Glavnim klasama anorganskih tvari, osimoksidi, kiseline i soli, odnosi se na skupinu spojeva koji se nazivaju baze ili hidroksidi. Svi oni imaju jedinstveni plan za strukturu molekule: nužno sadrže u svom sastavu jednu ili više hidroksilnih skupina povezanih s metalnim ionom. Osnovni hidroksidi genetski su povezani s oksidima i solima metala, što određuje ne samo njihova kemijska svojstva, već i metode proizvodnje u laboratoriju i industriji.
Postoji nekoliko oblika klasifikacijebaze, koje se temelje na karakteristikama metala koji je dio molekule i na sposobnosti tvari da se otopi u vodi. U našem ćemo članku razmotriti ove značajke hidroksida, a također ćemo se upoznati s njihovim kemijskim svojstvima, o kojima ovisi uporaba baza u industriji i svakodnevnom životu.
Fizička svojstva
Sve baze nastale aktivnim odntipični metali su krute tvari sa širokim rasponom taljenja. U odnosu na vodu dijele se na lako topljive - lužine i netopive u vodi. Na primjer, osnovni hidroksidi koji sadrže elemente skupine IA kao kationi lako su topljivi u vodi i snažni su elektroliti. Sapunasti su na dodir, nagrizaju tkaninu, kožu i nazivaju se lužinama. Tijekom njihove disocijacije, OH ioni se otkrivaju u otopini-određena pomoću pokazatelja.Na primjer, bezbojni fenolftalein u alkalnom okruženju postaje grimizan. I otopine i otopine hidroksida natrija, kalija, barija, kalcija su elektroliti, tj. provode električnu struju i smatraju se vodičima druge vrste. Najčešće korištene topljive baze u industriji uključuju oko 11 spojeva, na primjer, kao što su bazični natrij, kalij, amonijevi hidroksidi itd.
Struktura molekule baze
Između kationa metala i hidroksilnih anionaskupine u molekuli tvari stvara se ionska veza. Dovoljno je jak za hidrokside netopive u vodi, pa polarne molekule vode nisu u stanju uništiti kristalnu rešetku takvog spoja. Lužine su stabilne tvari i praktički ne stvaraju oksid i vodu zagrijavanjem. Dakle, glavni kalijev i natrijev hidroksid ključaju na temperaturama iznad 1000 ° C, dok se ne razgrađuju. U grafičkim formulama svih baza jasno se vidi da je atom kisika hidroksilne skupine vezan jednom kovalentnom vezom za atom metala, a drugi za atom vodika. Struktura molekule i vrsta kemijske veze određuju ne samo fizikalne, već i sve kemijske karakteristike tvari. Zadržimo se na njima detaljnije.
Kalcij i magnezij i značajke svojstava njihovih spojeva
Oba su elementa tipičnaaktivnih metala i mogu komunicirati s kisikom i vodom. Produkt prve reakcije je osnovni oksid. Hidroksid nastaje kao rezultat egzotermnog procesa koji proizvodi veliku količinu topline. Kalcijeve i magnezijeve baze su slabo topive bijele praškaste tvari. Za kalcijev spoj često se koriste sljedeći nazivi: vapneno mlijeko (ako je suspenzija u vodi) i krečna voda. Kao tipični bazični hidroksid, Ca (OH)2 stupa u interakciju s kiselim i amfoternimoksidi, kiseline i amfoterne baze, na primjer s hidroksidima aluminija i cinka. Za razliku od tipičnih lužina, otpornih na toplinu, spojevi magnezija i kalcija pod utjecajem temperature raspadaju se u oksid i vodu. Obje baze, posebno Ca (OH)2, naširoko se koriste u industriji, poljoprivredi i potrebama kućanstva. Razmotrimo njihovu primjenu dalje.
Opsezi spojeva kalcija i magnezija
Poznato je da ih koriste u građevinarstvukemijski materijal koji se naziva paperje ili gašeno vapno. Ovo je baza kalcija. Najčešće se dobiva reakcijom vode s bazičnim kalcijevim oksidom. Kemijska svojstva osnovnih hidroksida omogućuju im široku primjenu u raznim sektorima nacionalnog gospodarstva. Na primjer, za pročišćavanje nečistoća u proizvodnji sirovog šećera, za proizvodnju izbjeljivača, za izbjeljivanje pamučne i lanene pređe. Prije izuma jonskih izmjenjivača - kationskih izmjenjivača, baze kalcija i magnezija koristile su se u tehnologijama omekšavanja vode, što je omogućilo uklanjanje ugljikovodika koji pogoršavaju njegovu kvalitetu. Da bi se to učinilo, voda se kuhala s malom količinom sode bikarbone ili gašenog vapna. Vodena suspenzija magnezijevog hidroksida može se koristiti kao terapijsko sredstvo za oboljele od gastritisa za smanjenje kiselosti želučanog soka.
Svojstva osnovnih oksida i hidroksida
Te su skupine najvažnije za tvari.reakcije s kiselim oksidima, kiselinama, amfoternim bazama i solima. Zanimljivo je da se netopive baze kao što su hidroksidi bakra, željeza ili nikla ne mogu dobiti izravnom reakcijom oksida s vodom. U tom slučaju laboratorij koristi reakciju između odgovarajuće soli i lužine. Kao rezultat toga nastaju baze koje se talože. Na primjer, ovo daje plavi talog bakrenog hidroksida, zeleni talog baze željeznog željeza. Nakon toga se ispare do čvrstih praškastih tvari povezanih s hidroksidima netopivim u vodi. Karakteristična značajka ovih spojeva je da se, izloženi visokim temperaturama, raspadaju u odgovarajući oksid i vodu, što se ne može reći o lužinama. Napokon, baze topive u vodi su termički stabilne.
Sposobnost elektrolize
Nastavljajući proučavati osnovna svojstva hidroksida,Zadržimo se na još jednoj liniji pomoću koje je moguće razlikovati baze alkalijskih i zemnoalkalnih metala od spojeva netopivih u vodi. To je nemogućnost potonjeg da se disocira na ione pod utjecajem električne struje. Suprotno tome, taline i otopine hidroksida kalija, natrija, barija, stroncija lako se elektroliziraju i vodiči su druge vrste.
Dobivanje osnova
Govoreći o svojstvima ove anorganske klasetvari, djelomično smo naveli kemijske reakcije na kojima se temelji njihova proizvodnja u laboratorijskim i industrijskim uvjetima. Najpristupačnijom i ekonomski najisplativijom metodom može se smatrati termička razgradnja prirodnog vapnenca, uslijed čega se dobiva živo vapno. Ako reagirate s vodom, ona tvori osnovni hidroksid - Ca (OH)2... Smjesa ove tvari s pijeskom i vodom naziva seminobacač. I dalje se koristi za žbukanje zidova, za vezivanje opeke i u drugim vrstama građevinskih radova. Lužine se također mogu dobiti reakcijom odgovarajućih oksida s vodom. Na primjer: K2O + H2O = 2KON. Proces je egzotermičan i proizvodi puno topline.
Interakcija lužina s kiselim i amfoternim oksidima
Karakteristična kemijska svojstva topljivih uvoda baza može se pripisati njihovoj sposobnosti stvaranja soli u reakcijama s oksidima koji sadrže atome nemetala u molekulama, na primjer, kao što su ugljični dioksid, sumporni dioksid ili silicijev oksid. Konkretno, kalcijev hidroksid koristi se za sušenje plinova, a natrijev i kalijev hidroksidi za dobivanje odgovarajućih karbonata. Cink i aluminijevi oksidi, koji su amfoterne tvari, mogu komunicirati s kiselinama i lužinama. U potonjem slučaju mogu se stvoriti složeni spojevi kao što je natrijev hidroksozinkat.
Reakcija neutralizacije
Jedno od najvažnijih svojstava baza, poputnetopiv u vodi i lužinama, njihova je sposobnost reagiranja s anorganskim ili organskim kiselinama. Ova se reakcija svodi na interakciju između dvije vrste iona: vodika i hidroksilnih skupina. Dovodi do stvaranja molekula vode: HCI + KOH = KCI + H2O Sa stajališta teorije elektrolitske disocijacije, cijela reakcija se svodi na stvaranje slabog, malo disociranog elektrolita - vode.
U gornjem primjeru nastala je srednja sol -kalijev klorid. Ako se za reakciju hidroksidi osnovne prirode uzimaju u količini manjoj od potrebne za potpunu neutralizaciju višebazne kiseline, tada se tijekom isparavanja rezultirajućeg produkta pronalaze kristali kisele soli. Reakcija neutralizacije igra važnu ulogu u metaboličkim procesima koji se javljaju u živim sustavima - stanicama i omogućuje im neutraliziranje prekomjerne količine vodikovih iona koji se nakupljaju u reakcijama disimilacije uz pomoć vlastitih puferskih kompleksa.
