Hidroksid (OH−): definicija, kemijske lastnosti in primeri uporabe
Hidroksid v kemiji je ime za dvoatomni anion OH−, sestavljen iz kisikovih in vodikovih atomov. Oksigen nosi negativen naboj, pri čemer ima ion tri nepovezane elektronske pare; vezi med O in H so polarne, zaradi česar je hidroksid močan nukleofil in baza. Večina spojin, ki vsebujejo hidroksidne skupine, se obnaša bazično ali pa so sami hidroksidni ioni odgovorni za bazične lastnosti raztopin.
Struktura in kemične lastnosti
Hidroksidni ion OH− je enostaven, vendar ključen kemični rod. Po Brønstedu-Lowryju deluje kot sprejemnik protona (H+), zato lahko reagira z vodikovim ionom in tvorita vodo: OH− + H+ → H2O. Kot Lewisova baza lahko daruje nevezni elektronski par. V vodnih raztopinah močno vpliva na pH: pOH je neposredno povezan s koncentracijo OH− (pOH = −log[OH−]) in skupaj s pH (pH + pOH = 14 pri 25 °C) opisuje kislinsko-bazično stanje raztopine.
Arrheniusova baza je snov, ki pri raztapljanju v vodni raztopini tvori hidroksidne ione. Zato so hidroksidni ioni močno vključeni v kislinsko-bazične reakcije. Poleg tega se hidroksidi pogosto obnašajo kot reaktanti v jedrskih izmenjavah, hidrolizah in redoks procesih, odvisno od kovine ali raztopinskega okolja.
Topnost in obnašanje kovinskih hidroksidov
Večina anorganskih hidroksidnih soli je slabo topnih v vodi, vendar obstajajo pomembne izjeme. Natrijev hidroksid se in kalijev hidroksid se sta zelo topna in tvorita močne alkalne raztopine. Ca(OH)2 (gašeno apno) je slabo topen, vendar dovolj, da tvori raztopino z izrazitim bazičnim učinkom (znano kot "mleko apna"); Mg(OH)2 je zelo slabo topen in se uporablja kot antacid. Nekateri hidroksidi so amfoterni — na primer aluminijev hidroksid (Al(OH)3) in cinkov hidroksid (Zn(OH)2) reagirajo tako z kislinami kot z močnimi bazami in tvorijo kompleksne ione.
Pri reakcijah kovinskih ionov z bazami pogosto nastane netopna padavina hidroksida: Mn+ + n OH− → M(OH)n (suspendirano/usedlina). Topnost hidroksidov je opisana s konstanto topnosti (Ksp), kar omogoča napovedovanje, ali se bo padavina tvorila pri danih koncentracijah ionov.
Primeri in uporaba
Številne uporabne kemijske reakcije ali procesi vključujejo hidrokside ali hidroksidne ione. Natrijev hidroksid se uporablja v industriji kot močna baza — za proizvodnjo mil (saponifikacija), papirja, rafinacijo olj, pri čiščenju odtokov in v kemičnih sintezah. Kalijev hidroksid se uporablja v kmetijstvu (npr. pri proizvodnji tekočih gnojil), v elektro-kemičnih celicah in kot reagent v industriji. Minerali železovega hidroksida, kot sta getit in limonit, se uporabljajo kot železna ruda. Aluminijasta ruda boksit je izdelana predvsem iz aluminijevih hidroksidov; iz teh hidroksidov se po industrijskem postopku (Bayerjev postopek) pridobiva aluminijev oksid in nato aluminij.
Drugi praktični primeri uporabe: Ca(OH)2 v gradbeništvu in pri čiščenju vode, Mg(OH)2 in Al(OH)3 kot sestavini protikislinskih zdravil, ter hidroksidi v procesih nevtralizacije industrijskih odpadnih vod. V analitični kemiji se močne hidroksidne raztopine uporabljajo tudi pri titracijah in čiščenju stekla ali kovin.
Varnost in ravnanje
Močne baze, kot sta natrijev in kalijev hidroksid, so korozivne: povzročijo hude opekline kože in oči ter lahko poškodujejo dihala ob vdihavanju prahu ali aerosola. Pri delu z njimi je nujna uporaba osebne varovalne opreme (rokavice, zaščitna očala, prezračevanje). Slabo topni hidroksidi so manj nevarni pri stiku, vendar je treba ravnati previdno tudi z njimi.
Povzetek
- Hidroksid (OH−) je osnovni anion, ki določa bazičnost mnogih raztopin.
- Deluje kot Brønsted-Lowryjeva baza in kot Lewisova baza.
- Topnost hidroksidov močno variira: nekateri so močno topni (NaOH, KOH), večina kovinskih hidroksidov pa je slabo topna ali netopna, nekatere spojine pa so amfoterne.
- Hidroksidi imajo širok nabor industrijskih, kmetijskih, gradbenih in medicinskih uporab, vendar zahtevajo previdno ravnanje zaradi korozivnosti močnih baz.
Model hidroksidnega iona, ki zapolnjuje prostor
Uporaba hidroksidov
Številne uporabne kemikalije in kemijski procesi vključujejo hidrokside ali hidroksidne ione. Natrijev hidroksid se uporablja v tovarnah kot alkalija, kalijev hidroksid se uporablja v kmetijstvu, železov hidroksid pa se uporablja kot rjava železna ruda nizke kakovosti.
Seznam hidroksidov
- Natrijev hidroksid (NaOH)
- Kalijev hidroksid (KOH)
- Kalcijev hidroksid (Ca(OH) 2)
- Amonijev hidroksid (NH 4OH)
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je v kemiji hidroksid?
O: Hidroksid v kemiji je dvoatomni anion OH-, sestavljen iz kisikovih in vodikovih atomov.
V: Katere kemijske spojine večinoma vsebujejo hidrokside?
O: Večina kemijskih spojin, ki vsebujejo hidrokside, so baze.
V: Kaj je Arrheniusova baza?
O: Arrheniusova baza je snov, ki pri raztapljanju v vodni raztopini tvori hidroksidne ione.
V: Pri čem so hidroksidni ioni močno udeleženi?
O: Hidroksidni ioni so močno vključeni v kislinsko-bazične reakcije.
V: Katere koristne kemijske reakcije ali procesi vključujejo hidroksid ali hidroksidne ione?
O: Natrijev hidroksid se uporablja v industriji kot močna baza, kalijev hidroksid se uporablja v kmetijstvu, minerali železovega hidroksida, kot sta getit in limonit, pa se uporabljajo kot železna ruda.
V: Iz česa je večinoma narejena aluminijasta ruda boksit?
O: Aluminijeva ruda boksit je izdelana predvsem iz aluminijevih hidroksidov.
V: Ali se večina anorganskih hidroksidnih soli raztaplja v vodi?
O: Ne, večina anorganskih hidroksidnih soli se ne raztaplja v vodi.
