Grup hidroxi

Structura ionului hidroxid

Gruparea hidroxil ( gruparea hidroxil sau hidroxil conform nomenclaturii IUPAC , sau în mod necorespunzător hidroxil sau hidroxi ) este o grupă funcțională cu formula -OH caracteristică hidroxizilor , alcoolilor și fenolilor , dar prezentă și în grupa acidului carboxilic (-COOH).

Anionul corespunzător, numit ion hidroxid sau ion hidroxil , are o formulă chimică ${\ce {OH-}}$ ${\ displaystyle {\ ce {OH-}}}$ ${\ displaystyle {\ ce {OH-}}}$ și este responsabil pentru basicitate, atât conform definiției acum depășite a lui Arrhenius , cât și conform teoriei mai moderne Brønsted-Lowry a substanțelor chimice, dotată cu proprietăți acide / bazice.

Ionul hidroxid este alcătuit dintr-un atom de oxigen și un atom de hidrogen , prin urmare derivă dintr-o moleculă de H ₂ O lipsită de un ion hidrogen H ⁺ .

Hidroxilul ca grup funcțional

În compuși anorganici

Gruparea hidroxil este prezentă în orice soluție al cărei solut este un hidroxid și, de asemenea, în rețelele cristaline ale hidroxizilor ionici.

Grupul hidroxid este grupul care caracterizează atât bazele puternice, cât și cele slabe: exemplele principale sunt hidroxidul de sodiu ( Na OH) și hidroxidul de potasiu ( K OH). În soluție, aceste baze puternice se găsesc complet disociate în cationii și anionii hidroxid ai acestora , care dau basicitatea soluției. Cu toate acestea, chiar și bazele slabe sau sărurile slab solubile dau naștere la formarea ionilor hidroxid.

Acizii pot avea, de asemenea, una sau mai multe grupări hidroxid, dar acești compuși, mai degrabă decât eliberând OH ^- , rețin oxigenul care își împarte legătura cu hidrogenul, eliberând astfel ionul hidroxoniu caracteristic, simplificat la H ⁺ . De exemplu, acidul azotic _HNO3 are numai o grupare -OH disociabila și , prin urmare , se numește „monoprotic“, în timp ce acidul sulfuric H ₂ SO ₄ are două grupări -OH disociabile și , prin urmare , constituie un acid „diprotic“; singurul acid „triprotic” semnificativ este acidul fosforic H ₃ PO ₄ .

În compușii organici

În compușii organici gruparea hidroxil este un radical (• OH) și este conținută în compuși precum alcooli sau fenoli (dacă este aromatic cu gruparea hidroxil legată de un carbon al inelului). Cei mai simpli alcooli au formula C _n H _{2n + 1} -OH. Figura de mai jos prezintă formulele structurale generice ale alcoolilor primari, secundari și terțiari (care diferă prin numărul de grupe de hidrocarburi prezente):

De asemenea, vorbim de dioli , trioli și polioli pentru a indica compuși organici care conțin două, trei sau multe grupări hidroxil .

Un diol ( 2,5-hexanediol ).

Gruparea hidroxil este un grup reactiv foarte special, deoarece poate efectua atât acid de disociere , care disocierea de bază :

prima (disocierea acidului ) implică eliminarea H ⁺ cu formarea compușilor numiți alcoolați sau alcoxizi atunci când un metal este substituit cu hidrogen;
a doua (disocierea de bază ) vede formarea unei carbocații , deoarece gruparea hidroxil este încărcată negativ .

Ioni hidroxid și basicitate

Ionul hidroxid este utilizat în chimie pentru a calcula pOH al unei soluții (egal cu 14- pH ). Procedura este identică cu cea pentru calcularea pH - ului : calculăm logaritmul negativ zecimal (adică co-logaritmul) concentrației de ioni OH ^- în cadrul soluției. Într-un limbaj mai pur matematic :

pOH=-\log(OH^{-})

{\ displaystyle pOH = - \ log (OH ^ {-})}

{\ displaystyle pOH = - \ log (OH ^ {-})}

De exemplu, dacă într - o soluție dată concentrația de OH ^- ioni este

1\cdot 10^{-5}

{\ displaystyle 1 \ cdot 10 ^ {- 5}}

{\ displaystyle 1 \ cdot 10 ^ {- 5}}

nu facem altceva decât să calculăm logaritmul zecimal negativ, adică

pOH=-\log(1\cdot 10^{-5})=5

{\ displaystyle pOH = - \ log (1 \ cdot 10 ^ {- 5}) = 5}

{\ displaystyle pOH = - \ log (1 \ cdot 10 ^ {- 5}) = 5}

Prin urmare, pOH al soluției examinate corespunde cu 5 , care este echivalent cu un pH de 9 (14 - 5 = 9).

Anionul hidroxid este componenta principală a hidroxizilor ; de fapt aceste substanțe sunt întotdeauna formate dintr-un ion pozitiv (monoatomic sau poliatomic) și de OH ^- . Din acest motiv, toți hidroxizii sunt baze și, în special, cele care au primele metale alcaline și alcalino-pământoase, deoarece cationii sunt baze puternice (cu ioni solvați în soluție):

NaOH → adăugare de _H2O _(l) → Na ⁺ _(aq) + OH ^- _(aq)

Cu toate acestea, nu din acest motiv, toate bazele sunt hidroxizi: există de fapt unele, cum ar fi amoniacul ( baza Lewis ), cărora le lipsește complet oxigenul (unul dintre atomii constitutivi ai ionului hidroxid), dar care au totuși caracter bazic deoarece sunt capabili să îndepărteze un ion H ⁺ din apă (sau alte substanțe acide):

NH ₃ _(aq) + H ₂ O _(l) ⇄ NH ₄ ⁺ _(aq) + OH ^- _(aq)

Evident, însă, concentrația de ioni hidroxid în primul caz este mult mai mare decât în al doilea (deoarece prima reacție are un echilibru deplasat complet către produse); prin urmare, elementalitatea sa va fi, de asemenea, mai mare, în timp ce pOH este mai mic, deoarece acestea depind de valoarea menționată anterior, care poate fi exprimată și ca [OH ^- ]. PH - ul său, pe de altă parte, va fi mai mare.

Radical hidroxil

Același subiect în detaliu: radical hidroxil .

Radicalul hidroxil, • OH, este echivalent cu forma neutră a ionului hidroxid (în practică cu 1 electron mai puțin). Radicalii hidroxil sunt foarte reactivi și, prin urmare, au un timp de înjumătățire foarte scurt, deși joacă un rol fundamental în chimia radicală.