Гидроксиды

Гидрокси́ды (гидроо́киси, водоо́киси) — неорганические соединения, содержащие гидроксильную группу $-\mathrm{O}\mathrm{H}$. Известны гидроксиды почти всех химических элементов; некоторые из них встречаются в природе в виде минералов.

Аналогичные по структуре органические соединения называются спиртами.

Классификация

Классификация гидроксидов совпадает с классификацией соответствующих солеобразующих оксидов.

В зависимости от проявляемых свойств различают:

• Основные гидроксиды (основания) — гидроксиды, проявляющие основные свойства. Включают в себя только гидроксиды металлов со степенями окисления +1 и +2, например, гидроксид кальция $\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2$, гидроксид калия $\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}$, гидроксид марганца(II) $\mathrm{M}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2$. При реакциях и диссоциации от них отщепляется гидроксильная группа (гидроксид-ион).
  • Щёлочи — хорошо растворимые в воде основания. Включают в себя гидроксиды щелочных и щёлочноземельных (кроме магния и бериллия) металлов, а также аммония и одновалентного таллия.
• Амфотерные гидроксиды, проявляющие в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства. Включают в себя гидроксиды металлов со степенями окисления +3, +4, например, гидроксид алюминия $\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3$, и нескольких металлов со степенью окисления +2, например, гидроксид цинка $\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2$.
• Кислотные гидроксиды (неорганические кислородсодержащие кислоты), проявляющие кислотные свойства. Включают гидроксиды неметаллов и металлов со степенями окисления +5, +6, +7, например, серная кислота (структурная формула $\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2-(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2$), борная кислота (структурная формула $\mathrm{B}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3$), марганцевая кислота (структурная формула $\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3-\mathrm{O}\mathrm{H}$). При реакциях и диссоциации от них отщепляются атомы (катионы) водорода, поэтому в химических формулах кислот принято записывать атомы водорода отдельно от кислорода в начале формулы: $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$, $\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{B}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$, $\mathrm{H}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$.

Термин «гидроксиды» часто применяют только по отношению к основным и амфотерным гидроксидам.

Воду также иногда называют гидроксидом водорода.

Химические свойства

Щелочи

При взаимодействии с кислотами образуют соли и воду:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

При взаимодействии с кислотными оксидами образуют соли и воду:

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Взаимодействуют с солями при условии выхода одного из продуктов реакции из системы (газ, осадок):

$2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2\mathrm{v}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Нерастворимые основания

Взаимодействие с кислотами:

$\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

С кислотными оксидами не взаимодействуют.

Нерастворимые основания при нагревании, как правило, разлагаются на оксид и воду, например:

$\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2\stackrel{\text{t}}{\to }\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{O}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$2\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3\stackrel{\text{t}}{\to }\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$,

$\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2\stackrel{\text{t}}{\to }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Амфотерные гидроксиды

К амфотерным гидроксидам принадлежат: $\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3,\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2,\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3,\mathrm{C}\mathrm{r}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3\cdot$

С кислотами:

$\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Со щелочами:

$\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2[\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4]$ (в водном растворе),

$\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{\mathrm{t}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ (при сплавлении).

Получение

Оксиды щелочных и некоторых щёлочноземельных металлов взаимодействуют с водой, образуя щёлочи:

$\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}$,

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2$.

Щелочные и щёлочноземельные металлы, взаимодействуя с водой, образуют щёлочи:

$\mathrm{N}\mathrm{a}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$

При взаимодействии соли амфотерного элемента со щёлочью образуется амфотерный гидроксид и соль:

$\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

См. также

• Слоистые двойные гидроксиды