Alle principali classi di sostanze inorganiche, tranneossidi, acidi e sali, si riferisce a un gruppo di composti chiamati basi o idrossidi. Tutti hanno un unico piano per la struttura della molecola: contengono necessariamente nella sua composizione uno o più gruppi idrossilici collegati a uno ione metallico. Gli idrossidi di base sono geneticamente correlati agli ossidi e ai sali metallici, questo determina non solo le loro proprietà chimiche, ma anche i metodi di produzione in laboratorio e nell'industria.
Esistono diverse forme di classificazionebasi, che si basano sia sulle caratteristiche del metallo che fa parte della molecola, sia sulla capacità della sostanza di dissolversi in acqua. Nel nostro articolo considereremo queste caratteristiche degli idrossidi, oltre a conoscere le loro proprietà chimiche, da cui dipende l'uso delle basi nell'industria e nella vita di tutti i giorni.
Proprietà fisiche
Tutte le basi formate da attivo oi metalli tipici sono solidi con un ampio intervallo di fusione. In relazione all'acqua, si dividono in prontamente solubili: alcali e insolubili in acqua. Ad esempio, idrossidi basici contenenti elementi del gruppo IA come cationi sono facilmente solubili in acqua e sono elettroliti forti. Sono saponosi al tatto, corrodono il tessuto, la pelle e sono chiamati alcali. Durante la loro dissociazione, gli ioni OH si trovano nella soluzione-determinato utilizzando indicatori.Ad esempio, la fenolftaleina incolore diventa cremisi in un mezzo alcalino. Sia le soluzioni che le miscele di sodio, potassio, bario, idrossidi di calcio sono elettroliti, ad es. conducono corrente elettrica e sono considerati conduttori del secondo tipo. Le basi solubili più comunemente utilizzate nell'industria includono circa 11 composti, ad esempio, come sodio basico, potassio, idrossidi di ammonio, ecc.
Struttura della molecola di base
Tra il catione metallico e gli anioni idrossilicigruppi in una molecola di sostanza si forma un legame ionico. È abbastanza forte per gli idrossidi insolubili in acqua, quindi le molecole di acqua polare non sono in grado di distruggere il reticolo cristallino di un tale composto. Gli alcali sono sostanze stabili e praticamente non formano ossido e acqua se riscaldati. Pertanto, i principali idrossidi di potassio e sodio bollono a temperature superiori a 1000 ° C, mentre non si decompongono. Nelle formule grafiche di tutte le basi, si vede chiaramente che l'atomo di ossigeno del gruppo idrossile è legato da un legame covalente all'atomo di metallo e l'altro all'atomo di idrogeno. La struttura della molecola e il tipo di legame chimico determinano non solo le caratteristiche fisiche, ma anche tutte le caratteristiche chimiche delle sostanze. Soffermiamoci su di loro in modo più dettagliato.
Calcio e magnesio e caratteristiche delle proprietà dei loro composti
Entrambi gli elementi sono tipicimetalli attivi e possono interagire con ossigeno e acqua. Il prodotto della prima reazione è l'ossido basico. L'idrossido si forma come risultato di un processo esotermico con rilascio di una grande quantità di calore. Le basi di calcio e magnesio sono sostanze polverose bianche scarsamente solubili. Per il composto di calcio vengono spesso usati i seguenti nomi: latte di lime (se è una sospensione in acqua) e acqua di calce. Come un tipico idrossido di base, Ca (OH)2 interagisce con acido e anfoteroossidi, acidi e basi anfotere, ad esempio, con idrossidi di alluminio e zinco. A differenza dei tipici alcali, che sono resistenti al calore, i composti di magnesio e calcio vengono decomposti in ossido e acqua sotto l'influenza della temperatura. Entrambe le basi, in particolare Ca (OH)2, sono ampiamente utilizzati nell'industria, nell'agricoltura e nelle necessità domestiche. Consideriamo ulteriormente la loro applicazione.
Applicazioni di composti di calcio e magnesio
È noto che usano nella costruzioneun materiale chimico chiamato lanugine o calce spenta. Questa è una base di calcio. Molto spesso è ottenuto dalla reazione dell'acqua con ossido di calcio basico. Le proprietà chimiche degli idrossidi di base consentono loro di essere ampiamente utilizzati in vari settori dell'economia nazionale. Ad esempio, per la depurazione delle impurità nella produzione di zucchero grezzo, per la produzione di candeggina, nello sbiancamento di filati di cotone e lino. Prima dell'invenzione degli scambiatori di ioni - scambiatori di cationi, basi di calcio e magnesio venivano utilizzati nelle tecnologie di addolcimento dell'acqua, che rendevano possibile l'eliminazione degli idrocarbonati che ne peggioravano la qualità. Per fare questo, l'acqua veniva bollita con una piccola quantità di carbonato di sodio o calce spenta. La sospensione acquosa di idrossido di magnesio può essere utilizzata come agente terapeutico per i pazienti con gastrite per ridurre l'acidità del succo gastrico.
Proprietà degli ossidi e idrossidi basici
Questi gruppi sono i più importanti per le sostanze.reazioni con ossidi acidi, acidi, basi anfotere e sali. È interessante notare che basi insolubili come idrossidi di rame, ferro o nichel non possono essere ottenute per reazione diretta dell'ossido con l'acqua. In questo caso, il laboratorio utilizza la reazione tra il sale corrispondente e l'alcali. Di conseguenza, si formano basi che precipitano. Ad esempio, questo dà un precipitato blu di idrossido di rame, un precipitato verde di base di ferro ferroso. Successivamente, vengono evaporati in sostanze solide in polvere legate agli idrossidi insolubili in acqua. Una caratteristica distintiva di questi composti è che, se esposti a temperature elevate, si decompongono nell'ossido e nell'acqua corrispondenti, il che non si può dire degli alcali. Dopo tutto, le basi idrosolubili sono termicamente stabili.
Capacità di elettrolisi
Continuando a studiare le proprietà di base degli idrossidi,Soffermiamoci su un'altra riga con la quale è possibile distinguere le basi dei metalli alcalini e alcalino-terrosi dai composti insolubili in acqua. Questa è l'impossibilità di quest'ultimo di dissociarsi in ioni sotto l'influenza di una corrente elettrica. Al contrario, i fusi e le soluzioni di idrossidi di potassio, sodio, bario, stronzio sono facilmente elettrolizzati e sono conduttori del secondo tipo.
Ottenere motivi
Parlando delle proprietà di questa classe di inorganicisostanze, abbiamo parzialmente elencato le reazioni chimiche alla base della loro produzione in condizioni di laboratorio e industriali. Il metodo più accessibile ed economicamente praticabile è la decomposizione termica del calcare naturale, con conseguente calce viva. Se reagisci con l'acqua, forma un idrossido di base - Ca (OH)2... Viene chiamata una miscela di questa sostanza con sabbia e acquamortaio. Continua ad essere utilizzato per intonacare pareti, per legare mattoni e in altri tipi di lavori edili. Gli alcali possono anche essere ottenuti facendo reagire i corrispondenti ossidi con acqua. Ad esempio: K2O + H2O = 2KON. Il processo è esotermico e produce molto calore.
Interazione di alcali con ossidi acidi e anfoteri
Le proprietà chimiche caratteristiche di solubile inl'acqua delle basi può essere attribuita alla loro capacità di formare sali in reazioni con ossidi contenenti atomi non metallici in molecole, ad esempio, come anidride carbonica, anidride solforosa o ossido di silicio. In particolare, l'idrossido di calcio viene utilizzato per essiccare i gas e gli idrossidi di sodio e di potassio vengono utilizzati per ottenere i corrispondenti carbonati. Gli ossidi di zinco e alluminio, che sono sostanze anfotere, possono interagire sia con gli acidi che con gli alcali. In quest'ultimo caso si possono formare composti complessi come l'idrossozincato di sodio.
Reazione di neutralizzazione
Una delle proprietà più importanti delle basi, comeinsolubile in acqua e alcali, è la loro capacità di reagire con acidi inorganici o organici. Questa reazione è ridotta all'interazione tra due tipi di ioni: idrogeno e gruppi idrossilici. Porta alla formazione di molecole d'acqua: HCI + KOH = KCI + H2DI . Dal punto di vista della teoria della dissociazione elettrolitica, l'intera reazione è ridotta alla formazione di un elettrolita debole, leggermente dissociato - acqua.
Nell'esempio sopra, si è formato un sale medio -cloruro di potassio. Se, per la reazione, si prendono idrossidi di natura basica in una quantità inferiore a quella necessaria per la completa neutralizzazione dell'acido polibasico, allora durante l'evaporazione del prodotto risultante si trovano cristalli del sale acido. La reazione di neutralizzazione svolge un ruolo importante nei processi metabolici nei sistemi viventi - cellule e consente loro di neutralizzare la quantità in eccesso di ioni idrogeno che si accumula nelle reazioni di dissimilazione utilizzando i propri complessi tampone.
