Hidroksied

'n Hidroksied is 'n diatomiese anioon met chemiese formule OH⁻. Dit bestaan uit 'n suurstof- en waterstofatoom wat deur 'n enkele kovalente binding aanmekaar gehou word, en dra 'n negatiewe elektriese lading. Die hidroksied-ioon kom natuurlik teen lae konsentrasies in water voor. Dit funksioneer as 'n basis, 'n ligand, 'n nukleofiel en 'n katalisator. Die hidroksied-ioon vorm soute waarvan sommige in waterige oplossing dissosieer (meestal die hidroksiede van die alkalimetale soos natriumhidroksied (NaOH) of kaliumhidroksied (KOH)) en sodoende opgeloste hidroksiedione bevry. 'n Hidroksied wat aan 'n sterk elektropositiewe middelpunt geheg is, kan self ioniseer, wat 'n waterstofkatioon (H⁺) bevry, wat die ouerverbinding 'n suur maak.

**Eienskappe**
Algemeen
Naam	Hidroksied

Chemiese formule	OH⁻
Termochemiese radius	1,52 Å^[1]
$\Lambda _{m}^{-}$	197,9 [Scm²/mol]^[2]
Lys van anione

Die ooreenstemmende elektries neutrale verbinding HO^• is die hidroksielradikaal. Die ooreenstemmende kovalent gebonde groep –OH van atome is die hidroksiegroep. Die hidroksied-ioon en hidroksiegroep is nukleofiele en kan as katalisators in organiese chemie dien.

Baie anorganiese stowwe wat die woord hidroksied in hul name dra, is nie ioniese verbindings van die hidroksiedioon nie, maar kovalente verbindings wat hidroksiegroepe bevat.

Hidroksied-iooneinskappe

Die hidroksied-ioon is 'n natuurlike deel van water as gevolg van die selfioniseringsreaksie:^[3]

{\ce {H3O+ + OH- <=> 2H2O}}

Die ewewigskonstante vir hierdie reaksie is

K_w = [H⁺][OH^-]

\approx

10^-14 (teen 25 °C),

en dus is die konsentrasie van hidroksied-ione in suiwer water omtrent 10⁻⁷mol∙dm⁻³. Die pH en pOH van suiwer water is dus beide omtrent 7 teen omgewingstemperatuur.

Toevoeging van 'n basis aan water sal die waterstofkatioon konsentrasie verminder en dus die hidroksied-ioonkonsentrasie verhoog (verhoog pH, verlaag pOH), selfs al bevat die basis nie self hidroksied nie. Ammoniakoplossings het byvoorbeeld 'n pH van meer as 7 as gevolg van die reaksie

{\ce {NH3 + H+ <=> NH4+}}

,

wat die waterstofkatioonkonsentrasie verlaag en die hidroksied-ioonkonsentrasie verhoog. pOH kan byna konstant gehou word met verskillende bufferoplossings.^[4]

Suur- en basiseinskappe

In waterige oplossing is die hidroksied-ioon 'n basis in die Brønsted–Lowry-betekenis, aangesien dit 'n proton kan aanvaar uit 'n Brønsted–Lowry-suur om 'n watermolekule te vorm.^[5] Dit kan ook as 'n Lewis-basis dien deur 'n paar elektrone aan 'n Lewis-suur te skenk. In waterige oplossing word beide waterstof- en hidroksied-ione sterk opgelos, met waterstofbindings tussen suurstof- en waterstofatome. Inderdaad, die bihidroksied ioon H₃O−2 is al in die vaste toestand gekenmerk en het 'n baie kort waterstofbindingslengte (114,5 pm).^[6]

Ander einskappe

In waterige oplossing vorm die hidroksied-ioon sterk waterstofbindings met watermolekules. Die gevolg hiervan is dat gekonsentreerde oplossings van bv. natriumhidroksied hoë viskositeit het as gevolg van die vorming van 'n uitgebreide netwerk waterstofbindings.

In oplossing, blootgestel aan lug, reageer die hidroksied-ioon vinnig met atmosferiese koolstofdioksied, wat as 'n suur optree, om aanvanklik die bikarbonaatioon te vorm.

{\ce {OH- + CO2 <=> HCO3-}}

Oplossings wat die hidroksied-ioon bevat val glas aan. In hierdie geval werk die silikate in glas as sure. Basiese hidroksiede, hetsy vaste stowwe of in oplossing, word in lugdigte plastiekhouers geberg.

Die hidroksied ioon kan funksioneer as 'n tipiese elektronpaarskenkerligand, wat komplekse vorm soos tetrahidroksidoaluminaat [Al(OH)₄]^-. Die hidroksiedioon dien dikwels as 'n oorbruggingsligand en skenk een paar elektrone aan elk van die atome wat oorbrug word, soos geïllustreer deur [Pb₂(OH)]³⁺.

Wanneer dit aan 'n sterk elektrononttrekkende metaalsentrum gebind is, is hidroksiedligande geneig om te ioniseer om oksiedligande te vorm. Byvoorbeeld, die bichromaat-ioon [HCrO₄]^- dissosieer soos volgs

[O₃CrO–H]^-

{\ce {<=>}}

[CrO₄]^2- + H⁺

met 'n pK_a van ongeveer 5,9.^[7]

Toepassings

Natriumhidroksiedoplossings, ook bekend as loog en bytsoda, word gebruik vir die vervaardiging van houtpulp en papier, tekstiele, drinkwater, seep en skoonmaakmiddels, en as afvoerreiniger. Die wêreldwye jaarlikse produksie vanaf 2004 is ongeveer 60 miljoen ton.^[8] Die belangrikste vervaardigingsmetode is die chlooralkaliproses.^[9]

Oplossings wat die hidroksied-ioon bevat, word geskep wanneer 'n sout van 'n swak suur in water opgelos word. Natriumkarbonaat word byvoorbeeld as 'n alkali gebruik op grond van die hidrolisereaksie:

CO2−3 + H₂O

{\ce {<=>}}

HCO−3 + OH^- (pK_a= 10,33 teen 25 °C)

Alhoewel natriumkarbonaatoplossings swaker basise is as 'n gekonsentreerde natriumhidroksiedoplossing, het dit die voordeel dat dit 'n vaste stof is. Dit word ook op groot skaal vervaardig deur die Solvay-proses.^[10] 'n Voorbeeld van die gebruik van natriumkarbonaat as 'n alkali is wanneer wassoda ('n ander naam vir natriumkarbonaat) op onoplosbare esters, soos trigliseriede (algemeen bekend as vette), werk om dit te hidroliseer en oplosbaar te maak.

Bauxiet bevat 'n hidroksied van aluminium en is die vernaamste erts waaruit die metaal vervaardig word.^[11] Net so is goetiet (α-FeO(OH)) en lepidokrosiet (γ-FeO(OH)) hidroksiede van yster en die belangrikste ertse wat gebruik word vir die vervaardiging van die metaal.^[11]

Sien

Verwysings

↑ Roobottom, Helen K.; Jenkins, H. Donald B.; Passmore, Jack; Glasser, Leslie (1999). "Thermochemical Radii of Complex Ions". Journal of Chemical Education (in Engels). American Chemical Society (ACS). 76 (11): 1570. doi:10.1021/ed076p1570. ISSN 0021-9584.
↑ "Physico-Chem Params - Table of Diffusion Coefficients". aqion (in Engels). 6 Oktober 2014. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 6 Oktober 2014. Besoek op 30 Junie 2021.
↑ Geissler, P. L.; Dellago, C.; Chandler, D.; Hutter, J.; Parrinello, M. (2001). "Autoionization in liquid water" (PDF). Science (in Engels). 291 (5511): 2121–2124. Bibcode:2001Sci...291.2121G. CiteSeerX 10.1.1.6.4964. doi:10.1126/science.1056991. PMID 11251111. Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 25 Junie 2007. Besoek op 30 Junie 2021.
↑ "Buffer Solutions". Lumen - Boundless Chemistry (in Engels). Besoek op 30 Junie 2021.
↑ Marx, D.; Chandra, A.; Tuckerman, M.E. (2010). "Aqueous Basic Solutions: Hydroxide Solvation, Structural Diffusion, and Comparison to the Hydrated Proton". Chem. Rev. (in Engels). 110 (4): 2174–2216. doi:10.1021/cr900233f. PMID 20170203.
↑ Kamal Abu-Dari; Kenneth N. Raymond; Derek P. Freyberg (1979). "The bihydroxide (H₃O−2) anion. A very short, symmetric hydrogen bond". J. Am. Chem. Soc. (in Engels). 101 (13): 3688–3689. doi:10.1021/ja00507a059.
↑ "The IUPAC Stability Constants Database, SC-Database and Mini-SCDatabase". IUPAC Stability Constants Database (in Engels). 14 Julie 1997. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 19 Junie 2017. Besoek op 30 Junie 2021.
↑ "Sodium Hydroxide - an overview". ScienceDirect Topics (in Engels). Besoek op 30 Junie 2021.
↑ Du, Fengmin; Warsinger, David M.; Urmi, Tamanna I.; Thiel, Gregory P.; Kumar, Amit; Lienhard V, John H. (18 April 2018). "Sodium Hydroxide Production from Seawater Desalination Brine: Process Design and Energy Efficiency". Environmental Science & Technology (in Engels). American Chemical Society (ACS). 52 (10): 5949–5958. doi:10.1021/acs.est.8b01195. ISSN 0013-936X.
↑ Kostick, Dennis (2006). "Soda Ash". 2005 Minerals Yearbook (pdf) (in Engels). United States Geological Survey.
↑ ^11,0 ^11,1 Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements (in Engels). Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.

Sien ook

Lys van anione

[Roobottom-1] Roobottom, Helen K.; Jenkins, H. Donald B.; Passmore, Jack; Glasser, Leslie (1999). "Thermochemical Radii of Complex Ions". Journal of Chemical Education (in Engels). American Chemical Society (ACS). 76 (11): 1570. doi:10.1021/ed076p1570. ISSN 0021-9584.

[aqion_2014-2] "Physico-Chem Params - Table of Diffusion Coefficients". aqion (in Engels). 6 Oktober 2014. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 6 Oktober 2014. Besoek op 30 Junie 2021.

[Geissler2001-3] Geissler, P. L.; Dellago, C.; Chandler, D.; Hutter, J.; Parrinello, M. (2001). "Autoionization in liquid water" (PDF). Science (in Engels). 291 (5511): 2121–2124. Bibcode:2001Sci...291.2121G. CiteSeerX 10.1.1.6.4964. doi:10.1126/science.1056991. PMID 11251111. Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 25 Junie 2007. Besoek op 30 Junie 2021.

[Buffer-4] "Buffer Solutions". Lumen - Boundless Chemistry (in Engels). Besoek op 30 Junie 2021.

[Marx-5] Marx, D.; Chandra, A.; Tuckerman, M.E. (2010). "Aqueous Basic Solutions: Hydroxide Solvation, Structural Diffusion, and Comparison to the Hydrated Proton". Chem. Rev. (in Engels). 110 (4): 2174–2216. doi:10.1021/cr900233f. PMID 20170203.

[ARF-6] Kamal Abu-Dari; Kenneth N. Raymond; Derek P. Freyberg (1979). "The bihydroxide (H₃O−2) anion. A very short, symmetric hydrogen bond". J. Am. Chem. Soc. (in Engels). 101 (13): 3688–3689. doi:10.1021/ja00507a059.

[Scdb-7] "The IUPAC Stability Constants Database, SC-Database and Mini-SCDatabase". IUPAC Stability Constants Database (in Engels). 14 Julie 1997. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 19 Junie 2017. Besoek op 30 Junie 2021.

[ScienceDirect-8] "Sodium Hydroxide - an overview". ScienceDirect Topics (in Engels). Besoek op 30 Junie 2021.

[Du218-9] Du, Fengmin; Warsinger, David M.; Urmi, Tamanna I.; Thiel, Gregory P.; Kumar, Amit; Lienhard V, John H. (18 April 2018). "Sodium Hydroxide Production from Seawater Desalination Brine: Process Design and Energy Efficiency". Environmental Science & Technology (in Engels). American Chemical Society (ACS). 52 (10): 5949–5958. doi:10.1021/acs.est.8b01195. ISSN 0013-936X.

[Kostick-10] Kostick, Dennis (2006). "Soda Ash". 2005 Minerals Yearbook (pdf) (in Engels). United States Geological Survey.

[Emsley-11] 11,0 ^11,1 Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements (in Engels). Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]