Wodorotlenki są to związki zbudowane z kationu metalu i grupy wodorotlenowej (OH^-). Można je przedstawić wzorem ogólnym: M(OH)_n. M oznacza metal, OH grupę wodorotlenową, a n - ilość grup wodorotlenowych. Ilość grup wodorotlenowych zawsze jest zależna od wartościowości metalu związanego z grupą wodorotlenową. Np. jeśli metal ma wartościowość 2, to wodorotlenek zawiera 2 grupy OH (wartościwość grupy OH jest równa 1).

Wodorotlenki są ciałami stałymi o budowie krystalicznej. Wiele ich cech jest podobnych do cech soli (wysokie temperatury topnienia i wrzenia, budowa krystaliczna itp.).Wszystkie wodorotlenki są trudno rozpuszczalne w wodzie, z wyjątkiem wodorotlenków metali I i II grupy układu okresowego (litowców i berylowców). Roztwory rozpuszczalnych wodorotlenków w wodzie przewodzą prad elektryczny (są zatem elektrolitami), barwią papierek lakmusowy na niebiesko, oranż metylowy na pomarńczowo lub żółto (zależy od stężenia), a fenoloftaleinę na fioletowo. Wodorotlenki litowców są silnie higroskopijne - pochłaniają wilgoć z powietrza. Wygląda to, jakby z czasem się rozpływały. Zdecydowana większość wodorotlenków (także nierozpuszczalnych) reaguje z kwasami, tworząc odpowiednie sole. Silne ogrzewanie niektórych wodorotlenków powoduje ich rozkład na tlenek metalu i wodę:

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

Roztwory wodorotlenków alkalicznych silnie atakują szkło, wymywając z niego składniki kwasowe (tlenek boru, tlenek krzemu itp.):

2 NaOH + SiO₂ → Na₂SiO₃ + H₂O

Szczególnie narażone są kolby zamykane szlifowanymi korkami - przechowywanie w nich zasad bardzo często prowadzi do tzw. zapieczenia szlifu, czyli trwałego połączenia kolby ze szklanym korkiem. Mocno zapieczona kolba nadaje się tylko do wyrzucenia (ew. stłuczenia w celu wydostania z niej odczynnika). Z tego powodu roztwory wodorotlenków należy przechowywać wyłącznie w naczyniach z tworzyw sztucznych, np. polietylenu. Naczynia takie są całkowicie odporne na działanie zasad. Przy sporządzaniu mianowanego roztworu wodorotlenku za pomocą kolby miarowej trzeba gotowy roztwór przelać do plastikowego zakręcanego naczynia, a kolbę przepłukać wodą, zwracając szczególną uwagę na szlif.

Przykładowe metody otrzymywania wodorotlenków

tlenek metalu + woda → zasada

MgO + H₂O → Mg(OH)₂

metal aktywny + woda → zasada

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂↑

sól + mocna zasada → słaba zasada + inna sól

FeCl₃+ 3 KOH → Fe(OH)₃ + 3 KCl

Dysocjacja wodorotlenków

Wodorotlenki pod wpływem wody dysocjują na kationy metalu i aniony wodorotlenowe. Ładunek jonu metalu jest równy jego wartościowości. Ładunek grupy OH jest równy -1.

KOH → K⁺ + OH^-
Mg(OH)₂ → Mg²⁺ + 2 OH^-
Fe(OH)₃ → Fe^3- + 3 OH^-

Wodorotlenki a zasady

Wodorotlenki dobrze rozpuszczalne w wodzie są zasadami, tzn. związkami, które podnoszą stężenie jonów OH^- w wodzie. Wodorotlenki metali ciężkich, np. Fe(OH)₃, nie są zasadami z powodu swojej słabej rozpuszczalności w wodzie. Istnieją także zasady, które nie są wodorotlenkami. Przykładem takiego związku jest amoniak - NH₃. Reaguje on z wodą, tworząc jony wodorotlenowe, mimo że nie jest wodorotlenkiem:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-

Istnieją także wodorotlenki nie zawierające kationu metalu. Do takich należy np. wodorotlenek tetrametyloamoniowy, N(CH₃)₄OH, dobrze rozpuszczalny w wodzie i dysocjujący podobnie jak wodorotlenki metali. Ma on podobną moc do wodorotlenków sodu i potasu.

Zastosowanie

Wodorotlenki metali alkalicznych mają szerokie zastosowanie w przemyśle - jako środki wiążące kwasy, jako substraty do produkcji sody, nawozów sztucznych, w przemysłowej syntezie związków organicznych. Wodorotlenek wapnia - tzw. wapno gaszone - ma duże zastosowanie w budownictwie. Wodorotlenki metali ciężkich mają ograniczone zastosowanie, np. wytrąca się je jako osady przy analizie niektórych metali. Są też niekiedy produktami pośrednimi oczyszczania rudy metalu.

Silne, nierozpuszczalne wodorotlenki organiczne typu NR₄OH (R oznacza dużą grupę atomów węgla), nazywane anionitami, są stosowane do oczyszczania wody. Jony OH^- z anionitu są wymieniane na aniony kwasów, które znajdują się jako zanieczyszczenia w wodzie, np.

NR₄OH + NO₃^- → NR₄NO₃ + OH^-

W połączeniu z kationitem wymieniającym kationy metali, np. wapnia, magnezu itp. na jony wodoru, niemal wszystkie jony zostają wymienione na kationy wodoru i aniony wodorotlenowe, które tworzą wodę. Dodatkowo wodę filtruje się wstępnie z użyciem węgla aktywnego, by usunąć substancje organiczne. Otrzymana woda ma czystość dobrej wody destylowanej. Po pewnym czasie kationit ulega dezaktywacji ze względu na związane aniony kwasów. Regeneruje się go wtedy roztworem mocnej zasady, np. NaOH.

NR₄NO₃ + OH^- → NR₄OH + NO₃^-

Bezpieczeństwo

Dobrze rozpuszczalne wodorotlenki są silnie żrące (np. NaOH), dlatego należy pracować z nimi bardzo ostrożnie. Przy powstawaniu wodorotlenków, należy nosić okulary i rękawice ochronne. Podczas reakcji metali aktywnych z wodą (np. sodu, potasu) wydziela się dużo ciepła. Istnieje też ryzyko zapalenia się wodoru pod wpływem ciepła reakcji. Oparzenie silną zasadą należy przemywać bieżącą wodą przez ok. 10 minut w celu dokładnego wypłukania. W przypadku dostania się zasady do oka należy je przemyć dużą ilością wody i natychmiast skontaktować się z lekarzem.

Artykuł napisali:
MaLuTkI i Tweenk