Bazični hidroksidi i njihova kemijska svojstva

Glavne vrste anorganskih tvari, osim oksida, kiselina i soli, uključuju skupinu spojeva nazvanih baza ili hidroksida. Svi oni imaju jedan plan za strukturu molekule: oni nužno sadrže jednu ili više hidroksilnih skupina povezanih s metalnim ionom. Bazični hidroksidi su genetski povezani s metalnim oksidima i solima, što uzrokuje ne samo njihova kemijska svojstva, nego i metode proizvodnje u laboratoriju i industriji.

Postoji nekoliko oblika klasifikacije baze, koje se temelje na karakteristikama metala koji je dio molekule, i na sposobnosti tvari da se otopi u vodi. U ovom članku ćemo razmotriti ove značajke hidroksida, a također se upoznaju s njihovim kemijskim svojstvima na kojima ovisi upotreba baza u industriji i svakodnevnom životu.

Fizička svojstva

Sve baze nastale aktivnim ili tipičnim metalima su krute tvari koje imaju širok raspon točke topljenja. S obzirom na vodu, oni su podijeljeni u visoko topljive - alkalne i netopljive u vodi. Na primjer, bazični hidroksidi koji sadrže elemente iz skupine IA kao kationi se lako otapaju u vodi i jaki su elektroliti. Oni su sapun za dodir, korodiraju tkaninu, kožu i nazivaju se alkalijama. Kad se disociraju u otopini, detektiraju se OH ioni^-, definiran pomoću indikatora. Na primjer, bezbojni fenolftalein u alkalnom mediju postaje crven. Oba otopina i taline natrija, kalija, barija i kalcijevih hidroksida su elektroliti, tj. provode električnu struju i smatraju se vodičima druge vrste. U topive baze najčešće korištene u industriji, postoji oko 11 spojeva, na primjer, kao što su bazični hidroksidi natrija, kalija, amonijaka itd.

Struktura bazne molekule

Ionska se veza stvara između metalnog kationa i aniona hidroksilnih skupina u molekuli tvari. Dovoljno je jak za hidrokside netopljive u vodi, pa polarne molekule vode ne mogu uništiti kristalnu rešetku takvog spoja. Alkalije su tvari koje su stabilne i praktički ne tvore oksid i vodu kada se zagrijavaju. Tako, bazični hidroksidi kalija i natrija vriju na temperaturi većoj od 1000 ° C, dok se ne raspadaju. U grafičkim formulama svih baza jasno se vidi da je kisikov atom hidroksilne skupine povezan jednom kovalentnom vezom na atom metala, a drugi na atom vodika. Struktura molekule i vrsta kemijskog vezanja uzrokuju ne samo fizička, već i sva kemijska svojstva tvari. Dopustimo im da se više paze na njih.

Kalcij i magnezij i svojstva njihovih spojeva

Oba elementa su tipični predstavnici aktivnih metala i mogu komunicirati s kisikom i vodom. Proizvod prve reakcije je bazični oksid. Hidroksid se formira kao rezultat egzotermnog procesa, nastavljajući s otpuštanjem velike količine topline. Baze kalcija i magnezija su slabo topljive bijele praškaste tvari. Za spoj kalcija često se koriste sljedeća imena: vapno mlijeko (ako je suspenzija u vodi) i vapna voda. Kao tipični bazični hidroksid, Ca (OH)₂ reagira s kiselim i amfoternim oksidima, kiselinama i amfoternim bazama, na primjer s aluminijem i cinkovim hidroksidima. Za razliku od tipičnih lužina koje su otporne na toplinu, spojevi magnezija i kalcija raspadaju se u oksid i vodu pod utjecajem temperature. Obje baze, posebno Ca (OH)₂, široko korišten u industriji, poljoprivredi i domaćim potrebama. Razmotrimo njihovu primjenu dalje.

Područja primjene spojeva kalcija i magnezija

Poznato je da se u građevinarstvu koristi kemijski materijal, nazvan prahom ili slakanom vapnom. To je temelj kalcija. Najčešće se dobiva reakcijom vode s baznim kalcijevim oksidom. Kemijska svojstva bazičnih hidroksida omogućuju ih široko korištenje u različitim granama nacionalnog gospodarstva. Na primjer, za čišćenje nečistoća u proizvodnji sirovog šećera, za proizvodnju izbjeljivača, u izbjeljivanju pamučne i lanne pređe. Prije izuma izmjenjivača ionskih izmjenjivača, baze kalcija i magnezija korištene su u tehnologijama omekšavanja vode, što je omogućilo oslobađanje hidrokarbonata, što pogoršava njegovu kvalitetu. Zbog toga je voda bila kuhana s malom količinom sode pepela ili hidratiziranog vapna. Vodena suspenzija magnezijevog hidroksida može se upotrijebiti kao terapeutski agens za bolesnike s gastritisom kako bi se smanjila kiselost želučanog soka.

Svojstva bazičnih oksida i hidroksida

Najvažnije za tvari ove skupine su reakcije s kiselim oksidima, kiselinama, amfoternim bazama i solima. Zanimljivo, netopljive baze, na primjer, kao što su bakar, željezo ili nikal hidroksidi, ne mogu se dobiti direktnom reakcijom oksida s vodom. U ovom slučaju, reakcija između odgovarajuće soli i alkala se koristi u laboratoriju. Kao rezultat toga nastaju baze koje se talože. Na primjer, dobiva se plavi precipitat bakrenog hidroksida, zeleni talog baze od željeznog željeza. Zatim se otpari do krutih praškastih supstanci koje se odnose na vodeno netopljive hidrokside. Obilježja tih spojeva su da, pod djelovanjem visokih temperatura, raspadaju u odgovarajući oksid i vodu, što se ne može reći o alkalijama. Uostalom, baze topljive u vodi su termički stabilne.

Sposobnost elektroliziranja

Nastavljajući s proučavanjem osnovnih svojstava hidroksida ćemo se zadržati na još jednoj značajki pomoću koje se mogu razlikovati baze alkalnih i zemno alkalijskih metala od spojeva netopljivih u vodi. To je nesposobnost potonjeg da se disociraju u ionima pod djelovanjem električne struje. Naprotiv, taljevine i otopine kalij, natrij, barij, stroncij hidroksid lako se podvrgavaju elektrolizi i vodiči druge vrste.

Priprema baza

Govoreći o svojstvima ove klase anorganskih tvari, djelomično smo naveli kemijske reakcije koje su temelj njihove proizvodnje u laboratorijskim i industrijskim uvjetima. Najprikladnija i ekonomski isplativa je metoda toplinske razgradnje prirodnog vapnenca, zbog čega vapno. Ako se provodi reakcija s vodom, tvori bazni hidroksid - Ca (OH)₂. Mješavina ove tvari s pijeskom i vodom zove se morta. Nastavlja se koristiti za žbukanje zidova, za slaganje cigle i na druge vrste građevinskih radova. Alkali se također mogu dobiti reakcijom odgovarajućih oksida s vodom. Na primjer: K₂O + H₂O = 2KOH. Proces je egzoterman s oslobađanjem velike količine topline.

Interakcija alkalija s kiselim i amfoternim oksidima

Karakteristična kemijska svojstva u vodi topljivih baza uključuju njihovu sposobnost oblikovanja soli u reakcijama s oksidi koji sadrže nemetala atoma u molekuli, npr kao što je ugljični dioksid, sumporni dioksid ili silicijeva oksida. Posebno, kalcij hidroksid se koristi za sušenje plinova, natrijev i kalijev hidroksid, čime se dobije odgovarajući karbonate. Cink i aluminijski oksidi koji se odnose na amfoterne tvari mogu djelovati zajedno s kiselinom i lužinama. U potonjem slučaju mogu se formirati kompleksni spojevi, na primjer, kao što je natrij hidroksikinkat.

Reakcija neutralizacije

Jedno od najvažnijih svojstava baze, netopljive u vodi i lužinama, je njihova sposobnost da reagiraju s anorganskim ili organskim kiselinama. Ta se reakcija svodi na interakciju dvije vrste iona: vodik i hidroksilne skupine. To dovodi do stvaranja molekula vode: HCl + KOH = KCI + H₂O programu. Sa stajališta teorije elektrolitičke disocijacije, cijela reakcija se smanjuje do stvaranja slabo razdvojene elektrolitske vode.

U ovom primjeru nastaje prosječna sol - kalij klorid. Ako se uzme u reakciji s osnovnim hidroksida u količini manjoj od potrebne za potpuno neutralizirati polibazične kiseline, soli kiselina kristali nalaze isparavanjem dobivenog produkta. Reakcija neutralizacije igra važnu ulogu u metaboličkim procesima u živom - stanicama i omogućuje im putem njegove vlastite pufer kompleksi neutralizira višak vodikovih iona koji se nagomilavaju u reakcijama disimilacija.