|
 |
|
Poštovani,
Obraćam Vam se zbog hidrolize soli budući da sam često zbunjena različitim prikazima reakcija hidrolize kod metalnih kationa. Uzet ću kao primjer kiselu sol AlCl3(aq):
Naime, primijetila sam da se često reakcije hidrolize metalnih kationa prikazuju na sljedeće načine:
1) Al3+ + H2O--> [Al(OH)]2+ + H+
Može li se ikojom logikom objasniti što se tu točno zbiva osim da se vidi nekakvo „naštimavanje“ da nastaju vodikovi ioni (protoni) zbog kojeg otopina aluminijeve soli reagira kiselo? Zbilja mi ovakav prikaz nema nikakvog smisla (možda griješim).
2) Negdje piše prethodno navedena reakcija na način da se kao produkt navodi hidroksid:
Al3+ + H2O --> Al(OH)3 + 3H+ ,
što mi opet ništa puno ne govori pa me zanima koliko su takvi prikazi prethodno navedenih reakcija uopće ispravni?
3) Ovakav prikaz mi ipak već nešto govori (osim što se očito mora znati napamet koordinirani broj molekula vode, a ostalo se može nekakvom logikom objasniti):
[Al(H2O)6]3+ + H2O--> [Al(H2O)5OH]2+ + H3O+
- tu se dakle jasno vidi da koordinirana molekula vode daje proton slobodnoj molekuli vode (jake odbojne sile između Al3+ i protona) pri čemu dolazi do porasta konc. H3O+ iona, što znači da takva otopina reagira kiselo.
Proučavanjem tih reakcija na razno-raznim stranicama pročitala sam da se hidroliza ponekad zbiva do nastanka hidroksida, a uočila sam i sljedeću jednadžbu koja me jako zbunila jer iz nje se također vidi da nastaje hidroksid:
AlCl3 + H2O--> Al(OH)3+ HCl
Isto tako i MgCl2: MgCl2+ 2H2O--> Mg(OH)2 + 2HCl
Zbilja sad ne znam da li tu hidroksid nastaje ili se to samo hoće pojednostaviti?
Ukoliko je najbolje hidrolizu prikazati uz pomoć određenog akva kompleksa ne razumijem kako znati kolilko metalni ion koordinira molekula vode?
U udžbeniku je prikazan primjer s tim alumijevim kopleksom, a mene sad zanima kakva je situacija npr. kod hidrolize Cu2+ iona- da li taj Cu2+ ion koordinira 4 molekule vode ili 6 jer pročitala sam da Cu može vezati i 4 i 6 liganda?
Probala sam si pomoći na način da sam to povezala s elektronskom konfiguracijom:
Al3+ kation sadrži ukupno 10 elektrona, a doniranjem elektrona od strane liganda počet će popunjavati iduću ljusku- treća ljuska i to na sljedeći način: molekule vode mu doniraju svojih 12 elektrona čime će popunit jednu s, tri p i dvije d orbitale te 3 ljuske, a zatim će 3 kloridna iona
donirati svoje nevezne elektronske parove u preostale tri d orbitale čime će ta treća ljuska biti kopletno popunjena, pa mi tu jedino prtethodno navedeni način govori zašto Al3+ kation veže baš 6 molekula vode ako sam uopće na dobrom putu?
Mora li suma svih elektrona koje doniraju ligandi i koji ima centralni ion mora odgovarati ukupnom broju elektrona koje sadrži neki plemeniti plin jer u ovom slučaju to se ne podudara budući da je ukupan broj elektrona 28.
Unaprijed se zahvaljujem na pojašnjenju i srdačno Vas pozdravljam!
|
|
Ime i prezime:
Mirjana Vrdoljak
|
 |
 |
Krenuo bih od toga da metalni kationi ne hidroliziraju, baš kao što općenito ne hidroliziraju ni soli slabih kiselina ili baza. Iznimke su soli poput aluminijevog sulfida, koje s vodom stvarno reagiraju dajući druge tvari, u spomenutom slučaju aluminijev hidroksid i sumporovodik. Kod hidroliza se tvari u reakciji s vodom raspadaju na (obično jednostavnije) tvari, dok se za kiselinsko-bazne reakcije ionâ u vodenim otopinama može reći jedino upravo to, da su kiselinsko bazne, odnosno da se (hidratirani) ioni ponašaju kao kiseline ili baze. Brojne primjere toga što jest i što nije hidroliza možete, zajedno s komentarima, naći među ovim odgovorima.
Metalni kationi uvijek su hidratirani u vodenim otopinama, a broj molekula vode oko njih najviše ovisi o veličini kationa. Međutim, broj molekula vode koordiniranih na kation ne varira samo od kationa do kationa, nego se često u istoj vodenoj otopini može naći istovrsnih kationa koji su koordinirani različitim brojem molekula vode. K tomu, različite tehnike određivanja koordinacijskog broja često će dati različite rezultate, tako da za neke katione nije sigurno kako su točno hidratirani u vodenim otopinama. Dok je za većinu prijelaznih metala koordinacijski broj manje ili više pouzdano šest (tu je brojku najbolje upamtiti kao standard, a uz nju iznimke poput četiri za srebro ili sedam za skandij), za bakar je još uvijek nesigurno ima li oko sebe pet ili šest molekula vode.
Zbog toga kemijske jednadžbe za kiselinsko-bazne reakcije metalnih kationa ponekad ni ne mogu biti ništa osim približnih ili pojednostavljenih opisa manje ili više složenije stvarnosti. To zapravo vrijedi i za kemijske jednadžbe općenito. U njima se često opisuje samo ono što nam je bitno, i to na takav način da bitni detalji budu jasno vidljivi.
Prema tome, jednadžba kojom bismo prikazali da se npr. aluminijev kation u vodi ponaša kao kiselina najbolje bi izgledala ovako:
[Al(H2O)6]3+(aq) + H2O(l) ⇄ [Al(H2O)5(OH)]2+(aq) + H3O+(aq)
Slično se i kiselost bakrovog(II) kationa može prikazati jednadžbom:
[Cu(H2O)6]2+(aq) + H2O(l) ⇄ [Cu(H2O)5(OH)]+(aq) + H3O+(aq)
ili:
[Cu(H2O)5]2+(aq) + H2O(l) ⇄ [Cu(H2O)4(OH)]+(aq) + H3O+(aq)
"Izbacivanje" koordiniranih molekula vode iz formule kationa:
Al3+(aq) + 2 H2O(l) ⇄ [Al(OH)]2+(aq) + H3O+(aq)
ne bih nazvao striktno pogrešnim, ali ušteda prostora koja se time ostvari ne pravda izostavljanje nečega što jest prisutno i što jest bitno za ponašanje kationa. K tomu, takva jednadžba stvara dojam da se dehidronira neka nasumična, a ne koordinirana molekula vode. Stvarnost je, međutim, takva da upravo koordinacija potiče dehidroniranje, samo ne zbog odbijanja kationa i hidrona, nego jer kation navlači na sebe elektrone iz molekule vode, što vodi polarizaciji veze kisik-vodik, odnosno stvaranju pozitivnog naboja na vodikovim atomima. A to čini hidron lakše otcjepljivim.
Jednadžbe u kojima nastaju hidroksidi ukratko su pogrešne. Izuzeci su one reakcije u kojima soli stvarno hidroliziraju, s tim da u određenim uvjetima mogu nastati i oksidi.
Za pokušaje dedukcije "pravog" broja molekula vode oko nekog hidratiranog kationa koji polaze od elektronskih konfiguracija ukratko bih rekao da su neisplativi.
I još jedna mala opaska za kraj. Aluminijev klorid jest sol koja se ponaša kiselo, ali nije kisela sol. Taj je termin, naime, rezerviran za soli u kojima polazna kiselina nije potpuno dehidronirana. Kisele su soli, dakle, hidrogensulfati, dihidrogenfosfati, hidrogenkarbonati i slično. Ponešto ironično, kisele soli u vodenim se otopinama mogu ponašati čak i kao baze.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
i.cvrtila@rug.nl
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
