Twój pierwszy krok do 100% na maturze

3. Wodorosole i hydroksosole

 Prawa autorskie: Waldemar Grzesiak

Wodorosole i hydroksosole stanowią odrębną grupę soli (w chemii nieorganicznej używamy przedrostka „hydrokso-” zamiast „hydroksy-”, który jest zarezerwowany dla chemii organicznej, jednak IUPAC powoli „zmusza” chemików do stosowania „hydroksydo-”). Sole te zwykle „budzą” nieuzasadniony strach wśród uczniów. W niniejszym artykule postaram się przedstawić w bardzo przystępny sposób, te pozornie skomplikowane związki.

 

Wodorosole

1. Budowa.

Wodorosole są „odmianą” soli, w sieci krystalicznej których, występują kationy oraz wodoroaniony np. anion wodorowęglanowy (HCO3-), wodorosiarczanowy(VI) (HSO4-). Ogólnie wzór sumaryczny wodorosoli można przedstawić jako:

Men(HxA)m

gdzie:

Me – oznacza symbol metalu stanowiącego kation w tej wodorosoli albo w miejscu Me występuje NH4 (wodorosole amonowe). Ładunek kationu w sieci krystalicznej może być dowolny (nie ma tu żadnych ograniczeń poza tym, iż ładunki nie przekraczają zwykle +4)

x – oznacza liczbę atomów wodoru przypadającą na jeden anion A

n, m – to współczynniki stechiometryczne sprawiające, że wzór soli spełnia zasadę zachowania ładunku (wypadkowo ładunek kationów musi równoważyć ładunek wodoroanionów). Współczynniki te wynikają ze standardowego ustalania wzorów soli.

Na poziomie maturalnym możemy użyć stwierdzenia, że atom wodoru w wodorosoli należy formalnie do anionu, tworzy z nim razem jeden wodoroanion. Jak to rozwiniemy później, główną metodą otrzymywania wodorosoli jest niecałkowite zobojętnienie wieloprotonowych (wielowodorowych) kwasów przez wodorotlenki. Gdy np. w cząsteczce H2SO4 zobojętnimy tylko jeden atom wodoru, to co otrzymamy będzie wodoroanionem:

Kiedy zastanowimy się nad niecałkowitym zobojętnieniem kwasów jednoprotonowych dojdziemy do sprzeczności – kwasów jednoprotonowych nie da się zobojętnić niecałkowicie. Albo takiemu kwasowi zabieramy jego jeden, jedyny atom wodoru (a więc przeprowadzamy całkowite zobojętnienie) albo nic mu z tym wodorem nie robimy w ogóle (czyli nie przeprowadzamy żadnego zobojętnienia). Stąd wniosek: nie istnieją wodorosole wywodzące się od jednoprotonowych kwasów takich jak np. HNO3, HCl, HBr, HClO, itd.

I wszystko byłoby fajnie, mielibyśmy prostą regułkę, gdyby nie pewne wyjątki, kwasy jednoprotonowe, które bardzo chętnie występują w formie zasocjowanej. Do tych kwasów należą: HF (kwas fluorowodorowy) oraz HIO3 (kwas jodowy(V)).

W ciekłym fluorowodorze czy jego wodnym roztworze (a więc w kwasie fluorowodorowym) mamy do czynienia z zasocjowanymi cząsteczkami fluorowodoru (HF)(np. dimery (HF)2). Stąd w łatwy sposób wyjaśnić obecność wodoroanionów: HF2-, zwanych anionami wodorodifluorkowymi. Skąd one się biorą w potencjalnej wodorosoli? Podczas niecałkowitego zobojętniania dimerów (HF)2 przez np. KOH:

(HF)2 + KOH → KHF2 + H2O

Z innego punktu widzenia można powiedzieć, że biorą się one z cząsteczek HF oraz anionów fluorkowych F-, które łączą się ze sobą w jeden „twór” wiązaniem wodorowym:

Występujące tam wiązanie wodorowe jest jednym z najsilniejszych, znanych wiązań wodorowych. Ściślej rzecz ujmując po utworzeniu się tego indywiduum oba wiązania są identyczne i zachowują się pośrednio pomiędzy wiązaniem atomowym spolaryzowanym a silnym wiązaniem wodorowym (wiązanie 3-centrowe, 4-elektronowe). My jednak na poziomie maturalnym poprzestaniemy na wersji z odrębnym wiązaniem kowalencyjnym spolaryzowanym i drugim silnym wiązaniem wodorowym. Wracając do naszego wyjątkowego, jednoprotonowego kwasu HF możemy powiedzieć, że od niego wywodzą się odpowiednie wodorodifluorki np. KHF2 – wodorodifluorek potasu.

Drugim, egzotycznym wyjątkiem jest kwas jodowy(V), który z podobnych względów tworzy wodorojodany(V):

(HIO3)2 + KOH → KH(IO3)2 + H2O

Innych wyjątków na poziomie matury nie mamy (i dobrze, bo im więcej wyjątków tym gorsza teoria).

Ktoś powie: a tam, to są jakieś teoretyczne sole, których pewnie nie ma w rzeczywistości. Otóż są i nawet trzeba „słono” za nie zapłacić, np. tutaj (http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/60344?lang=pl&region=PL) oraz tutaj (http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/60350?lang=pl&region=PL).

Teraz zastanówmy się nad tym, od czego zależy wypadkowy ładunek wodoroanionów? Oczywiście zależy to od tego, ile atomów wodoru zobojętnimy naszej obojętnej cząsteczce kwasu. Pokażmy to na bardziej skomplikowanym przypadku H4P2O7 – jest to kwas difosforowy(V) (tak chce IUPAC) zwany lepiej pod nazwą kwas pirofosforowy(V). Weźmy jedną cząsteczkę tego kwasu i poznęcajmy się trochę nad nią:

 

  • gdy oderwiemy (zobojętnimy) tej cząsteczce 1 atom wodoru to uzyskamy jednoujemny wodoroanion o wzorze: H3P2O7-
  • gdy zaś pierwotnej cząsteczce oderwiemy od razu dwa atomy wodoru uzyskamy dwuujemny wodoroanion o wzorze: H2P2O72-
  • bawiąc się dalej oderwijmy od razu trzy atomy wodoru od cząsteczki, a co! Otrzymamy wówczas trójujemny wodoroanion o wzorze: HP2O73-
  • gdy oderwiemy mu od razu cztery atomy wodoru to otrzymamy „zwykły”, czteroujemny anion o wzorze: P2O74- 

2. Nazewnictwo wodorosoli.

Nazewnictwo wodorosoli jest stosunkowo proste (nomenklatura, która obowiązuje na poziomie maturalnym). Wodorosole nazywamy podobnie jak zwykłe sole rozpoczynając od „końca” wzoru. Najpierw wymieniamy nazwę wodoroanionu, a później w dopełniaczu nazwę kationu metalu (lub „amonu”) z ewentualnym nawiasem wskazującym ładunek tegoż kationu. Pamiętaj, że jeżeli w strukturze wodoroanionu jest kilka atomów wodoru musisz zastosować odpowiedni współczynnik zwielokratniający.

Przykłady:

Na tym etapie w ramach ćwiczeń będziemy pisać wzory różnych wodorosoli, przy czym wiele z nich może nie istnieć z różnych względów. W tym dziale – nazewnictwo, nie będziemy tego jednak brali pod uwagę.

Ca(HS)2 – wodorosiarczek wapnia

(NH4)2HPO4 – wodoroortofosforan(V) amonu

(NH4)H2PO4 – diwodoroortofosforan(V) amonu

KHF2 – wodorodifluorek potasu

Al(H2PO4)3 – diwodoroortofosforan(V) glinu

Na2H2P2O7 – diwodorodifosforan(V) sodu (diwodoropirofosforan(V) sodu)

Fe3(HP2O7)2 – wodorodifosforan(V) żelaza(II) (wodoropirofosforan(V) żelaza(II))

Zwróć uwagę, że w przypadku kwasu difosforowego(V) (pirofosforowego(V)), "di" jest jego "własnością".

3. Najważniejsze metody otrzymywania wodorosoli.

  • Niecałkowite zobojętnienie wieloprotonowych kwasów

Schemat ogólny:

wieloprotonowy kwas + wodorotlenek → wodorosól + woda

Przykłady:

H2S + NaOH → NaHS + H2O

H3PO4 + 2KOH → K2HPO+ 2H2O

Jeśli zamiast wodorotlenku użyjemy niedomiaru amoniaku (wody amoniakalnej) otrzymamy wodorosole amonowe:

H2SO4 + NH3 → NH4HSO4

H2S + NH3 → NH4HS

  • Reakcja „zwykłych” soli z kwasami

Schemat ogólny:

„zwykła sól” + kwas → wodorosól

Przykłady:

(NH4)2SO4 + H2SO4 → 2NH4HSO4

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 → 3Ca(H2PO4)2

  • Działając na sól mocniejszym lub mniej lotnym kwasem

Przykłady:

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

  • Działając na zasadę nadmiarem bezwodnika kwasowego (dobrze by było, gdyby powstająca sól była trudniej rozpuszczalna od „zwykłej” soli)

Przykłady:

NaOH + CO2 → NaHCO3

4. Właściwości fizyczne wodorosoli. 

Wodorosole, podobnie jak „zwykłe” sole w warunkach standardowych są krystalicznymi, ciałami stałymi. Wodorosole z reguły dobrze rozpuszczają się w wodzie (i rozpuszczalnikach polarnych). W stanie stałym nie przewodzą prądu elektrycznego. Prąd elektryczny przewodzą natomiast w stanie stopionym (o ile się wcześniej nie rozłożą) oraz rozpuszczone w wodzie.

W zbiorach maturalnych pojawiają się zadania, które wymagają następującej wiedzy na temat wodorosoli:

„Rozpuszczalność wodorosoli w wodzie zwiększa się wraz ze zwiększaniem się liczby atomów wodoru w wodoroanionie. Wynika to z tego, iż dodatkowe atomy wodoru w wodoroanionie obniżają wypadkowy ładunek anionu. Mniejszy ładunek przyczynia się do słabszych oddziaływań z przeciwjonami w sieci krystalicznej. Przedkłada się to zwykle na mniejszą energię sieci krystalicznej, czyli cząsteczkom wody łatwiej oderwać takie jony z sieci. Rozpuszczalność rośnie. Oczywiście są wyjątki. Najważniejszym takim wyjątkiem jest wodorowęglan sodu NaHCO3, który to akurat charakteryzuje się mniejszą rozpuszczalnością niż jego „kuzyn” węglan sodu Na2CO3 ”.

Niestety, ale nie jest to prawdą. Jeśli usiądziesz z dowolnymi tablicami chemicznymi zawierającymi dane na temat rozpuszczalności masowej (R) soli  w wodzie i zaczniesz porównywać rozpuszczalności „zwykłych soli i odpowiednich wodorosoli, to liczba wyjątków bardzo szybko przekroczy liczbą elementów „spełniających” powyższą regułę (wśród popularnych soli).

5. Właściwości chemiczne wodorosoli (czyli jakim reakcjom ulegają)

  • Wodorosole po rozpuszczeniu w wodzie ulegają dysocjacji elektrolitycznej na odpowiednie kationy i wodoroaniony. Na tym zabawa się nie kończy, gdyż powstałe wodoroaniony mogą zarówno dysocjować jak i hydrolizować. W większości przypadków ma miejsce i dysocjacja i hydroliza (w roztworze wodnym ustalają się odpowiednie równowagi). Prześledźmy zatem losy najpopularniejszych wodorosoli po rozpuszczeniu w wodzie i pokażmy, jakie odczyny będą posiadały roztwory wodne tych wodorosoli.

Anion HCO3-

Ulega on zarówno dysocjacji jak i hydrolizie:

Hydroliza jednak dominuje w tym przypadku, co trzeba zapamiętać.

Anion HSO3-

Dominuje dysocjacja.

Anion HSO4-

Zauważ, że w tym przypadku nie zachodzi hydroliza. Kwas siarkowy(VI) jest mocnym kwasem, więc jon HSO4- nie może tworzyć cząsteczek H2SO4. To dysocjacja zadecyduje o odczynie roztworu.

Anion HS-

Dominuje hydroliza.

Anion HPO42-

Dominuje hydroliza.

Anion H2PO4-

Dominuje dysocjacja.

Powyższe wnioski: dominuje dysocjacja lub hydroliza wynikają z obliczeń, bazujących na rozważeniu, jakie równowagi ustalają się w roztworze. Prawdopodobnie w jednym z następnych wideo filmików przedstawię w prosty sposób: „Jak sobie obliczyć pH wodnego roztworu wodorosoli”.

Podsumujmy wiedzę na powyższy temat w formie tabelki z odczynami wodnych roztworów najpopularniejszych wodorosoli sodowych (z amonowymi nie będzie tak samo, ale nie przejmuj się na maturze wymagają tylko w takich pytaniach wodorosoli litowców):

Sól

Losy wodoroanionu

Odczyn wodnego roztworu

dysocjacja

hydroliza

NaHCO3

+

++

zasadowy

NaHSO3

++

+

kwaśny

NaHSO4

+

-

kwaśny

NaHS

+

++

zasadowy

Na2HPO4

+

++

zasadowy

NaH2PO4

++

+

kwaśny

 

 

Podsumowując, wodne roztwory wodorosoli nie zawsze mają odczyn kwaśny. Dawniej, ze względu na obecność dodatkowych atomów wodoru w strukturze wodorosoli, były one nazywane „solami kwaśnymi”. Nazwa ta błędnie sugerowała, że odczyn wodorosoli jest kwaśny. Dlatego też „maturalna rada”: Nie nazywaj wodorosoli solami kwaśnymi!

  • Wodorosole reagują z wodorotlenkami tworząc „zwykłe sole”

Schemat ogólny:

wodorosól + wodorotlenek → „zwykła sól” + woda

Przykłady:

NaHS + NaOH → Na2S + H2O

KH2PO4 + 2KOH → K3PO4 + 2H2O

  • Wodorosole mogą reagować z kwasami dając inne wodorosole

Przykłady:

Na2HPO4 + H3PO4 → 2NaH2PO4

  • Nietrwałość termiczna wodorowęglanów

Wśród wodorosoli wodorowęglany charakteryzują się najmniejszą trwałością pod względem termicznym. Ogrzanie ich powyżej temperatury 60°C w stanie stałym lub w roztworze prowadzi do powolnego rozkładu (w wyższych temperaturach dzieje się to szybciej, jest to tzw. kalcynacja) do węglanów (węglany, przy dalszym ogrzewaniu mogą się dalej rozkładać do tlenków metali i CO2).

Schemat ogólny:

wodorowęglan → węglan + dwutlenek węgla + woda

Przykłady:

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

W ten właśnie sposób usuwamy „twardość przemijającą” z wody. Rozkładamy dobrze rozpuszczalne wodorowęglany wapnia i magnezu (wodorowęglan magnezu rozkłada się do wodorotlenku).

Ciekawym doświadczeniem, jakie można wykonać w warunkach domowych jest „obserwacja” rozkładu „sody oczyszczonej”, czyli wodorowęglanu sodu. NaHCO3 ma w wodzie odczyn słabo zasadowy. Przy takich samych stężeniach soli Na2CO3 z kolei ma silniej alkaliczny odczyn. Tak, więc po dodaniu kilku kropel roztworu fenoloftaleiny do roztworów wodnych NaHCO3 oraz Na2CO3, roztwór węglanu będzie bardziej malinowy. I teraz, jeśli sporządzisz sobie roztwór wodny wodorowęglanu sodu, dodasz kilka kropli roztworu fenoloftaleiny, otrzymasz blado malinowy roztwór. Jeśli teraz zaczniesz go ogrzewać zauważysz pogłębianie się malinowej barwy. Świadczy to o rozkładzie jonów HCO3- do CO32-, które bardziej hydrolizują dając bardziej alkaliczny roztwór.

6. Przykłady wodorosoli w życiu codziennym i przyrodzie.

NaHCO3 – wodorowęglan sodu zwany potocznie „sodą oczyszczoną”, biały, krystaliczny proszek rozpuszczalny w wodzie. Ze względu na łatwy rozkład termiczny stosowany w „proszkach do pieczenia” (spulchniające właściwości otrzymanego CO2). Jego wodny, ok. 1% roztwór stosowany jest jako drugi (pierwszym jest przemywanie wodą), zobojętniający czynnik przy poparzeniach kwasami.

NH4HCO3 – wodorowęglan amonu, zwany potocznie „amoniakiem” (błędnie, bo amoniak to NH3) lub „amoniakiem do pieczenia”. Biały, krystaliczny proszek o wyraźnym zapachu (a raczej „smrodzie”) amoniaku (ze względu na hydrolizę w wilgotnym powietrzu). Dobrze rozpuszczalny w wodzie. Był stosowany, jako środek spulchniający do pieczenia (o ile dobrze pamiętam tamte czasy to chyba do pieczenia pierników). W trakcie tych wypieków powstawał niezbyt miły „zapach” amoniaku.

Na2HPO4 – wodoroortofosforan(V) sodu. Tworzy bezbarwne, higroskopijne kryształy. Dobrze rozpuszczalny w wodzie. Znanych jest kilka różnych hydratów tej soli. W przemyśle spożywczym stosowany jest, jako regulator kwasowości podobnie jak w laboratorium, gdzie używa się go, jako „regulatora kwasowości” w buforze fosforanowym.

NaH2PO4 - diwodoroortofosforan(V) sodu. Bezbarwne kryształy, dobrze rozpuszczalne w wodzie. W laboratorium stanowi drugi ze składników buforu fosforanowego.

Ca(HCO3)2 – wodorowęglan wapnia, związek znany tylko w roztworach wodnych (gdyby można było uzyskać go w formie 100% byłby pewnie białym ciałem stałym, dobrze rozpuszczalnym w wodzie). Jeden z głównych składników odpowiedzialnych za przemijającą twardość wody. Grający znaczącą rolę w procesach krasowienia węglanowego.

Mg(HCO3)2 - wodorowęglan magnezu, związek znany tylko w roztworach wodnych (gdyby można było uzyskać go w formie 100% byłby pewnie białym ciałem stałym, dobrze rozpuszczalnym w wodzie). Drugi ze składników odpowiedzialny za przemijającą twardość wody.

Fe(HCO3)2 – wodorowęglan żelaza(II). W podziemnych wodach bogatych w "żelazo", pierwiastek ten najczęściej występuje w postaci dobrze rozpuszczalnego wodorowęglanu żelaza (II). Przy zmianach temp. i ciśnienia oraz z uwagi na hydrolizę i kontakt z tlenem z wód takich wytrąca się brunatny Fe(OH)3.

Hydroksosole

1. Budowa.

Hydroksosole są „odmianą” soli, w sieci krystalicznej których, występują kationy, aniony wodorotlenkowe oraz aniony reszt kwasowych. Ogólnie wzór sumaryczny hydroksosoli można przedstawić jako:

[Me(OH)x]mAn

gdzie:

Me – oznacza symbol metalu stanowiącego kation

x – oznacza liczbę grup wodorotlenowych

n, m – to współczynniki stechiometryczne sprawiające, że wzór soli spełnia zasadę zachowania ładunku (wypadkowo ładunek kationów, jonów OH- i anionów musi być równy zero). Współczynniki te wynikają ze standardowego ustalania wzorów soli.

Na poziomie maturalnym możemy użyć stwierdzenia, że aniony wodorotlenowe „należą” do kationu, tworząc jeden „większy” hydroksokation. Ułatwi nam to tworzenie wzorów hydroksosoli i ich nazywanie. Dodatkowo nawias kwadratowy obecny we wzorze hydroksosoli wywodzi się z notacji związków kompleksowych, gdyż tak naprawdę te hydroksokationy to kationy kompleksowe.

Jak to rozwiniemy później, główną metodą otrzymywania hydroksosoli jest niecałkowite zobojętnienie wielowodorotlenowych wodorotlenków przez kwasy. Kiedy zastanowimy się nad niecałkowitym zobojętnieniem wodorotlenków jednowodorotlenowych dojdziemy do sprzeczności – wodorotlenków jednowodorotlenowych nie da się zobojętnić niecałkowicie. Albo taki wodorotlenek zobojętnimy całkowicie, albo wcale. Stąd wniosek: nie istnieją hydroksosole wywodzące się od jednowodorotlenowych wodorotlenków takich jak np. LiOH, NaOH, KOH. I tutaj dobra wiadomość – nie ma wyjątków.

2. Nazewnictwo.

Jeśli chodzi o nazewnictwo hydroksosoli to jest tutaj duże zamieszanie. W polskich podręcznikach i zbiorach zadań na poziomie maturalnym współistnieją trzy „odmiany” nazewnictwa.

Typ 1 to nazewnictwo zalecane przez IUPAC. Nomenklatura ta bazuje na nazewnictwie związków podwójnych. Hydroksosól nazywa się tak, jakby była jednocześnie i solą i wodorotlenkiem (bo w zasadzie jest). Nazwę wodorotlenek i nazwę anionu wymienia się w kolejności alfabetycznej. Przykłady:

[Mg(OH)]Cl – chlorek wodorotlenek magnezu

[Al(OH)2]Br – bromek diwodorotlenek glinu

Typ 2 to nazewnictwo, do którego najbardziej przyzwyczaili się polscy chemicy. W mojej opinii jest to najbardziej „naturalna” nazwa dla hydroksosoli. Nazwę rozpoczynamy od nazwy anionu, następnie wymieniamy z przedrostkiem liczbę grup OH (…hydrokso) by skończyć nazwą metalu w dopełniaczu. Przykłady:

[Mg(OH)]Cl – chlorek hydroksomagnezu

[Al(OH)2]Br – bromek dihydroksoglinu

Typ 3 to również bardzo rozpowszechniony sposób nazewnictwa, ale najbardziej „tępiony”. Nazwy układa się w podobny sposób jak w typie 2, ale tym razem rozpoczynamy od „hydrokso”, następnie nazwa anionu i nazwa metalu w dopełniaczu. Przykłady:

[Mg(OH)]Cl – hydroksochlorek magnezu

[Al(OH)2]Br – dihydroksobromek glinu

3. Najważniejsze metody otrzymywania.

  • Niecałkowite zobojętnienie wielowodorotlenowych wodorotlenków

Schemat ogólny:

wielowodorotlenowy wodorotlenek + kwas → hydroksosól + woda

Przykłady:

Mg(OH)2 + HCl → [Mg(OH)]Cl + H2O

Al(OH)3 + 2HNO3 → [Al(OH)](NO3)2 + 2H2O

  • Reakcja „zwykłych” soli z wodorotlenkami

Schemat ogólny:

„zwykła sól” + wodorotlenek → hydroksosól

Przykłady:

CaCl2 + Ca(OH)2 → 2[Ca(OH)]Cl

  • Hydroliza „zwykłych” soli (lub reakcja z solami o odczynie zasadowym lub reakcja z małymi ilościami NaOH lub działanie tlenków metali na „zwykłe” sole)

W niektórych przypadkach próba rozpuszczenia „zwykłej soli” w wodzie kończy się otrzymaniem hydroksosoli w postaci osadu. W innych przypadkach dodawanie do roztworów „zwykłych soli” małych ilości mocnych zasad (np. NaOH) lub innych soli o wyraźnie zasadowym odczynie np. Na2CO3 (ze względu na hydrolizę) powoduje powstanie hydroksosoli. 

Przykłady:

Bi(NO3)3 + H2O → [Bi(OH)](NO3)2↓* + HNO3

2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O → [Cu(OH)]2CO3↓ + 2Na2SO4 + CO2

* w rzeczywistości związek ten jest bardziej skomplikowany

4. Właściwości fizyczne hydroksosoli.

Hydroksosole, podobnie jak „zwykłe” sole w warunkach standardowych są krystalicznymi, ciałami stałymi. Hydroksosole z reguły bardzo słabo rozpuszczają się w wodzie. W stanie stałym nie przewodzą prądu elektrycznego. Prąd elektryczny przewodzą natomiast w stanie stopionym (o ile się wcześniej nie rozłożą). Ze względu na słabą rozpuszczalność w wodzie „ich wodne roztwory” bardzo słabo przewodzą prąd elektryczny (mała liczba jonów, będących nośnikami elektryczności).

5. Właściwości chemiczne hydroksosoli

  • Z uwagi na wspomnianą słabą rozpuszczalność hydroksosoli w wodzie, ich dalsza dysocjacja i hydroliza są ograniczone (aczkolwiek możliwe). Dlatego też praktycznie na maturze nie staniesz przed zadaniem: „Jaki odczyn wodnego roztworu będzie miała ta hydroksosól?”.

Dawniej, ze względu na obecność dodatkowych grup wodorotlenowych, były one nazywane „solami zasadowymi”. Nazwa ta błędnie sugerowała, że odczyn hydroksosoli jest zasadowy. Nie zawsze jest to prawdą. Dlatego też „maturalna rada”: Nie nazywaj hydroksosoli solami zasadowymi!

  • Hydroksosole reagują z kwasami tworząc zwykłe sole

Schemat ogólny:

hydroksosól + kwas → „zwykła sól” + woda

Przykłady:

[Cu(OH)]2SO4 + H2SO4 → 2CuSO4 + 2H2O

[Al(OH)2]Br + 2HBr → AlBr3 + 2H2O

  • Z uwagi na słabą rozpuszczalność hydroksosoli oraz słabą rozpuszczalność większości wodorotlenków, reakcje pomiędzy hydroksosolami a wodorotlenkami praktycznie nie zachodzą

6. Przykłady hydroksosoli w życiu codziennym i przyrodzie.

[Cu(OH)]2CO3 – węglan wodorotlenek miedzi(II) (węglan hydroksomiedzi(II), hydroksowęglan miedzi(II)). Niebieski lub niebieskozielony krystaliczny proszek, bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie. W przyrodzie występuje, jako minerał – malachit (z dodatkami). Związek ten stanowi również jeden z głównych składników patyny (nie mylić z platyną) – produktu korozji chemicznej miedzi i jej stopów („zielonkawe” dachy zabytkowych budynków).

[Cu(OH)]2SO4 – siarczan(VI) wodorotlenek miedzi(II) (siarczan(VI) hydroksomiedzi(II), hydroksosiarczan(VI) miedzi(II)) zielonkawoniebieski proszek trudno rozpuszczalny w wodzie. Jest dodatkowym składnikiem „patyny”, gdy korozja miedzi (lub jej stopów) zachodzi w zanieczyszczonym SO2 powietrzu.

[Cu(OH)]Cl – chlorek wodorotlenek miedzi(II) (chlorek hydroksomiedzi(II), hydroksochlorek miedzi(II)). Zielonkawy proszek, trudno rozpuszczalny w wodzie, stanowiący główny składnik patyny na miedzianych dachach budynków znajdujących się blisko morza (tak, podobno Cl- w małych ilościach są w stanie gazowym w tych rejonach).

Niektóre hydroksosole mają nieco bardziej skomplikowane wzory:

[Pb3(OH)2](CO3)2 – stosując maturalne zasady systematyki, powinniśmy go nazwać: bis(węglan) diwodorotlenek ołowiu(II) (bis(węglan) dihydroksoołowiu(II), dihydrokso-bis(węglan) ołowiu(II)), zwany niezbyt prawidłowo – „hydroksowęglanem ołowiu(II)” (taka nazwa odpowiadałaby wzorowi: [Pb(OH)]2CO3 ). Potocznie zaś zwany „bielą ołowianą” albo „bielą wenecką”. Jest białym ciałem stałym, trudno rozpuszczalnym w wodzie. Zwykle jest otrzymywany w formie białego, krystalicznego proszku o dużej gęstości nasypowej („ciężki proszek”). Dawniej był stosowany, jako pigment do wyrobu farb (między innymi białej). Ale jak można się domyślić jest silnie toksyczny i nie jest już stosowany w tym celu. Bardzo często wzór tej hydroksosoli podaje się w przystępniejszej „adduktowej” notacji: 2PbCO3•Pb(OH)2 (to nie jest fizyczna mieszanina węglanu i wodorotlenku!).

[Mg5(OH)2](CO3)4 – stosując maturalne zasady systematyki, powinniśmy go nazwać: tetrakis(węglan) diwodorotlenek magnezu (tetrakis(węglan) dihydroksomagnezu, dihydroksotetrakis(węglan) magnezu). Biały proszek trudno rozpuszczalny w wodzie. Zwany potocznie „magnezją białą” stosowany, jako pigment, składnik pudrów (w sporcie). W przyrodzie występuje, jako minerał, zwany niezbyt poprawnie „hydroksowęglanem magnezu” lub potocznie „hydromagnezytem”. Może być przedstawiony „prostszym” wzorem adduktowym: (4MgCO3)•Mg(OH)2.

[Ca10(OH)2](PO4)6 - heksakis(ortofosforan(V)) diwodorotlenek wapnia (heksakis(ortofosforan(V)) dihydroksowapnia, dihydroksoheksakis(ortofosforan(V)) wapnia). Minerał o potocznej nazwie „hydroksyapatyt”. Występuje on w stanie wolnym w przyrodzie oraz jest składnikiem zębów i kości. Oczywiście jest bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie. Zapis w notacji adduktowej: (3Ca3(PO4)2)•Ca(OH)2.

Kilka uwag na koniec:

- przedrostki zwielokratniające di, tri, tetra są zastępowane przez bis, tris, tetrakis jeśli użycie tych pierwszych powoduję zmianę znaczenia nazywanej substancji. Jest to zalecane również wtedy, gdy tej niejednoznaczności nie ma.

- w wielu anglojęzycznych książkach pod nazwą „hydroxo salts” autorzy mają zwykle na myśli hydroksokompleksy anionowe (w naszym „polskim” odpowiedniku), co ma swoje uzasadnienie

- w anglojęzycznych książkach wodorowęglan sodu to sodium bicarbonate, a więc anion HCO3- to bicarbonate anion

- w przedstawionych nazwach tych bardziej skomplikowanych hydroksosoli, przed metalem w nazwie może wystąpić również liczebnik zwielokratniający

- nazwy stricte IUPAC-owskie dla hydroksosoli mogą być jeszcze bardziej skomplikowane

- staraj się „zwykłych soli” nie nazywać solami obojętnymi

Licznik odwiedzin

0567458
Dziś
Wczoraj
W tym tygodniu
W zeszłym tygodniu
W tym miesiącu
W zeszłym miesiącu
Całość
866
1184
4036
4853
9932
19461
567458

5.52%
44.82%
15.08%
2.88%
1.36%
30.34%