Osnovni hidroksidi in njihove kemijske lastnosti

Glavni razredi anorganskih snovi, razen oksidov, kislin in soli, vključujejo skupino spojin, imenovanih baze ali hidroksidi. Vsi imajo enoten načrt za strukturo molekule: nujno vsebujejo eno ali več hidroksilnih skupin, povezanih s kovinskim ionom. Osnovni hidroksidi so genetsko povezani s kovinskimi oksidi in solmi, kar povzroča ne le njihove kemijske lastnosti, ampak tudi metode proizvodnje v laboratoriju in industriji.

Obstaja več oblik klasifikacije baz, ki temeljijo tako na značilnostih kovine, ki je del molekule, kot na zmožnosti snovi, da se raztopi v vodi. V tem članku bomo upoštevali te značilnosti hidroksidov in se seznanili tudi s svojimi kemičnimi lastnostmi, na katerih je odvisna uporaba baze v industriji in vsakdanjem življenju.

Fizične lastnosti

Vse baze, ki jih tvorijo aktivne ali tipične kovine, so trdne snovi s širokim razponom tališč. V zvezi z vodo so razdeljeni v zelo topne - alkalne in netopne v vodi. Na primer, osnovni hidroksidi, ki vsebujejo elemente skupine IA kot kationi, zlahka raztopijo v vodi in so močni elektroliti. So milo na dotik, korodirajo tkanino, kožo in se imenujejo alkalije. Ko se raztopijo v raztopini, zaznavajo OH ioni^-, opredeljenih s kazalniki. Na primer brezbarvni fenolftalein v alkalnem mediju postane črn. Tako raztopine kot taline natrija, kalija, barija, kalcijevih hidroksidov so elektroliti, t.j. voditi električni tok in se štejejo za vodnike druge vrste. V topne baze, ki se najpogosteje uporabljajo v industriji, obstaja približno 11 spojin, na primer, kot so osnovni hidroksidi natrija, kalija, amonija itd.

Struktura osnovne molekule

Ionska vez nastane med kovinskim kationom in anioni hidroksilne skupine v molekuli snovi. Dovolj je močna za v vodi netopne hidrokside, tako da molekule polarne vode ne morejo uničiti kristalne rešetke takšne spojine. Alkalidi so snovi, ki so stabilne in praktično ne tvorijo oksida in vode pri segrevanju. Torej, osnovni hidroksidi kalijevega in natrijevega vrelišča pri temperaturi nad 1000 ° C, medtem ko se ne razgrajujejo. V grafičnih formulah vseh baz se jasno vidi, da je atom kisika hidroksilne skupine vezan z eno kovalentno vezjo na kovinski atom, drugi pa vodikov atom. Struktura molekule in vrsta kemičnih vezi ne povzročata le fizičnih, ampak tudi vseh kemičnih lastnosti snovi. Dovolite nam več podrobnosti o njih.

Kalcij in magnezij ter lastnosti njihovih spojin

Oba elementa sta značilna predstavnika aktivnih kovin in lahko vplivata na kisik in vodo. Produkt prve reakcije je osnovni oksid. Hidroksid se tvori kot posledica eksotermnega procesa in nadaljuje s sproščanjem velike količine toplote. Osnove kalcija in magnezija so rahlo topne bel prašne snovi. Za kalcijeve spojine se pogosto uporabljajo naslednja imena: apneno mleko (če je suspenzija v vodi) in apnena voda. Kot tipičen bazični hidroksid Ca (OH)₂ sodeluje s kislimi in amfoternimi oksidi, kislinami in amfoternimi bazami, na primer z aluminijevimi in cinkovimi hidroksidi. Za razliko od tipičnih alkalij, ki so odporni proti vročini, se magnezij in kalcijeve spojine razgrajujejo v oksid in vodo pod vplivom temperature. Obe osnovi, zlasti Ca (OH)₂, ki se pogosto uporablja v industriji, kmetijstvu in domačih potrebah. Še naprej razmislimo o njihovi uporabi.

Področja uporabe kalcijevih in magnezijevih spojin

Dobro je znano, da se v gradbeništvu uporablja kemični material, imenovan prah ali gašeno apno. To je osnova kalcija. Najpogosteje se pridobiva z reakcijo vode z bazičnim kalcijevim oksidom. Kemijske lastnosti osnovnih hidroksidov omogočajo njihovo široko uporabo v različnih panogah nacionalnega gospodarstva. Na primer, za čiščenje nečistoč v proizvodnji surovega sladkorja, za proizvodnjo belila, pri beljenju bombaža in preje iz perila. Pred izumom izmenjevalcev ionov - kationskih izmenjevalcev so bile v tehnologiji za mehčanje vode uporabljene baze kalcija in magnezija, kar je omogočilo znebiti hidrokarbonatov, kar poslabšuje njegovo kakovost. Za to je bila voda kuhana z majhno količino soda ali hidrirano apno. Kot zdravilno sredstvo za bolnike z gastritisom lahko uporabimo vodno suspenzijo magnezijevega hidroksida, da zmanjšamo kislost želodčnega soka.

Lastnosti osnovnih oksidov in hidroksidov

Za snovi v tej skupini so najpomembnejše reakcije s kislimi oksidi, kislinami, amfoternimi bazami in solmi. Zanimivo je, da netoksične baze, na primer, kot so baker, železo ali nikljev hidroksidi, ne moremo dobiti z direktno reakcijo oksida z vodo. V tem primeru se v laboratoriju uporablja reakcija med ustrezno soljo in bazami. Kot rezultat, nastanejo baze, ki precipitirajo. Na primer, to je, kako dobimo modro oborino bakrovega hidroksida, zeleno oborino podlage železove železa. Nato se uparijo do trdnih praškastih snovi, povezanih z vodotopnimi hidroksidi. Posebna značilnost teh spojin je, da se pod vplivom visokih temperatur razpadajo v ustrezen oksid in vodo, kar pa ni mogoče reči o alkaliji. Navsezadnje so vodotopne baze toplotno stabilne.

Sposobnost elektrolize

Nadaljnje študij osnovnih lastnosti hidroksida živijo na eni liniji, ki se lahko loči na osnovi alkalijskih in zemeljsko alkalijskih kovin iz v vodi netopnih spojin. To je nezmožnost slednjega, da se razdeli v ione pod vplivom električnega toka. V nasprotju s tem pa se stali in raztopine hidroksidov kalija, natrija, barij, stroncij in lahko opravijo elektrolizo so vodniki druge vrste.

Priprava baz

Ko smo govorili o lastnostih tega razreda anorganskih snovi, smo delno navedli kemične reakcije, ki temeljijo na njihovi proizvodnji v laboratorijskih in industrijskih pogojih. Najbolj dostopna in ekonomsko donosna je metoda termičnega razkroja naravnega apnenca, zaradi česar je brisačo. Če se izvede reakcija z vodo, tvori bazičen hidroksid - Ca (OH)₂. Mešanica te snovi s peskom in vodo se imenuje malta. Še naprej se uporablja za mavčne stene, za brušenje opek in za druge vrste gradbenih del. Alkalis lahko dobimo tudi z reakcijo ustreznih oksidov z vodo. Na primer: K₂O + H₂O = 2 KOH. Postopek je eksotermičen s sproščanjem velike količine toplote.

Medsebojno delovanje alkalij s kislimi in amfoternimi oksidi

Značilne kemijske lastnosti vodotopnih baz vključujejo njihovo sposobnost, da oblikujejo soli v reakcijah z oksidi, ki vsebujejo nemetalne atome v molekulah, na primer, kot so ogljikov dioksid, žveplov dioksid ali silicijev oksid. Zlasti kalcijev hidroksid se uporablja za odvajanje plinov in natrijev in kalijev hidroksid, da nastanejo ustrezni karbonati. Cinkovi in ​​aluminijev oksidi, povezani z amfoternimi snovmi, lahko komunicirajo z obema kislinama in alkalijami. V slednjem primeru se lahko na primer oblikujejo kompleksne spojine, kot na primer natrijev hidrokso-cinkat.

Reakcija nevtralizacije

Ena najpomembnejših lastnosti baz, tako netopnih v vodi in alkalija, je njihova sposobnost reagiranja z anorganskimi ali organskimi kislinami. Ta reakcija se zmanjša na interakcijo dveh vrst ionov: vodikovih in hidroksilnih skupin. Privede do nastanka molekul vode: HCl + KOH = KCI + H₂Oh. Z vidika teorije elektrolitske disociacije se celotna reakcija zmanjša do nastajanja šibko disociirane elektrolitne vode.

V tem primeru je nastala povprečna sol - kalijev klorid. Če se za reakcijo vzamejo osnovni hidroksidi v količini, ki je manjša, kot je potrebno za popolno nevtralizacijo polibazne kisline, nato pa po izhlapevanju nastalega produkta odkrijejo kristale kisline soli. Nevtralizacijska reakcija ima pomembno vlogo pri metabolnih procesih, ki potekajo v živih sistemskih celicah, in jim omogoča, da s svojimi pufrskimi kompleksi nevtralizirajo presežne količine ionov vodika, ki se kopičijo v razgradnih reakcijah.