvente orgánico, por ejemplo, en la generación del intermedio reactivo diclorocarbeno .

Notas [ editar ]

  1. ^ [H + ] denota la concentración de cationes de hidrógeno y [OH - ] la concentración de iones de hidróxido
  2. ^ Estrictamente hablando, el pH es el cologaritmo de la actividad del catión de hidrógeno.
  3. ^ pOH significa menos el logaritmo en base 10 de [OH - ], alternativamente el logaritmo de1/[OH - ]
  4. ^ En este contexto, protón es el término utilizado para un catión de hidrógeno solvatado.
  5. ^ En solución acuosa, los ligandos L son moléculas de agua, pero pueden ser reemplazados por otros ligandos.
  6. ^ El nombre se no deriva de "período", pero a partir de "yodo": per-iodic ácido (comparar ácido yódico , ácido perclórico ), por lo que es pronunciado por-iodic / ˌ p ɜr aɪ ɒ d ɪ k / PUR -eye- OD -ik , y no como / ˌ p ɪər ɪ - / PEER -ee- .
  7. ^ Las estructuras cristalinas se ilustran en minerales Web: gibbsita , bayerita , Norstrandite y Doyleite

Referencias [ editar ]

  1. ^ Geissler, PL; Dellago, C .; Chandler, D .; Hutter, J .; Parrinello, M. (2001). "Autoionización en agua líquida" (PDF) . Ciencia . 291 (5511): 2121–2124. Código Bibliográfico : 2001Sci ... 291.2121G . CiteSeerX  10.1.1.6.4964 . doi : 10.1126 / science.1056991 . PMID  11251111 . Archivado desde el original (PDF) el 25 de junio de 2007 . Consultado el 25 de octubre de 2017 .
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Bibliografía [ editar ]

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