Hidróxido

El hidróxido es una combinación derivada delaguatras la sustitución de uno de susátomosdehidrógenopor la de unmetal, se encuentra presente en muchasbases.
Antiguamente a los hidróxidos de losalcalinosy delamoniose los conocía con el nombre deálcalis, pero este término luego de la implantación de la nomenclatura moderna se lo utiliza más para denominar a cualquier sustancia que presentacarácter alcalino.
En la clasificación mineralógica deStrunzse les suele englobar dentro del grupo de losóxidos, aunque hay bibliografías que los tratan como un grupo aparte.
Los hidróxidos se clasifican en:básicos,anfóterosyácidos.​ Por ejemplo, el Zn(OH)2es un hidróxidoanfóteroya que:
El ion hidróxido se produce de forma natural a partir delaguamediante la reacción deautoionización:​
Laconstante de equilibriopara esta reacción, definida como
Ensolución acuosa​ el ion hidróxido es unabaseen el sentido de laBrønsted-Lowryya que puede aceptar un protón​ de un ácido de Brønsted-Lowry para formar una molécula de agua. También puede actuar comobase de Lewisdonando un par de electrones a un ácido de Lewis. En solución acuosa, tanto los iones hidrógeno como los iones hidróxido están fuertemente solvatados, conenlace de hidrógenosentre los átomos de oxígeno e hidrógeno. De hecho, el ion bihidróxidoH3O−2ha sido caracterizado en estado sólido. Este compuesto es centrosimétrico y tiene un enlace de hidrógeno muy corto (114.5pm) que es similar a la longitud en el ionbifluoruroHF−2(114 pm).​ En solución acuosa el ion hidróxido forma fuertes enlaces de hidrógeno con moléculas de agua. Una consecuencia de esto es que las soluciones concentradas de hidróxido de sodio tienen una altaviscosidaddebido a la formación de una extensa red de enlaces de hidrógeno como en las soluciones defluoruro de hidrógeno.
En disolución, expuesto al aire, el ion hidróxido reacciona rápidamente con eldióxido de carbonoatmosférico, actuando como ácido, para formar, inicialmente, el ionbicarbonato.
Laconstante de equilibriopara esta reacción puede especificarse como reacción con dióxido de carbono disuelto o como reacción con dióxido de carbono gaseoso (véaseÁcido carbónicopara valores y detalles). A pH neutro o ácido, la reacción es lenta, pero está catalizada por laenzimaanhidrasa carbónica, que crea efectivamente iones hidróxido en elsitio activo.
Las soluciones que contienen el ion hidróxido atacan alvidrio. En este caso, lossilicatosdel vidrio actúan como ácidos. Los hidróxidos básicos, ya sean sólidos o en solución, se almacenan en recipientes herméticos de plástico.
El ion hidróxido puede funcionar como un "enlazador" típico donador de pares de electrones, formando complejos como tetrahidroxoaluminato/tetrahidroxidoaluminato[Al(OH)4]. También se encuentra a menudo en complejos deligandomixto del tipo [MLx(OH)y], donde L es un ligando. El ion hidróxido sirve a menudo comoligando puente, donando un par de electrones a cada uno de los átomos que se puentean. Como ilustra [Pb2(OH)], los hidróxidos metálicos se escriben a menudo en un formato simplificado. Incluso puede actuar como donante de 3 pares de electrones, como en el tetrámero [PtMe3(OH)]4.​
Cuando se unen a un centro metálico fuertemente retractor de electrones, los ligandos hidróxido tienden aionizarseen ligandos óxido. Por ejemplo, el ion bicromato [HCrO4]se disocia de la siguiente manera
con un pKade aproximadamente 5,9.​
Elespectro infrarrojode compuestos que contienen elgrupo funcionalOH tienen fuertesbandas de absorciónen la región centrada alrededor de 3500 cm.​ La alta frecuencia devibración moleculares consecuencia de la pequeña masa del átomo de hidrógeno en comparación con la masa del átomo de oxígeno, y esto hace que la detección de grupos hidroxilo mediante espectroscopia infrarroja sea relativamente fácil. Una banda debida a un grupo OH tiende a ser nítida. Sin embargo, laanchura de bandaaumenta cuando el grupo OH participa en el enlace de hidrógeno. Una molécula de agua tiene un modo de flexión HOH en torno a 1600 cm, por lo que la ausencia de esta banda puede utilizarse para distinguir un grupo OH de una molécula de agua.
Cuando el grupo OH está unido a un ion metálico en uncomplejo de coordinación, se puede observar un modo de flexión M-OH. Por ejemplo, en [Sn(OH)6]se produce en 1065 cm. El modo de flexión para un hidróxido puente tiende a estar en una frecuencia más baja como en [(bipiridina)Cu(OH)2Cu(bipiridina)](955 cm).​ Las vibraciones de estiramiento M-OH se producen por debajo de unos 600 cm. Por ejemplo, el iontetraédrico[Zn(OH)4]tiene bandas a 470 cm(Raman-activa, polarizada) y 420 cm(infrarrojo). El mismo ion tiene una vibración de flexión (HO)-Zn-(OH) a 300 cm.​
Los hidróxidos se formulan escribiendo el metal seguido del grupo dependiente con la base de un ion de radical adecuado con hidróxido; este va entre paréntesis si elsubíndicees mayor de uno. Dicho de otro modo, se escribe primero elmetaly luego el grupo funcional OH, (ionhidróxido, OH), denominadogrupo hidroxilo, que actúa con número de oxidación -1.​ A este oxidrilo se le coloca de subíndice, si el metal tiene valencia superior a 1, se le pone entre paréntesis : (OH), y se coloca por subíndice, la valencia del metal. Luego se balancea.
Ejemplo:óxido básico + agua  → hidròxido
Fe2O3+ H2O   →  Fe (OH)3
El OH tiene de subíndice la valencia del hierro (Fe). Ya se formó la sal; pero aún falta balancear, porque tiene que haber la misma cantidad de cosas de cada lado. Quedaría así:
Fe2O3+3H2O   →2Fe (OH)3
Otro ejemplo:PbO2+ H2O → Pb (OH)4
En este caso, la valencia del plomo (Pb) es de 4. El plomo no tiene subíndice escrito ya que el subíndice 2 del oxígeno se simplificó con ese cuatro, pasando el 2 del oxígeno a 0 y el 4 del Pb a 2. Para entender porque la subíndice (simplificado) del Pb está en el oxígeno, recordar como se forma un óxido básico. Los óxidos básicos se forman tras la unión de un metal + O2y los subíndices se cruzan: la valencia del metal pasa como subíndice del O2y la valencia del oxìgeno (2) pasa como subíndice del  metal).
Nunca confundir el ion hidróxido con elradicalhidroxilo.
Las disoluciones acuosas de los hidróxidos tienen carácter básico,​ ya que estos se disocian en el catión metálico y los iones hidróxido. Esto es así porque el enlace entre el metal y el grupo hidróxido es de tipo iónico, mientras que el enlace entre el oxígeno y el hidrógeno es covalente.​
Por ejemplo:
Los hidróxidos resultan de la combinación de unóxido básicocon elagua.​  Estos compuestos son sustancias que en solución producen iones hidróxido.
La nomenclatura más empleada para los hidróxidos es la de Stock. Se nombran usando la palabra «hidróxido» seguida por el nombre del metal que si tuviera más de un estado de oxidación sería preciso indicar su valencia en números romanos. Por ejemplo, el Ni(OH)2es elhidróxido de níquel (II)y el Ca(OH) es elhidróxido de calcio.​
En algunos casos, los productos de hidrólisis parcial de iones metálicos, descritos anteriormente, se pueden encontrar en compuestos cristalinos. Un ejemplo llamativo se encuentra con el circonio (IV). Debido al alto estado de oxidación, las sales de Zrse hidrolizan extensamente en agua incluso a pH bajo. Se encontró que el compuesto formulado originalmente como ZrOCl2·8H2O era la sal de cloruro de un catión tetramérico ZrOCl2·8H2O en el que hay un cuadrado de iones Zr4+ con dos grupos hidróxido que forman un puente entre los átomos de Zr en cada lado del cuadrado y con cuatro moléculas de agua unidas a cada átomo de Zr.​
El mineralmalaquitaes un ejemplo típico de un carbonato básico. La fórmula, Cu2CO3(OH)2muestra que está a mitad de camino entre elcarbonato de cobrey elhidróxido de cobre. De hecho, en el pasado la fórmula se escribía como CuCO3·Cu(OH)2. Laestructura cristalinaestá formada por iones de cobre, carbonato e hidróxido.​ El mineralatacamitaes un ejemplo de cloruro básico, tiene la fórmula, Cu2Cl(OH)3. En este caso la composición es más parecida a la del hidróxido que a la del cloruro CuCl2·3Cu(OH)2.​ El cobre forma compuestos de hidroxifosfato (libethenita), arseniato (olivenita), sulfato (brochantita) y nitrato. Lacerusaes uncarbonato de plomobásico, (PbCO3)2·Pb(OH)2, que se ha utilizado comopigmentoblanco debido a su calidad opaca, aunque su uso ahora está restringido porque puede ser una fuente deenvenenamiento por plomo.​
Los espectros infrarrojos de los compuestos que contienen el grupo funcional OH presentan fuertes bandas de absorción en la región centrada alrededor de 3500 cm.​ La alta frecuencia de vibración molecular es consecuencia de la pequeña masa del átomo de hidrógeno en comparación con la masa del átomo de oxígeno, y esto hace que la detección de grupos hidroxilo mediante espectroscopia infrarroja sea relativamente fácil. Una banda debida a un grupo OH tiende a ser nítida. Sin embargo, la anchura de la banda aumenta cuando el grupo OH participa en un enlace de hidrógeno. Una molécula de agua tiene un modo de flexión HOH en torno a 1600 cm-1, por lo que la ausencia de esta banda puede utilizarse para distinguir un grupo OH de una molécula de agua.
Cuando el grupo OH está unido a un ion metálico en un complejo de coordinación, puede observarse un modo de flexión M-OH. Por ejemplo, en [Sn(OH)6]se produce a 1065 cm. El modo de flexión para un hidróxido puente tiende a estar en una frecuencia más baja como en [(bipiridina)Cu(OH)2Cu(bipiridina)](955 cm)​ Las vibraciones de estiramiento M-OH se producen por debajo de unos 600 cm. Por ejemplo, el ion tetraédrico [Zn(OH)4]tiene bandas a 470 cm-1 (Raman-activo, polarizado) y 420 cm-1 (infrarrojo). El mismo ion tiene una vibración de flexión (HO)-Zn-(OH) a 300 cm.​
Las soluciones de hidróxido de sodio, también conocidas comolejíaysosa cáustica, se utilizan en la fabricación de pasta y papel, textiles, agua potable, jabones y detergentes, y como limpiador de desagües. La producción mundial en 2004 fue de aproximadamente 60 millones de toneladas.​ El principal método de fabricación es el proceso cloroalcalino.
Cuando se disuelve en agua una sal de un ácido débil, se generan soluciones que contienen el ion hidróxido. El carbonato sódico se utiliza como álcali, por ejemplo, en virtud de la reacción de hidrólisis
Aunque la fuerza de base de las soluciones de carbonato sódico es inferior a la de una solución concentrada de hidróxido sódico, tiene la ventaja de ser un sólido. También se fabrica a gran escala (42 millones de toneladas en 2005) mediante el proceso Solvay.​ Un ejemplo del uso del carbonato sódico como álcali es cuando la sosa de lavado (otro nombre delcarbonato de sodio) actúa sobre ésteres insolubles, como los triglicéridos, comúnmente conocidos como grasas, para hidrolizarlos y hacerlos solubles.
Labauxita, hidróxido básico de aluminio, es el principal mineral a partir del cual se fabrica este metal.​ Del mismo modo, lagoethita(α-FeO(OH)) y lalepidocrocita(γ-FeO(OH)), hidróxidos básicos de hierro, se encuentran entre los principales minerales utilizados para la fabricación de hierro metálico.​