Στις κύριες κατηγορίες ανόργανων ουσιών, εκτόςοξείδια, οξέα και άλατα, αναφέρεται σε μια ομάδα ενώσεων που ονομάζονται βάσεις ή υδροξείδια. Όλα έχουν ένα ενιαίο σχέδιο για τη δομή του μορίου: περιέχουν απαραίτητα στη σύνθεσή του μία ή περισσότερες υδροξυλομάδες συνδεδεμένες με ένα μεταλλικό ιόν. Τα βασικά υδροξείδια σχετίζονται γενετικά με οξείδια και άλατα μετάλλων · αυτό καθορίζει όχι μόνο τις χημικές τους ιδιότητες, αλλά και τις μεθόδους παραγωγής στο εργαστήριο και τη βιομηχανία.
Υπάρχουν διάφορες μορφές ταξινόμησηςβάσεις, οι οποίες βασίζονται τόσο στα χαρακτηριστικά του μετάλλου που είναι μέρος του μορίου όσο και στην ικανότητα της ουσίας να διαλυθεί στο νερό. Στο άρθρο μας, θα εξετάσουμε αυτά τα χαρακτηριστικά των υδροξειδίων, καθώς και να γνωρίσουμε τις χημικές τους ιδιότητες, από τις οποίες εξαρτάται η χρήση βάσεων στη βιομηχανία και την καθημερινή ζωή.
Φυσικές ιδιότητες
Όλες οι βάσεις σχηματίζονται από ενεργό ήΤα τυπικά μέταλλα είναι στερεά με μεγάλη περιοχή τήξης. Σε σχέση με το νερό, χωρίζονται σε εύκολα διαλυτά - αλκάλια και αδιάλυτα στο νερό. Για παράδειγμα, βασικά υδροξείδια που περιέχουν στοιχεία ομάδας ΙΑ ως κατιόντα είναι εύκολα διαλυτά στο νερό και είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες. Είναι σαπούνι στην αφή, διαβρώνουν το ύφασμα, το δέρμα και ονομάζονται αλκάλια. Κατά τη διάσπασή τους, ιόντα ΟΗ βρίσκονται σε διάλυμα-προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας δείκτες.Για παράδειγμα, η άχρωμη φαινολφθαλεΐνη μετατρέπει το πορφυρό σε αλκαλικό μέσο. Τόσο τα διαλύματα όσο και τα τήγματα νατρίου, καλίου, βαρίου, υδροξειδίου του ασβεστίου είναι ηλεκτρολύτες, δηλ. αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος και θεωρούνται αγωγοί δεύτερου είδους. Οι διαλυτές βάσεις που χρησιμοποιούνται συχνότερα στη βιομηχανία περιλαμβάνουν περίπου 11 ενώσεις, για παράδειγμα, όπως βασικά υδροξείδια νατρίου, καλίου, αμμωνίου κ.λπ.
Δομή μορίων βάσης
Μεταξύ του μεταλλικού κατιόντος και των υδροξυλ ανιόντωνομάδες σε ένα μόριο μιας ουσίας σχηματίζεται ένας ιονικός δεσμός. Είναι αρκετά ισχυρό για αδιάλυτα στο νερό υδροξείδια, έτσι τα μόρια πολικού νερού δεν είναι ικανά να καταστρέψουν το κρυσταλλικό πλέγμα μιας τέτοιας ένωσης. Τα αλκάλια είναι σταθερές ουσίες και ουσιαστικά δεν σχηματίζουν οξείδιο και νερό όταν θερμαίνονται. Έτσι, το κύριο υδροξείδιο του καλίου και του νατρίου βράζει σε θερμοκρασίες άνω των 1000 ° C, ενώ δεν αποσυντίθενται. Στους γραφικούς τύπους όλων των βάσεων, φαίνεται ξεκάθαρα ότι το άτομο οξυγόνου της υδροξυλομάδας δεσμεύεται από έναν ομοιοπολικό δεσμό με το άτομο μετάλλου και το άλλο με το άτομο υδρογόνου. Η δομή του μορίου και ο τύπος του χημικού δεσμού καθορίζουν όχι μόνο τα φυσικά, αλλά και όλα τα χημικά χαρακτηριστικά των ουσιών. Ας ασχοληθούμε με αυτά με περισσότερες λεπτομέρειες.
Ασβέστιο και μαγνήσιο και χαρακτηριστικά των ιδιοτήτων των ενώσεών τους
Και τα δύο στοιχεία είναι τυπικάενεργά μέταλλα και μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το οξυγόνο και το νερό. Το προϊόν της πρώτης αντίδρασης είναι το βασικό οξείδιο. Το υδροξείδιο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα μιας εξώθερμης διαδικασίας με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμότητας. Οι βάσεις ασβεστίου και μαγνησίου είναι ελάχιστα διαλυτές λευκές σκόνες. Για την ένωση ασβεστίου, χρησιμοποιούνται συχνά τα ακόλουθα ονόματα: γάλα ασβέστη (εάν πρόκειται για εναιώρημα σε νερό) και ασβέστη. Ως τυπικό βασικό υδροξείδιο, το Ca (OH)2 αλληλεπιδρά με όξινο και αμφοτερικόοξείδια, οξέα και αμφοτερικές βάσεις, για παράδειγμα, με υδροξείδια αργιλίου και ψευδαργύρου. Σε αντίθεση με τα τυπικά αλκάλια, τα οποία είναι ανθεκτικά στη θερμότητα, οι ενώσεις μαγνησίου και ασβεστίου αποσυντίθενται σε οξείδιο και νερό υπό την επίδραση της θερμοκρασίας. Και οι δύο βάσεις, ειδικά Ca (OH)2, χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, τη γεωργία και τις ανάγκες των νοικοκυριών. Ας εξετάσουμε περαιτέρω την εφαρμογή τους.
Πεδίο εφαρμογής ενώσεων ασβεστίου και μαγνησίου
Είναι γνωστό ότι στην κατασκευή χρησιμοποιούνένα χημικό υλικό που ονομάζεται χνούδι ή ασβέστη. Αυτή είναι η βάση ασβεστίου. Τις περισσότερες φορές λαμβάνεται με αντίδραση νερού με βασικό οξείδιο του ασβεστίου. Οι χημικές ιδιότητες των βασικών υδροξειδίων τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας. Για παράδειγμα, για τον καθαρισμό ακαθαρσιών στην παραγωγή ακατέργαστης ζάχαρης, για την παραγωγή λευκαντικού, στη λεύκανση βαμβακιού και λινού νήματος. Πριν από την εφεύρεση των εναλλακτών ιόντων - εναλλακτικών κατιόντων, βάσεις ασβεστίου και μαγνησίου χρησιμοποιήθηκαν σε τεχνολογίες μαλακώματος νερού, οι οποίες κατέστησαν δυνατή την απαλλαγή από υδρογονάνθρακες που επιδεινώνουν την ποιότητά του. Για αυτό, το νερό βράστηκε με μικρή ποσότητα ανθρακικού νατρίου ή ασβέστη. Ένα υδατικό εναιώρημα υδροξειδίου του μαγνησίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως θεραπευτικός παράγοντας για ασθενείς με γαστρίτιδα για τη μείωση της οξύτητας του γαστρικού χυμού.
Ιδιότητες βασικών οξειδίων και υδροξειδίων
Αυτές οι ομάδες είναι πιο σημαντικές για ουσίες.αντιδράσεις με όξινα οξείδια, οξέα, αμφοτερικές βάσεις και άλατα. Είναι ενδιαφέρον ότι αδιάλυτες βάσεις όπως υδροξείδια χαλκού, σιδήρου ή νικελίου δεν μπορούν να ληφθούν με άμεση αντίδραση του οξειδίου με νερό. Σε αυτήν την περίπτωση, το εργαστήριο χρησιμοποιεί την αντίδραση μεταξύ του αντίστοιχου άλατος και αλκαλίου. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται βάσεις, οι οποίες καθιζάνουν. Για παράδειγμα, αυτό δίνει ένα μπλε ίζημα υδροξειδίου του χαλκού, ένα πράσινο ίζημα από βάση σιδήρου. Στη συνέχεια, εξατμίζονται σε στερεές πούδρες ουσίες που σχετίζονται με αδιάλυτα στο νερό υδροξείδια. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αυτών των ενώσεων είναι ότι, όταν εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες, αποσυντίθενται στο αντίστοιχο οξείδιο και νερό, τα οποία δεν μπορούν να ειπωθούν για τα αλκάλια. Εξάλλου, οι υδατοδιαλυτές βάσεις είναι θερμικά σταθερές.
Ικανότητα ηλεκτρόλυσης
Συνεχίζοντας τη μελέτη των βασικών ιδιοτήτων των υδροξειδίων,ας σταθούμε σε μια ακόμη γραμμή με την οποία είναι δυνατόν να διακρίνουμε βάσεις αλκαλίων και αλκαλικών γαιών από ενώσεις αδιάλυτες στο νερό. Αυτή είναι η αδυναμία του τελευταίου να αποσυνδεθεί σε ιόντα υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού ρεύματος. Αντιθέτως, τα τήγματα και τα διαλύματα υδροξειδίου του καλίου, νατρίου, βαρίου, στροντίου ηλεκτρολύονται εύκολα και είναι αγωγοί του δεύτερου είδους.
Να πάρει τους λόγους
Μιλώντας για τις ιδιότητες αυτής της κατηγορίας ανόργανωνουσίες, έχουμε απαριθμήσει εν μέρει τις χημικές αντιδράσεις στις οποίες βασίζεται η παραγωγή τους σε εργαστηριακές και βιομηχανικές συνθήκες. Η πιο προσιτή και οικονομικά βιώσιμη μέθοδος είναι η θερμική αποσύνθεση του φυσικού ασβεστόλιθου, που οδηγεί σε quicklime. Εάν αντιδράτε με νερό, τότε σχηματίζει ένα βασικό υδροξείδιο - Ca (OH)2... Ένα μείγμα αυτής της ουσίας με άμμο και νερό ονομάζεταιγουδί. Εξακολουθεί να χρησιμοποιείται για σοβάτισμα τοίχων, για συσσώρευση τούβλων και σε άλλους τύπους κατασκευαστικών εργασιών. Τα αλκάλια μπορούν επίσης να ληφθούν με αντίδραση των αντίστοιχων οξειδίων με νερό. Για παράδειγμα: Κ2Ο + Η2O = 2KON. Η διαδικασία είναι εξώθερμη και παράγει πολλή θερμότητα.
Αλληλεπίδραση αλκαλίων με όξινα και αμφοτερικά οξείδια
Με τις χαρακτηριστικές χημικές ιδιότητες του διαλυτού σεΤο νερό των βάσεων μπορεί να αποδοθεί στην ικανότητά τους να σχηματίζουν άλατα σε αντιδράσεις με οξείδια που περιέχουν μη μεταλλικά άτομα σε μόρια, για παράδειγμα, όπως διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του θείου ή οξείδιο του πυριτίου. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται υδροξείδιο ασβεστίου για να στεγνώσει αέρια, και υδροξείδια νατρίου και καλίου χρησιμοποιούνται για να ληφθούν τα αντίστοιχα ανθρακικά άλατα. Τα οξείδια ψευδαργύρου και αργιλίου, τα οποία είναι αμφοτερικές ουσίες, μπορούν να αλληλεπιδράσουν με οξέα και αλκάλια. Στην τελευταία περίπτωση, μπορούν να σχηματιστούν σύνθετες ενώσεις, για παράδειγμα, όπως υδροξυ-ψευδάργυρο νατρίου.
Αντίδραση εξουδετέρωσης
Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες των βάσεων, όπωςαδιάλυτο στο νερό και τα αλκάλια, είναι η ικανότητά τους να αντιδρούν με ανόργανα ή οργανικά οξέα. Αυτή η αντίδραση μειώνεται στην αλληλεπίδραση δύο τύπων ιόντων μεταξύ τους: υδρογόνου και υδροξυλομάδων. Οδηγεί στο σχηματισμό μορίων νερού: HCI + KOH = KCI + H2ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ . Από την άποψη της θεωρίας της ηλεκτρολυτικής διάστασης, ολόκληρη η αντίδραση μειώνεται στο σχηματισμό ενός αδύναμου, ελαφρώς διαχωρισμένου ηλεκτρολύτη - νερού.
Στο παραπάνω παράδειγμα, σχηματίστηκε ένα μέσο αλάτι -χλωριούχο κάλιο. Εάν, για την αντίδραση, λαμβάνονται υδροξείδια της βασικής φύσης σε ποσότητα μικρότερη από την απαραίτητη για την πλήρη εξουδετέρωση του πολυβασικού οξέος, τότε κατά τη διάρκεια της εξάτμισης του προκύπτοντος προϊόντος, βρίσκονται κρύσταλλοι του όξινου άλατος. Η αντίδραση εξουδετέρωσης παίζει σημαντικό ρόλο στις μεταβολικές διεργασίες στα ζωντανά συστήματα - κύτταρα και τους επιτρέπει να εξουδετερώσουν την περίσσεια ιόντων υδρογόνου που συσσωρεύεται σε αντιδράσεις διάχυσης χρησιμοποιώντας τα δικά τους ρυθμιστικά σύμπλοκα.
