私は学校で無機化学を始めたばかりで、金属アクアイオンとそれらが水中でどのように反応するかについて学びました。 $ \ ce {[Fe（H2O）6] ^ 2 +} $ が水中で $を失うことで反応することを学びました\ ce {H +} $ は、ブレンステッド-ローリー酸として作用し、 $ \ ce {H +} $ イオンを生成します。この反応により、 $ \ ce {Fe ^ 2 +} $ などの金属を $と反応させることでテストできます。 \ ce {NaOH} $ 。これは、 $ \ ce {OH-} $ イオンが $ \ ce {H +} $ イオンが生成され、平衡を右に押して不溶性の沈殿物を形成します。私の質問は、なぜ反応がそこで止まるのかということです。 $ \ ce {[Fe（OH）2（H2O）4]} $ が形成されると反応が停止します。これは不溶性の沈殿物ですが、なぜ形成され続けないのですか？ $ \ ce {[Fe（H2O）3（OH）3]-} $ そして再び溶解しますか？
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あなたが言ったので学校で無機化学を始めたばかりですが、簡単な洞察を提供します。
単純に、複雑な金属イオンの中心には他の多くの分子と一緒に金属イオンがあります（例 、 $ \ ce {H2O} $ ）またはイオン（ eg 、 $ \ ce {CN -} $ ）それを取り巻く。複雑なイオン（または分子）の学習を開始するときは、タイプ $ \ ce {[M（H2O）6] ^ n +} $ （ヘキサアクアイオン）は酸性です。例としては、 $ \ 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 +} $ など。最初に知っておく必要があるのは等しい濃度のヘキサアクアイオンの溶液は、酸性度（溶液のpH）の範囲が異なり、金属の電荷の種類、イオン半径などに大きく依存します。Webページから抽出した次のグラフ複雑な金属イオン-ヘキサアクアイオンの酸性度。
ヘキサアクアアイアン（III）、 $ \ ce {[Fe（H2O）6] ^典型的な複合イオンとして3 +} $ 。イオン（八面体）の構造を下の図 A に示し、その酸性度の説明を図に示します。 B （複雑な金属イオンから-ヘキサアクアイオンの酸性度）：
この説明は、イオンの3+電荷が完全に中央の $ \ ce {Fe} $ にあることを視覚化することによって与えられます。各 $ \ ce {H2O} $ spanの $ \ ce {O} $ の孤立電子対の1つ>鉄と配位結合を形成すると、これらの孤立電子対が $ \ ce {Fe} $ に近づくことが視覚化できます。これは、複合体内のすべての $ \ ce {OH} $ 結合の電子に影響を及ぼします（すべての $ \ ceを想像してください） {O} $ 原子は、この電子の動きのために部分的に正の電荷を持っています）。 $ \ ce {O-H} $ 結合の電子は、このため、通常よりもさらに酸素に引き寄せられます。これにより、各 $ \ ce {H} $ ニュークリアスが通常よりも露出されたままになります（ $ \ ce {H2O}のニュークリアスと比較して）溶液中の$ 分子）。全体的な効果は、 $ \ ce {H} $ 原子のそれぞれが通常の水分子よりも正であるということです。したがって、3 +電荷は、完全に $ \ ce {Fe} $ に配置されるのではなく、イオン全体に広がります。その多くは、調整された水。
$ \ ce {H2O} $ 接続されている $ \ ce {H} $ 原子/ span>リガンドは十分に陽性であるため、ブレンステッド酸として作用し、 $ \ ce {H2O} $ 分子が関与する酸塩基反応で引き抜くことができます。プロセスの最初の3つの段階を示す次の一連の方程式による解： $$ \ ce {[Fe（H2O）6] ^ 3+ + H2O < = > [Fe（H2O）5（OH）] ^ 2 + + H3O +} \\\ ce {Fe（H2O）5（OH）] ^ 2+ + H2O < = > [Fe（H2O）4（OH）4] ^ + + H3O +} \\\ ce { Fe（H2O）4（OH）2] ^ + + H2O < = > [Fe（H2O）3（OH）3] + H3O +} $$
ご覧のとおり、プロセスは、第3段階の後、料金がかからない複合体になります。この複合体は、 ニュートラル複合体 として説明されています。電荷がないため、水に溶解せず、形成されると沈殿します。 $ \ ceの反応のカラー図については、下の図を参照してください。 {[NaOH} $ と $ \ ce {[Fe（H2O）6] ^ 2 +} $ および $ \ ce {[Fe（H2O）6] ^ 3 +} $ それぞれ。
Fe（III）
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これは非常に興味深い質問です。まず第一に、黄色の $ \ ce {Fe ^ 3 +} $ <を見たことがあればそうです。 / span>純粋なアクアコンプレックスではなかったが、 $ \ ce {[Fe（H2O）5（OH）] ^ 2-} $ の可能性が高いソリューション。 $ \ ce {[Fe（H2O）6] ^ 3 +} $ たとえば、conc。 $ \ ce {HNO3} $ または $ \ ce {HClO4} $ は実はやや紫色。これらの化合物をカチオン酸と呼びます。したがって、アクアコンプレックスは酸として作用し、水中で脱プロトン化されます。 $ \ ce {Fe ^ 2 +} $ の例でも、ほとんど同じです。たとえば、ヘキサクア錯体が $ \ ce {OH ^-} $ を塩基で処理すると、1つの水配位子と交換されます。その後、多くの人が $ \ ce {OH ^-} $ は、分光化学シリーズのより強力な配位子である必要がありました。これはもちろん間違っており、ここでは相互に関連していません。少なくとも私にとって、はるかに論理的なのは、配位により、水は高電荷の金属中心に近づきます。しかし、それは $ \ ce {H} $ からの反発があることを意味します。 math-container “> $ \ ce {H2O} $ と金属中心はどちらも正の（正式な）電荷を持っているためです。これにより、塩基によって脱プロトン化されやすくなります。
なぜこれがいくつかの時点で停止するのですか？ $ \ ce {Bの例について同じ質問をしましたeO} $ が $ \ ce {OH ^-} $ と反応して、 $ \ ce {[Be （OH）4] ^ 2-} $ 。 $ \ ce {MgO} $ から $ \ ce {BaO} $ この能力を示さない？これに対する答えを見つけるのにかなりの時間がかかりました。この現象を説明しようとするカートレッジの方程式があります：
$$ \ ce {Φ= z / r} $$
ここで、Φはイオンポテンシャル、zは電荷、rは半径です。 $ \ ce {Φ^ {1/2}} $ が2.2より小さい場合、イオンは塩基性と見なされ、3.2を超えると、酸性と見なされます。真ん中、それは両性と見なされます。どういう意味ですか？半径と電荷の比率があるようです。小さくて高電荷のイオンは、周囲の水分子を分極しすぎて、すぐにプロトンを失うようです。
あなたの場合、酸化物について具体的に話しているわけではありませんが、同様のことが起こるはずだと思います。金属への高い電荷と $ \ ce {Fe} $ がすでにd列の真ん中にあり、列に沿って原子半径が減少するはずです。実際にさらに多くの脱プロトン化を引き起こすのに十分ですが、今回はおそらく $ \ ce {BeO} $ の場合のように周囲の水分子ではなく、すでに結紮されているものです。金属の中心。ある時点で、pHが上昇したときに発生する追加のヘルプが必要になります。実際、 $ \ ce {Fe ^ 2 +} $ の場合、 $ \ ce {Na4 [Fe（OH）6 ]} $ が存在するようです。
$ \ ce {BeO} $ との比較は、少し遠いかもしれませんが、実際の例です。 電荷と半径の比率が、可溶性のヒドロキソ錯体が形成される方法にどのように作用するかを見ることができます。
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