Гидроксид-ион

Гидроксид-ион
Гидроксид-ион
Общие
Хим. формула	HO⁻
Классификация
Номер CAS	14280-30-9
PubChem	961
ChemSpider	936
ChEBI	16234
DrugBank	DB14522
SMILES
	[OH-]
InChI
	InChI=1S/H2O/h1H2/p-1
	Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Гидроксид-ион
Гидроксид-ион
Общие
Хим. формула	HO⁻
Классификация
Номер CAS	14280-30-9
PubChem	961
ChemSpider	936
ChEBI	16234
DrugBank	DB14522
SMILES
	[OH-]
InChI
	InChI=1S/H2O/h1H2/p-1
	Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Гидроксид-ион (OH⁻) — отрицательно заряженный ион, состоящий из атомов кислорода и водорода, наличие которого в водных растворах обуславливает их щелочную реакцию.

В газовой фазе термическая устойчивость гидроксид-иона описывается равновесной реакцией, константа которой увеличивается с температурой. При 1000 К Kp составляет 1,66·10⁻⁷, при 6000 К — 3,56·10², что указывает на смещение равновесия в сторону продуктов при нагревании.

При электролитической диссоциации оснований образуются катионы металла и гидроксид-ионы, поэтому основания определяют как соединения, дающие в водном растворе эти ионы. Константы диссоциации при 25 °C различаются: для NaOH — 5,9, для Ba(OH)₂ — 2,3·10⁻¹, для NH₄OH — 1,79·10⁻⁵.

Гидроксид-ион вступает в реакцию нейтрализации с ионами водорода, образуя слабо диссоциированные молекулы воды. В этих процессах он проявляет свойства нуклеофила, взаимодействуя с электрофилами по донорно-акцепторному механизму.

Гидроксид-ион атакует электрофильный атом углерода в реакциях бимолекулярного нуклеофильного замещения. Таким путём из галогенуглеводородов образуются спирты, а также синтезируются кетоны и карбоновые кислоты, включая омыление сложных эфиров.

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^[1].

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

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

{\mathsf {OH^{-}\rightarrow OH+e^{-}}}

Зависимость константы равновесия (K_p) от абсолютной температуры (T)^[2]:

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

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

{\mathsf {NaOH\rightleftarrows Na^{+}+OH^{-}}}

{\mathsf {Ba(OH)_{2}\rightleftarrows Ba^{2+}+2OH^{-}}}

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

Электролитическая диссоциация оснований характеризуется константой диссоциации в водных растворах К_B^[3]:

Основание	LiOH	NaOH	Ca(OH)₂	Sr(OH)₂	Ba(OH)₂	NH₄OH
К_B, 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

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

{\mathsf {NaOH+HCl\rightarrow NaCl+H_{2}O}}

или в ионном виде:

{\mathsf {OH^{-}+H^{+}\rightarrow H_{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:

{\mathsf {C_{2}H_{5}Br+OH^{-}\rightarrow C_{2}H_{5}OH+Br^{-}}}

Образование кетонов:

{\mathsf {CH_{3}CBr_{2}CH_{3}+2OH^{-}\rightarrow (CH_{3})_{2}O+2Br^{-}+H_{2}O}}

Образование карбоновых кислот:

{\mathsf {CH_{3}CCl_{3}+3OH^{-}\rightarrow CH_{3}COOH+3Cl^{-}+H_{2}O}}

Омыление сложных эфиров:

{\mathsf {CH_{3}COOC_{2}H_{5}+OH^{-}\rightarrow CH_{3}COO^{-}+C_{2}H_{5}OH}}

↑ Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Константы неорганических веществ: справочник. — М.: Дрофа, 2006. — С. 595-596.
↑ Справочник химика. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.—Л.: «Химия», 1964. — Т. 3. — С. 75. — 1008 с.
↑ Справочник химика. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.—Л.: «Химия», 1964. — Т. 3. — С. 81. — 1008 с.

Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.

[1] Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Константы неорганических веществ: справочник. — М.: Дрофа, 2006. — С. 595-596.

[2] Справочник химика. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.—Л.: «Химия», 1964. — Т. 3. — С. 75. — 1008 с.

[sprchem-3] Справочник химика. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.—Л.: «Химия», 1964. — Т. 3. — С. 81. — 1008 с.

[1]

[2]

[3]

Гидроксид-ион

Ионные равновесия в газовой фазе

Электролитическая диссоциация оснований

Химические свойства гидроксид-иона

Примечания

Литература

Категории