Гидроксид-ион

Шаблон:Изомеры Гидроксид-ион (гидроксид-анион, гидроксильный ион) — отрицательно заряженный ион гидроксида OH⁻.

Гидроксид-ион изолированно существует в газовой фазе, находится в кристаллической решётке гидроксидов и основных солей, образуется в водных растворах в результате электролитической диссоциации воды или/и растворённых гидроксидов.

Наличие в водном растворе иона OH⁻ в концентрациях, превышающих 10⁻⁷ моль/литр приводит к щелочной реакции раствора.

В реакциях комплексообразования гидроксид-ион может выступать в роли лиганда.

Рыхлая слоистая кристаллическая структура гидроксидов является следствием высокой поляризуемости и большого ионного радиуса гидроксид-аниона.

Ионные равновесия в газовой фазе

В газовой фазе имеет место равновесная реакция, характеризующая термическую устойчивость гидроксид-иона

$𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}\mathsf{\to }𝖮𝖧\mathsf{+}{𝖾}^{\mathsf{-}}$

Зависимость константы равновесия (K_p) от абсолютной температуры (T):

Т,к	1000	2000	3000	4000	5000	6000
Кр	1,66 · 10−7	2,34 · 10−2	1,94	2,23 · 10	1,11 · 102	3,56 · 102

Электролитическая диссоциация оснований

При электролитической диссоциации оснований образуются катионы металла и общие для всех оснований ионы гидроксида:

$𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{\rightleftarrows }𝖭{𝖺}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}$

$𝖡𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\rightleftarrows }𝖡{𝖺}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}$

Таким образом, основания можно определить как химические соединения, дающие в водном растворе гидроксид-ионы.

Электролитическая диссоциация оснований характеризуется константой диссоциации в водных растворах КШаблон:Sub:

Основание	LiOH	NaOH	Ca(OH)2	Sr(OH)2	Ba(OH)2	NH4OH
КШаблон:Sub, при 25 °C	6,75 · 10−1	5,9	4,3 · 10−2	1,5 · 10−1	2,3 · 10−1	1,79 · 10−5

Химические свойства гидроксид-иона

Основной реакцией, в которой принимает участие гидроксид-ион, является реакция нейтрализации кислот и оснований:

$𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

или в ионном виде:

$𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}\mathsf{+}{𝖧}^{\mathsf{+}}\mathsf{\to }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Последнее выражение представляет собой общее уравнение реакций нейтрализации и показывает, что во всех случаях, когда ионы H⁺ встречаются с ионами гидроксида OH^-, они соединяются в почти недиссоциированные молекулы воды. В реакции гидроксид-ион проявляет свойства нуклеофила — электроизбыточного химического реагента, способного взаимодействовать с электрофилами (электронодефицитными соединениями) по донорно-акцепторному механизму, приводящему к образованию ковалентной химической связи.

Гидроксид-ион принимает участие в реакциях бимолекулярного нуклеофильного замещения. Например, атом кислорода гидроксид-иона донирует пару электронов на связывание с атомом углерода в молекуле бромэтана:

Типичные реакции нуклеофильного замещения:

• Образование спиртов из галогенуглеводородов:

${𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖡𝗋\mathsf{+}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}\mathsf{\to }{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖮𝖧\mathsf{+}𝖡{𝗋}^{\mathsf{-}}$

• Образование кетонов:

$𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖢𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}\mathsf{\to }\mathsf{(}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖡{𝗋}^{\mathsf{-}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Образование карбоновых кислот:

$𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖢𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}\mathsf{\to }𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖢𝖮𝖮𝖧\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝗅}^{\mathsf{-}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Омыление сложных эфиров:

$𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖢𝖮𝖮{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}\mathsf{\to }𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖢𝖮{𝖮}^{\mathsf{-}}\mathsf{+}{𝖢}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟧}}𝖮𝖧$

Литература

• Шаблон:Книга