¿El Fe (OH) 2 es soluble en álcalis?

Como dijiste Acabo de comenzar la química inorgánica en la escuela, te doy una idea más simple:

Simplemente, un ion metálico complejo tiene un ion metálico en su centro con varias otras moléculas ( p. ej. , $ \ ce {H2O} $ ) o iones ( p. ej. , $ \ ce {CN -} $ ) que lo rodea. Cuando empiece a aprender iones complejos (o moléculas), debe aprender por qué los iones complejos del tipo $ \ ce {[M (H2O) 6] ^ n +} $ (iones hexaaqua) son ácidos. Por ejemplo, $ \ ce {[Fe (H2O) 6] ^ 2 +} $ , $ \ ce {[Fe (H2O) 6] ^ 3 +} $ , $ \ ce {[Cu (H2O) 6] ^ 2 +} $ , $ \ ce {[Co (H2O) 6] ^ 2 +} $ , $ \ ce {[Ni (H2O) 6] ^ 2 +} $ , $ \ ce {[V (H2O) 6] ^ 2 +} $ , etc. Lo primero que debe saber es las soluciones de iones hexaaqua con concentraciones iguales tienen un rango variable de acidez (pH de la solución), que depende mucho del tipo de carga del metal, radio iónico, etc. Ver el siguiente gráfico extraído de la página web, Iones metálicos complejos: la acidez de los iones hexaaqua .

Tomemos el hexaaquairon (III), $ \ ce {[Fe (H2O) 6] ^ 3 +} $ como ion complejo típico. La estructura del ion (octaédrico) se da en el diagrama A a continuación y se da una explicación de su acidez en el diagrama B (De Iones metálicos complejos: la acidez de los iones hexaaqua ):

Esta explicación se da al visualizar que la carga 3+ del ion se encuentra completamente en $ \ ce {Fe} $ en el centro. Cuando uno de los pares solitarios en el $ \ ce {O} $ de cada $ \ ce {H2O} $ forman un enlace de coordenadas con el hierro, se puede visualizar que estos pares solitarios se acercan a $ \ ce {Fe} $ . Eso tiene un efecto en los electrones en todos los enlaces $ \ ce {OH} $ dentro del complejo (imagina todos los $ \ ce Los átomos {O} $ tienen cargas positivas parciales debido a este movimiento de electrones). Los electrones de los enlaces $ \ ce {O-H} $ , a su vez, son atraídos hacia el oxígeno incluso más de lo habitual debido a esto. Eso deja cada núcleo $ \ ce {H} $ más expuesto de lo normal (en comparación con el de $ \ ce {H2O} $ moléculas en la solución). El efecto general es que cada uno de los átomos de $ \ ce {H} $ es más positivo que en las moléculas de agua ordinarias. Por lo tanto, la carga 3+ ya no se encuentra completamente en $ \ ce {Fe} $ , sino que se extiende por todo el ion, gran parte de él en los átomos de hidrógeno de agua coordinada.

Los átomos $ \ ce {H} $ adjuntos a $ \ ce {H2O} $ son lo suficientemente positivos como para actuar como ácido de Brønsted y pueden eliminarse en una reacción ácido-base que implica moléculas $ \ ce {H2O} $ en el solución de acuerdo con la siguiente secuencia de ecuaciones que ilustran las tres primeras etapas del proceso: $$ \ ce {[Fe (H2O) 6] ^ 3 + + H2O < = > [Fe (H2O) 5 (OH)] ^ 2+ + H3O +} \\\ ce {Fe (H2O) 5 (OH)] ^ 2+ + H2O < = > [Fe (H2O) 4 (OH) 4] ^ + + H3O +} \\\ ce { Fe (H2O) 4 (OH) 2] ^ + + H2O < = > [Fe (H2O) 3 (OH) 3] + H3O +} $$

Como puede ver, el proceso termina con un complejo sin cargo después de la tercera etapa. Este complejo se describe como un Complejo Neutral . Debido a que no tiene carga, por lo tanto, no se disuelve en agua en ningún grado y se precipitará a medida que se forma. Vea el diagrama a continuación para ver una ilustración en color de la reacción de $ \ ce {[NaOH} $ con $ \ ce {[Fe (H2O) 6] ^ 2 +} $ y $ \ ce {[Fe (H2O) 6] ^ 3 +} $ , respectivamente.

Esta es una pregunta bastante interesante. En primer lugar, tiene razón, si alguna vez vio un $ \ ce {Fe ^ 3 +} $ solución que no era un complejo acuático puro, pero más probable $ \ ce {[Fe (H2O) 5 (OH)] ^ 2 -} $ . $ \ ce {[Fe (H2O) 6] ^ 3 +} $ por ejemplo, como se forma en conc. $ \ ce {HNO3} $ o $ \ ce {HClO4} $ es en realidad algo morado. A estos compuestos los llamamos ácidos catiónicos. Por tanto, los complejos acuáticos actuarán como ácidos y se desprotonarán en el agua. Para su ejemplo de $ \ ce {Fe ^ 2 +} $ , es más o menos lo mismo. A menudo leo en informes de estudiantes que, si, por ejemplo, un complejo hexaqua es tratados con una base que el $ \ ce {OH ^ -} $ cambiaría por un ligando de agua. Muchos concluyeron que $ \ ce {OH ^ -} $ tenía que ser el ligando más fuerte en la serie espectroquímica. Esto, por supuesto, es incorrecto y no está relacionado entre sí aquí. Lo que es mucho más lógico, al menos para mí es, que por coordinación el agua se acerca al centro de metal altamente cargado. Pero eso significa que hay una repulsión del $ \ ce {H} $ en $ \ ce {H2O} $ y el centro de metal, ya que ambos tienen una carga positiva (formal). Esto hace que sea mucho más fácil desprotonarse por una base.

Pero ¿Por qué esto se detiene en algunos puntos? Me hice la misma pregunta para el ejemplo de $ \ ce {B eO} $ reacciona con $ \ ce {OH ^ -} $ para formar $ \ ce {[Be (OH) 4] ^ 2 -} $ . ¿Por qué el óxido de berilio anfótero forma un berrylate mientras que $ \ ce {MgO} $ a $ \ ce {BaO} $ ¿no muestra esta habilidad? Me tomó bastante tiempo encontrar una respuesta a esto. Hay una ecuación de Cartledge que intenta describir este fenómeno:

$$ \ ce {Φ = z / r} $$

Donde Φ es el potencial iónico, z la carga y r el radio. Si $ \ ce {Φ ^ {1/2}} $ es menor que 2.2, el ion se considera básico, por encima de 3.2 se considera ácido. En el en el medio, se considera anfótero. ¿Qué significa eso? Parece que hay una relación entre el radio y la carga. Los iones pequeños y muy cargados parecen polarizar tanto las moléculas de agua circundantes que pierden rápidamente un protón.

En tu caso, no estamos hablando específicamente de óxidos pero supongo que debería estar pasando algo similar. La alta carga en el metal y el hecho de que $ \ ce {Fe} $ ya está en el medio de la fila d donde los radios atómicos disminuyen a lo largo de la fila deberían ser lo suficiente como para causar aún más desprotonación, esta vez quizás no de las moléculas de agua circundantes como en el caso de $ \ ce {BeO} $ , sino de las que ya están ligadas a el centro de metal. En algún momento requerirá ayuda adicional que ocurre cuando se aumenta el pH. Y, de hecho, para $ \ ce {Fe ^ 2 +} $ un $ \ ce {Na4 [Fe (OH) 6 ]} $ parece existir.

Supongo que la comparación con $ \ ce {BeO} $ quizás sea un poco descabellada, pero sería un ejemplo real en el que Puede ver cómo la relación de carga a radio actúa sobre la forma en que se forman los hidroxocomplejos solubles.

Comentarios

• ¿Puede dar una referencia, además de problemas de libros de texto que a menudo inventan cosas, por $ \ ce {Na4Fe (OH) 6} $?
• Buena pregunta. Se menciona en el Riedel – Anorganische Chemie y la nueva edición del antiguo Holleman Wiberg para existir. Pero revisaré el Gmelin en el hierro más tarde.