Wodorotlenki - podstawowe informacje

Wodorotlenki to związki o ogólnym wzorze M(OH)ₙ, gdzie M to symbol metalu, a (OH) to grupa wodorotlenkowa. Przykładami są NaOH (wodorotlenek sodu) czy Ca(OH)₂ (wodorotlenek wapnia). W roztworach tych związków fenoloftaleina barwi się na malinowo.

Podział wodorotlenków ze względu na rozpuszczalność w wodzie jest bardzo istotny. Wyróżniamy wodorotlenki rozpuszczalne (np. NaOH) oraz nierozpuszczalne (np. Cu(OH)₂). Ten podział wpływa również na sposoby ich otrzymywania.

Wodorotlenki rozpuszczalne możemy otrzymać dwoma głównymi metodami: w reakcji metalu z wodą $np. Ca + 2H₂O → Ca(OH$₂ + H₂↑) lub w reakcji tlenku metalu z wodą $np. CaO + H₂O → Ca(OH$₂). Natomiast wodorotlenki nierozpuszczalne najczęściej otrzymujemy w reakcji rozpuszczalnej soli z zasadą $np. CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH$₂↓ + 2NaCl).

💡 Ciekawostka: Wodorotlenek magnezu Mg$OH$₂ jest wyjątkiem - mimo że nie jest zasadą, można go otrzymać podobnie jak wodorotlenki rozpuszczalne, ale proces ten wymaga podwyższonej temperatury.

Otrzymywanie wodorotlenków - eksperymenty

Wodorotlenki można otrzymać na różne sposoby. Przyjrzyjmy się trzem praktycznym metodom, które pokażą ci, jak powstają te związki w laboratorium.

Otrzymywanie wodorotlenku sodu (NaOH) odbywa się w reakcji sodu z wodą. Podczas tego eksperymentu sód gwałtownie porusza się po powierzchni wody, a roztwór przyjmuje malinowe zabarwienie w obecności fenoloftaleiny. Równanie tej reakcji to: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑. Wodór uwalniany w tej reakcji spala się z charakterystycznym dźwiękiem!

Otrzymywanie wodorotlenku wapnia (Ca(OH)₂) to prostsza reakcja. Gdy tlenek wapnia $CaO$ reaguje z wodą, tworzy się wodorotlenek o charakterze zasadowym, co potwierdza malinowe zabarwienie fenoloftaleiny. Reakcja przebiega według równania: CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

Otrzymywanie wodorotlenku żelaza (III) to przykład trzeciej metody. Gdy do roztworu FeCl₃ dodamy NaOH, wytrąca się brunatny osad wodorotlenku żelaza$III$. Równanie tej reakcji to: FeCl₃ + 3NaOH → Fe$OH$₃↓ + 3NaCl lub jonowo: Fe³⁺ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃↓.

💡 Pamiętaj: Osad (↓) w równaniu reakcji oznacza, że powstająca substancja jest praktycznie nierozpuszczalna w wodzie i wytrąca się z roztworu.

Wodorotlenki a zasady

Czy wiesz, że nie każdy wodorotlenek jest zasadą? To częsty błąd popełniany przez uczniów. Zasady to tylko te wodorotlenki, które rozpuszczają się w wodzie i dysocjują, uwalniając jony OH⁻.

Do zasad zaliczamy wodorotlenki metali I i II grupy układu okresowego, z wyjątkiem Be$OH$₂ i Mg$OH$₂. Zasady należą do mocnych elektrolitów, co oznacza, że w roztworze wodnym ulegają praktycznie całkowitej dysocjacji, np.: NaOH → Na⁺ + OH⁻ oraz Ba$OH$₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻.

Moc zasad zmienia się w zależności od położenia metalu w układzie okresowym. W grupach moc zasad zwiększa się wraz ze wzrostem liczby atomowej metalu. Dzieje się tak, ponieważ im większy atom metalu, tym słabsze wiązanie metal-OH, co ułatwia dysocjację. Z kolei w okresach moc zasad maleje od lewej do prawej strony układu okresowego.

💡 Wskazówka: Podczas nauki wodorotlenków zwróć uwagę na różnicę między pojęciami "wodorotlenek" i "zasada" – to często pojawia się na sprawdzianach z chemii w klasie 8!

Reakcje wodorotlenków

Wodorotlenki wchodzą w różne reakcje chemiczne, które są podstawą wielu procesów przemysłowych i laboratoryjnych. Poznanie ich pomoże ci zrozumieć, dlaczego te związki są tak ważne.

Reakcja zobojętniania (neutralizacji) to klasyczna reakcja kwasu z wodorotlenkiem, w wyniku której powstaje sól i woda. Przykładowo: HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Ta reakcja jest podstawą wielu metod analitycznych w chemii.

Wodorotlenki reagują również z tlenkami kwasowymi, tworząc sól i wodę, np.: Ca$OH$₂ + N₂O₅ → Ca$NO₃$₂ + H₂O. Ponadto, zasady mogą reagować z solami metali ciężkich $jak ołów, miedź czy żelazo$, tworząc nową sól i wodorotlenek: 2NaOH + Pb$NO₃$₂ → 2NaNO₃ + Pb(OH)₂↓.

Niektóre wodorotlenki, np. Cu(OH)₂ czy AgOH, ulegają rozkładowi termicznemu pod wpływem wysokiej temperatury: Cu$OH$₂ → CuO + H₂O. Ciekawą reakcją jest też oddziaływanie zasad z niektórymi metalami, jak w przypadku glinu: 2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2Na$Al(OH)₄$ + 3H₂↑.

💡 Ciekawostka: Reakcja zobojętniania ma ogromne znaczenie praktyczne - neutralizujemy nią kwas żołądkowy przy zgadze, używając popularnych leków zawierających wodorotlenek magnezu lub glinu.

Wodorotlenki amfoteryczne i przegląd wodorotlenków

Wodorotlenki amfoteryczne to szczególna grupa związków, które potrafią reagować zarówno z mocnymi kwasami, jak i z mocnymi zasadami. Należą do nich m.in. Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃ czy Fe(OH)₃.

Doskonałym przykładem jest wodorotlenek glinu Al$OH$₃, który z kwasem solnym tworzy chlorek glinu: Al$OH$₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O, a z wodorotlenkiem sodu tworzy tetrahydroksoglinian sodu: Al$OH$₃ + NaOH → Na$Al(OH)₄$. Ta podwójna natura czyni wodorotlenki amfoteryczne wyjątkowymi.

Wśród ważnych przykładów wodorotlenków warto zapamiętać:

• NaOH $wodorotlenek sodu$ - biała substancja, silnie higroskopijny, dobrze rozpuszczalny w wodzie
• KOH $wodorotlenek potasu$ - biała substancja, higroskopijny, dobrze rozpuszczalny w wodzie
• Ca$OH$₂ $wodorotlenek wapnia$ - biała substancja, trudno rozpuszczalna w wodzie
• Cu$OH$₂ $wodorotlenek miedzi(II$) - charakterystyczny błękitny osad, praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, o właściwościach amfoterycznych
• Al$OH$₃ $wodorotlenek glinu$ - biały osad, praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, amfoteryczny

💡 Wskazówka: Podczas nauki wzorów i nazewnictwa wodorotlenków pamiętaj o wartościowości metalu - to ona decyduje o liczbie grup OH w cząsteczce!