Hydroxide là gì? Hidroxit lưỡng tính là gì? Tính chất hoá học?

1. Hydroxide là gì? 

Hydroxide là một ion mà gồm một nguyên tử hydro (H) và một nguyên tử oxi (O), được kết hợp với nhau thành một nhóm chức (-OH). Hydroxide ion thường có điện tích âm (hoặc anion), và nó có khả năng tham gia vào các phản ứng hóa học quan trọng, đặc biệt là trong các phản ứng kiềm (base) và phản ứng acid-base.

Một trong những ví dụ phổ biến của hydroxide ion là ion hidroxit, được biểu thị bằng biểu tượng OH-. Ion hidroxit có khả năng làm cho dung dịch trở nên kiềm, và nó là một phần quan trọng của các dung dịch kiềm mạnh như dung dịch hydroxide natri (NaOH) và dung dịch hydroxide kali (KOH).

Trong dung dịch nước, hydroxide ion có thể phản ứng với ion hydro (H+) để tạo ra nước (H2O) trong các phản ứng acid-base. Ví dụ, khi ion hydroxide (OH-) và ion hydro (H+) tương tác với nhau, chúng kết hợp thành phân tử nước theo phản ứng sau:

OH- + H+ → H2O

Phản ứng trên đại diện cho một phản ứng trung tính trong đó một ion kiềm (OH-) và một ion axit (H+) kết hợp để tạo ra nước, loại bỏ tính axit và kiềm của các chất tham gia ban đầu.

2. Hidroxit lưỡng tính là gì?

Hidroxit lưỡng tính (biprotic hydroxide) là một loại hidroxit có khả năng nhận hoặc nhả proton (H+) hai lần. Trong môi trường nước, hidroxit lưỡng tính có thể tham gia vào hai phản ứng acid-base, nhả hai ion proton (H+), và do đó nó có thể có hai độ kiềm khác nhau.

Ví dụ về hidroxit lưỡng tính phổ biến nhất là hydroxide sulphat (OH-) và hydroxide carbonat (CO3^2-).

– Hydroxide sulphat (OH-) tham gia hai phản ứng acid-base, giả sử phản ứng đầu tiên xảy ra như sau:

OH- + H+ → H2O

Sau phản ứng này, hidroxit sulphat sẽ có một ion proton nữa để nhả, dẫn đến phản ứng thứ hai:

OH- + H+ → H2O

– Hydroxide carbonat (CO3^2-) cũng tham gia hai phản ứng acid-base. Phản ứng đầu tiên giống như trên với hydroxide sulphat:

OH- + H+ → H2O

Sau đó, hydroxide carbonat cũng có một ion proton nữa để nhả:

CO3^2- + H+ → HCO3^-

Như vậy, hidroxit sulphat và hidroxit carbonat đều là hidroxit lưỡng tính, có khả năng nhả hai proton trong phản ứng acid-base. Điều này có ý nghĩa trong các phản ứng hóa học và cân nhắc pH của các dung dịch chứa chúng.

3. Một số hidroxit lưỡng tính:

Trong hóa học, để biểu hiện tính Hidroxit lưỡng tính của Zn(OH)₂ người ta sẽ viết công thức phân tử dưới dạng H₂ZnO₂.

Một số loại Hidroxit lưỡng tính thường gặp đó là: Zn(OH)₂, Al(OH)₃, Sn(OH)₂, Pb(OH)₂. Những loại Hidroxit lưỡng tính thường ít tan trong nước và có lực axit hoặc baze yếu.

Ví dụ: Al(OH)₃

– Phân li như một axit: Al(OH)₃ Al³⁺ + 3OH-

– Phân li như một baze: Al(OH)₃ Al₂O₃^3- + 3H⁺

4. Phân loại chất lưỡng tính:

Ta có thể phân loại chất lưỡng tính như sau:

H2O, oxit và hidroxit lưỡng tính như ZnO, Zn(OH)2, Al2O3, Al(OH)3, Cr2O3, Cr(OH)3…

Amoniaxxit, muối amoni của axit hữu cơ: R(COOH)x(NH2)y, RCOONH4,…

Anion gốc axit không mạnh vẫn còn khả năng tách H+ như HCO3-, HS-, HSO3-, H2PO4-, HPO4( 2-).

5. Tính chất hóa học của một số hợp chất chứa hidroxit:

5.1. Nhôm hidroxit:

Nhôm hidroxit Al(OH)3 là hợp chất hóa học được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng khoáng gibbsite. Đây là loại cấu trúc kim loại hidroxit điển hình có các dạng liên kết hydro được tạo nên từ nhiều lớp kép của các nhóm hidroxit với đa phần các ion nhôm chiếm tới 2/3 trong số các lỗ bát diện giữ hai lớp. Chính sự ra đời với nhiều nguồn gốc khác nhau như vậy nên nhôm hydroxit có tính chất lưỡng tính. Vừa mang tính chất của axit vừa mang tính chất của base.

Tính chất hóa học:

Hợp chất kém bền với nhiệt, nên khi đun nóng Al(OH)3 sẽ tạo Al2O3

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

Tác dụng với với axit mạnh

Al(OH)3 + 3 HCl → AlCl3 + 3 H20

Tác dụng với dung dịch có tính kiềm mạnh:

Al(OH)3 + KOH → 4KAlO3  + 2 H2O

Al(OH)3 + KOH → K(Al (OH)4 )

Al(OH)3 + NaOH → 2 H2O + NaAlO2

5.2. Canxi hidroxit:

Vôi tôi hay canxi hidroxit Ca(OH)2 trong điều kiện binh thường nó là chất rắn dạng bột màu trắng với điểm nóng chảy của Ca(OH)2 là khoảng 580 °C, chúng không có mùi và rất khó bắt cháy. Bột canxi hidroxit tan ít trong nước, tan nhiều trong dung dịch hữu cơ và vô vơ như Glyxerol, axit nhưng đối với rượu thì lại không thể tan được.

Vôi tôi bao gồm các dạng như:

Vôi sữa: đây là dung dịch Ca(OH)2 chưa lọc, có thể chứa vấn hạt canxi hidroxit rất mịn trong nước.

Nước vôi trong : đây là dung dịch Ca(OH)2 sau khi lọc bỏ cặn rắn sẽ thu được nước Ca(OH)2 trong suốt.

Tính chất hóa học:

Vôi tôi hay canxi hidroxit là một base tan có công thức phân tuẻ là Ca(OH)2 và khối lượng phân tử là 74,093 g / mol. Nó là dung dịch kiềm của một trong những oxit base mạnh và có tính base trung bình và mạnh.

Ca(OH)2 → Ca ( 2+ ) + 2 OH ( – )

Làm thay đổi màu sắc của các màu chỉ thị

Nhúng quỳ tìm vào dung dịch Ca(OH)2 sẽ khiến giấy quỳ chuyển sang màu xanh.

Nhỏ Ca(OH)2 vào dung dịch phenolpthalein sẽ khiến chúng từ không màu chuyển sang màu hồng.

Tác dụng với axit để tạo thành muối với nước

Ca(OH)2 + 2 HNO4 → Ca ( NO3 )2 + 2 H2O

Tác dụng với oxit axit để tạo thành muối và nước

3 Ca(OH)2 + P2O5 → Ca3(PO4)2 + 3 H20

Muối được tạo ra phụ thuộc vào tỷ lệ oxit axit trong phản ứng

Ví dụ: Với đioxit cacbon CO2

Nếu số mol oxit axit thấp hơn hoặc bằng 1 thì muối tạo thành là muối HCO3

2 CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2

Nếu số mol oxit axit lớn hơn hoặc bằng 2 thì muối được tạo thành là muối CO3 (2-)

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Nếu số mol oxit axit trong khoảng 1 đến 2 thì muối tạo thành là muối HCO3 ( – ) và CO3 ( 2- )

Tác dụng với dung dịch muối tạo thành muối mới và base mới

Ca(OH)2 + MgCl2 → Mg(OH)2 + CaCl2

Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 → CaCO3 + MgCO3 + 2 H2O

5.3 Natri hiđroxit:

6. Ứng dụng và cách điều chế của một số hợp chất chứa hidroxit:

6.1 Nhôm hidroxit:

Ứng dụng của nhôm hidroxit

Một là, Hợp chất này có tính ứng dụng cao trong đời sống:

Nguyên liệu để sản xuất các hợp chất nhôm khác

Được dùng trong sản xuất nhôm kim loại polyalumium clorua, nhôm sunfat, nhôm clorua, nhôm kích hoạt, zeolit, natri alimiat, nhôm nitrat.

Dùng trong một số ngành công nghiệp

Trong một số ngành công nghiệp sản xuất hiện nay, hợp chất này được sử dụng trong một ngành công nghiệp, cụ thể:

– Đây là thành phần không thể thiếu trong việc sản xuất gốm xứ

– Hợp chất này kết hợp với silica và các oxit để tạo độ deo, ngăn chặn sự kết tinh để hình thành thủy tinh.

– Trong sản xuất giấy, các gốc hydroxit kết hợp với nhau sẽ giúp cho giấy bền và đẹp hơn, bằng cách cho các hợp chất này cùng với muối ăn vao bột giấy. Nhôm clorua được tạo nên dưới sự ảnh hưởng của phản ứng trao đổi và bị thủy phân mạnh tạo nên hydroxit. Những sợi xenlulozo sẽ được liên kết bền bỉ với nhau nhờ hydroxit. Do đó khi viết sẽ không bị nhòe mực.

Hai là, Sử dụng trong ngành công nghiệp nhuộm và dệt

Sử dụng trong ngành công nghiệp nhựa, sản xuất bao bì, cao su và sơn. Nó được sử dụng tương tự như một chất độn chống cháy cho các ứng dụng polyme. Hợp chất này sẽ bị phân hủy hoàn toàn trong điều kiện nhiệt độ 180 °C. Nó cũng được xem là yếu tố chủ đạo trong việc hấp thụ lượng nhiệt lớn sinh ra trong các quá trình phản ứng.

Sử dụng trong dược phẩm với mục đích hỗ trợ, điều trị các bệnh về dạ dày, tăng axit, ợ chua hay trào ngược dạ dày…

Cách điều chế nhôm hidroxit

Để điều chế nhôm hidroxit, người ta thường cho kết tủa Al ( 3+ ), kết tủa AlO2. Phương trình hóa học điều chế hợp chất này như sau:

– Kết tủa ion Al ( 3+ )

Al ( 3+ ) + 3 OH ( – ) → Al(OH)3

Al ( 3+ ) + 3 NH3 + 3 H20 → Al (OH )3 + 3 NH4 ( + )

3 NaOH + AlCl3 → 3 NaCl + Al( OH )3

– Kết tủa AlO ( 2- )

AlO (  2- ) + CO2 + H2O → Al(OH)3 + HCO3 ( – )

ALO ( 2- ) + H ( + ) + H2O → Al(OH )3

NaAlO2 + CO2 + 2 H2O → Al(OH)3 + NaHCO3

6.2. Canxi hidroxit 

Ứng dụng của canxi hidroxit

Trong nông nghiệp

Được dùng để làm giảm, trung hòa độ pH, giúp khử phèn, khử chua đất trồng, đồng thời nó cũng là thành phần của một số hóa chất nông nghiệp, thuốc trừ sâu hại bệnh hại khác.

Sản xuất các loại thuốc polikar nhằm bảo quản rau, củ , quả tránh nấm mốc, thối nát.

Trong xây dựng

Là thành phần quan trọng để tạo nên hỗn hợp vữa, chất kết dính của các hàng gạch cũng như trát tường. Sở dĩ nó được dùng vì hỗn hợp vôi và nước khá dèo như hồ, khả năng kết dính rất tốt. Khi để ở ngoài không khí, chúng sẽ bị khô lại, tuy nhiên khá chậm ho hơi nước tồn tại trong không khí.

Trong công nghiệp

Dùng để trung hòa axit dư thừa trong công nghiệp thuộc da do hàm lượng axit có trong da không hề ít

Trong công nghiệp hóa chất:

– Sản xuất stearat canxi

– Sản xuất canxi clorua nhờ việc cho tác dụng với axit clorua

– Sản xuất canxi cacbonat dùng trong công nghiệp bằng việc cho canxi hidroxit phản ứng với đioxit cacbon

– Sản xuất đồng hidroxit nhờ việc cho tác dụng với CuCl2.

Trong công nghiệp dầu mỏ, vôi tôi được dùng để tạo ta các phụ gia cho dầu thô. Với lọc dầu chúng tạo kết tủa, từ đó có thể loại bỏ những tạp chất, làm sạch dầu để sản xuất ra dầu sạch, nguyên chất.

Trong công nghiệp thực phẩm dùng hóa chất xử lý nước thải từ các nhà máy sản xuất đồ uống như rượu hoặc không chức cồn vì nó làm kết tủa các chất bẩn, đồng thời canxi hidroxit cũng giúp cân bằng độ pH của nước.

Đối với những người Mỹ có nguồn gốc chính là châu Phi nó được dùng để thay thế cho NaOH natri hidroxit dùng trong một vài loại thuốc , hóa chất làm tóc.

Chế tạo clorua vôi dùng để tẩy trắng và khử trùng.

Trong y học

Ở dạng bột nhão, canxi hidroxit được dùng trong nha khoa, chất chống lại tác nhân gây sâu răng

Là thành phần của một số loại thuốc

Sản xuất một số loại thuốc thúc đẩy quá trình rụng lông.

Cách điều chế canxi hidroxit

Hòa tan canxi vào nước

Ca + H2O → Ca(OH)2

Sử dụng đất đèn CaS2 ( sản xuất trong công nghiệp ) trộn lẫn với nước với tỷ lệ thích hợp. Sản phẩm được tạo ra là actylen dùng trong hàn các vật liệu kim loại và vôi tôi.

CaS2 + 2 H2O → C2H2 + Ca(OH)2

Dùng đá vôi canxi cacbomat CaCO3 bỏ vào lò nung lên thành vôi sống canxi oxit CaO

CaCO3 + Q ( nhiệt lượng ) → CaO + CO2

Thả CaO vào nước ta được Ca(OH)2 hay còn được gọi là vôi dùng trong xây dựng để trộn lẫn với cát, xi măng, nước tạo thành hỗn hợp vữa làm chất kết dính.

Cao + H2O → Ca(OH)2.