Гидроксид-ион

Гидроксид-ион (гидроксид-анион, гидроксильный ион) — отрицательно заряженный ион гидроксида OH⁻.

Гидроксид-ион
Общие
Хим. формула	HO⁻
Классификация
Номер CAS	14280-30-9
PubChem	961
ChemSpider	936
ChEBI	16234
DrugBank	DBDB14522
SMILES
[OH-]
InChI
InChI=1S/H2O/h1H2/p-1
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

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, характеризующая термическую устойчивость гидроксид-иона

${\displaystyle {\mathsf {OH^{-}\rightarrow OH+e^{-}}}}$

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:

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

${\displaystyle {\mathsf {Ba(OH)_{2}\rightleftarrows Ba^{2+}+2OH^{-}}}}$

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

Электролитическая диссоциация оснований характеризуется константой диссоциации в водных растворах К_B^[3]:

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

${\displaystyle {\mathsf {NaOH+HCl\rightarrow NaCl+H_{2}O}}}$

или в ионном виде:

${\displaystyle {\mathsf {OH^{-}+H^{+}\rightarrow H_{2}O}}}$

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

Типичные реакции нуклеофильного замещения:

• Образование спиртов из галогенуглеводородов:

${\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{5}Br+OH^{-}\rightarrow C_{2}H_{5}OH+Br^{-}}}}$

• Образование кетонов:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}CBr_{2}CH_{3}+2OH^{-}\rightarrow (CH_{3})_{2}O+2Br^{-}+H_{2}O}}}$

• Образование карбоновых кислот:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}CCl_{3}+3OH^{-}\rightarrow CH_{3}COOH+3Cl^{-}+H_{2}O}}}$

• Омыление сложных эфиров:

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}COOC_{2}H_{5}+OH^{-}\rightarrow CH_{3}COO^{-}+C_{2}H_{5}OH}}}$

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.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.