Почему в соединении na[al(oh)4] алюминий может соединится с 4 гидроксильными группами? ho | ho- al - oh | ho

Способность алюминия образовывать комплексный ион $\left[Al\right(OH{)}_4{]}^{-}$ с четырьмя гидроксильными группами объясняется особенностями электронного строения его атома и наличием свободных орбиталей на внешнем энергетическом уровне. Электронное строение алюминия Атом алюминия имеет порядковый номер 13. Его электронная конфигурация в основном состоянии: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^1$В соединениях алюминий проявляет степень окисления $\mathrm{+3}$. Чтобы достичь этого состояния, атом переходит в возбужденное состояние, и один электрон с $3s$-подуровня переходит на $3p$-подуровень. Конфигурация внешнего уровня иона $A{l}^{3+}$ становится пустой ( $3s^{0}3p^0$), однако у него остаются вакантные (пустые) орбитали:

• Одна $3s$-орбиталь. Три $3p$-орбитали. Пять $3d$-орбиталей (которые также доступны для взаимодействия).

Донорно-акцепторный механизм В молекуле тетрагидроксоалюмината натрия связь между алюминием и гидроксильными группами образуется не только за счет общих электронных пар (коvalentная связь), но и по донорно-акцепторному механизму:

1. Донор: Гидроксильная группа $\left(O{H}^{-}\right)$ имеет избыток электронной плотности и неподеленные электронные пары у атома кислорода. Акцептор: Ион алюминия $A{l}^{3+}$ обладает свободными квантовыми ячейками на третьем энергетическом уровне.

Алюминий предоставляет свои пустые орбитали, а кислород из групп $O{H}^{-}$ «подселяет» туда свои электронные пары. В результате образуются прочные координационные связи. Гибридизация и геометрия Для размещения четырех гидроксильных групп алюминий использует одну $s$-орбиталь и три $p$-орбитали. Происходит процесс $s{p}^3$-гибридизации.

• Четыре гибридные орбитали направлены в вершины правильного тетраэдра.
• Это позволяет минимизировать отталкивание между отрицательно заряженными группами $O{H}^{-}$ и обеспечивает устойчивость структуры.

Почему именно 4 или 6? Алюминий — амфотерный элемент. В зависимости от концентрации щелочи и условий среды, он может проявлять координационное число 4 или 6.

• В растворах чаще всего образуется именно тетраэдрический комплекс $\left[Al\right(OH{)}_4{]}^{-}$. В избытке щелочи или в кристаллическом виде могут образовываться гексагидроксоалюминаты $\left[Al\right(OH{)}_6{]}^{3-}$, так как наличие свободных $3d$-орбиталей позволяет алюминию присоединить еще больше лигандов.

Вывод: Алюминий соединяется с 4 группами $O{H}^{-}$ благодаря наличию свободных орбиталей на третьем уровне и способности образовывать ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму, принимая электронные пары от кислорода. Хотите, я составлю уравнение реакции получения этого соединения из оксида или гидроксида алюминия?