Гидроксид-ион

Гидроксид-анион

Гидроксид-ион (гидроксид-анион, гидроксильный ион) — отрицательно заряженный ион гидроксила 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.

Ионные равновесия в газовой фазе

В газовой фазе имеет место равновесная реакция

$OH^{-}{\rightleftarrows}OH + \overline{e},$

Характеризующая термическую устойчивость гидроксид-иона.

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

Электролитическая диссоциация оснований

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

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

$Ba(OH)_2{\rightleftarrows} Ba^{2+}+2OH^-$

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

Электролитическая диссоциация оснований характеризуется константой диссоциации в водных растворах (Кв)^[3]:

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

$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O,$

Которая представляется на ионном уровне:

$Na^+ + OH^- + H^+ + Cl^- = Na^+ + Cl^- + H_2O |$ $H^+ + OH^- = H_2O$

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 свойста 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 биомолекулярного нуклеофильного замещения. Например, атом кислорода гидроксид-иона донирует пару электронов на связывание с атомом углерода в молекуле бромэтана:

Типовые реакции нуклеофильного замещения:

$R-X + HO^- \rightarrow R-OH + X^-$ (Образование спиртов)

$R-CX_2-R^' + 2HO^- \rightarrow R-CO-R^' + 2X^-$ (Образование кетонов)

$R-CHX_2 + 2HO^- \rightarrow R-CHO + 2X^-$ (Образование альдегидов)

$R-CX_3 + 3HO^- \rightarrow R-COOH + 3X^- + H_2O$ (Образование кислот)

$R-COOR^' + HO^- \rightarrow R-COO^- + R^'OH$ (Омыление сложных эфиров)

Примечания

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

См.также

• Нуклеофильное замещение
• Нуклеофил

Источники

• Химическая энциклопедия под ред. И.Л. Кнунянца. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1.