La principalele clase de substanțe anorganice, cu excepțiaoxizi, acizi și săruri, se referă la un grup de compuși numiți baze sau hidroxizi. Toate au un singur plan pentru structura moleculei: conțin în mod necesar în compoziția sa una sau mai multe grupări hidroxil conectate la un ion metalic. Hidroxizii de bază sunt legați genetic de oxizii și sărurile metalice; acest lucru determină nu numai proprietățile lor chimice, ci și metodele de producție în laborator și industrie.
Există mai multe forme de clasificarebazele, care se bazează atât pe caracteristicile metalului care face parte din moleculă, cât și pe capacitatea substanței de a se dizolva în apă. În articolul nostru, vom lua în considerare aceste caracteristici ale hidroxizilor, precum și vom face cunoștință cu proprietățile lor chimice, de care depinde utilizarea bazelor în industrie și în viața de zi cu zi.
Proprietăți fizice
Toate bazele formate din active saumetalele tipice sunt solide cu o gamă largă de topire. În ceea ce privește apa, acestea sunt împărțite în ușor solubile - alcaline și insolubile în apă. De exemplu, hidroxii de bază care conțin elemente din grupa IA ca cationi sunt ușor solubili în apă și sunt electroliți puternici. Sunt săpun la atingere, corodează țesătura, pielea și se numesc alcalii. În timpul disocierii lor, ionii OH se găsesc în soluție-determinat folosind indicatori. De exemplu, fenolftaleina incoloră devine purpurie într-un mediu alcalin. Atât soluțiile, cât și topiturile de hidroxizi de sodiu, potasiu, bariu, calciu sunt electroliți, adică conduc curent electric și sunt considerați conductori de al doilea fel. Cele mai utilizate baze solubile din industrie includ aproximativ 11 compuși, de exemplu, cum ar fi hidroxizi de sodiu, potasiu, amoniu, etc.
Structura moleculei de bază
Între cationii metalici și anionii hidroxilgrupează într-o moleculă de substanță o legătură ionică. Este suficient de puternic pentru hidroxizii insolubili în apă, astfel încât moleculele de apă polare nu sunt capabile să distrugă rețeaua cristalină a unui astfel de compus. Alcalii sunt substanțe stabile și practic nu formează oxid și apă atunci când sunt încălzite. Astfel, principalii hidroxizi de potasiu și sodiu fierb la temperaturi peste 1000 ° C, în timp ce nu se descompun. În formulele grafice ale tuturor bazelor, se vede clar că atomul de oxigen al grupării hidroxil este legat printr-o legătură covalentă la atomul metalic, iar cealaltă la atomul de hidrogen. Structura moleculei și tipul legăturii chimice determină nu numai caracteristicile fizice, ci și toate caracteristicile chimice ale substanțelor. Să ne oprim asupra lor mai detaliat.
Calciul și magneziul și caracteristicile proprietăților compușilor lor
Ambele elemente sunt tipicemetale active și pot interacționa cu oxigenul și apa. Produsul primei reacții este oxidul bazic. Hidroxidul se formează ca urmare a unui proces exoterm care produce o cantitate mare de căldură. Bazele de calciu și magneziu sunt substanțe sub formă de pulbere albă slab solubile. Următoarele denumiri sunt adesea folosite pentru compusul de calciu: lapte de var (dacă este o suspensie în apă) și apă de var. Ca hidroxid bazic tipic, Ca (OH)2 interacționează cu acidul și amfoteruloxizi, acizi și baze amfotere, de exemplu, cu hidroxizi de aluminiu și zinc. Spre deosebire de alcalii tipici, care sunt rezistenți la căldură, compușii de magneziu și calciu se descompun în oxid și apă sub influența temperaturii. Ambele baze, în special Ca (OH)2, sunt utilizate pe scară largă în industria, agricultură și nevoile gospodăriei. Să analizăm în continuare aplicarea lor.
Domeniile de aplicare a compușilor de calciu și magneziu
Este bine cunoscut faptul că în construcții se folosescun material chimic numit puf sau var stins. Aceasta este o bază de calciu. Cel mai adesea se obține prin reacția apei cu oxidul de calciu bazic. Proprietățile chimice ale hidroxizilor de bază le permit să fie utilizate pe scară largă în diferite sectoare ale economiei naționale. De exemplu, pentru purificarea impurităților în producția de zahăr brut, pentru producerea de înălbitor, pentru albirea firelor de bumbac și in. Înainte de invenția schimbătorilor de ioni - schimbătoare de cationi, bazele de calciu și magneziu erau utilizate în tehnologiile de dedurizare a apei, ceea ce făcea posibilă scăparea hidrocarbonatelor care îi înrăutățesc calitatea. Pentru a face acest lucru, apa a fost fiartă cu o cantitate mică de sodă sau var stins. O suspensie apoasă de hidroxid de magneziu poate fi utilizată ca agent terapeutic pentru pacienții cu gastrită pentru a reduce aciditatea sucului gastric.
Proprietățile oxizilor și hidroxizilor bazici
Aceste grupuri sunt cele mai importante pentru substanțe.reacții cu oxizi acizi, acizi, baze amfotere și săruri. În mod interesant, bazele insolubile precum cuprul, fierul sau hidroxizii de nichel nu pot fi obținute prin reacția directă a oxidului cu apă. În acest caz, laboratorul folosește reacția dintre sarea corespunzătoare și alcalin. Ca rezultat, se formează baze, care precipită. De exemplu, acest lucru dă un precipitat albastru de hidroxid de cupru, un precipitat verde de bază de fier feros. Ulterior, acestea sunt evaporate în substanțe solide pulverulente legate de hidroxizi insolubili în apă. O trăsătură distinctivă a acestor compuși este că, atunci când sunt expuși la temperaturi ridicate, se descompun în oxidul și apa corespunzătoare, ceea ce nu se poate spune despre alcali. La urma urmei, bazele solubile în apă sunt stabile termic.
Capacitatea de electroliză
Continuând să studiem proprietățile de bază ale hidroxizilor,să ne oprim pe încă o linie prin care este posibil să distingem bazele metalelor alcaline și alcalino-pământoase de compușii insolubili în apă. Aceasta este imposibilitatea celor din urmă de a se disocia în ioni sub influența unui curent electric. Dimpotrivă, topiturile și soluțiile de hidroxizi de potasiu, sodiu, bariu, stronțiu sunt ușor electrolizați și sunt conductori de al doilea fel.
Obținerea de motive
Vorbind despre proprietățile acestei clase de anorganicisubstanțe, am enumerat parțial reacțiile chimice care stau la baza producției lor în condiții de laborator și industriale. Cea mai accesibilă și rentabilă metodă economică poate fi considerată ca descompunerea termică a calcarului natural, în urma căreia se obține varul viu. Dacă reacționați cu apă, atunci formează un hidroxid de bază - Ca (OH)2... Se numește un amestec din această substanță cu nisip și apămortar. Acesta continuă să fie utilizat pentru tencuirea pereților, pentru legarea cărămizilor și în alte tipuri de lucrări de construcție. Alcalii pot fi obținuți și prin reacția oxizilor corespunzători cu apă. De exemplu: K2O + H2O = 2KON. Procesul este exoterm și produce multă căldură.
Interacțiunea alcalinilor cu oxizi acizi și amfoteri
Proprietățile chimice caracteristice ale solubilului înapa bazelor poate fi atribuită capacității lor de a forma săruri în reacțiile cu oxizi care conțin atomi nemetalici în molecule, de exemplu, cum ar fi dioxidul de carbon, dioxidul de sulf sau oxidul de siliciu. În special, hidroxidul de calciu este utilizat pentru uscarea gazelor, iar hidroxizii de sodiu și potasiu sunt utilizați pentru a obține carbonații corespunzători. Oxizii de zinc și aluminiu, care sunt substanțe amfotere, pot interacționa atât cu acizii, cât și cu alcalii. În acest din urmă caz, se pot forma compuși complecși precum hidroxozincatul de sodiu.
Reacție de neutralizare
Una dintre cele mai importante proprietăți ale bazelor, cum ar fiinsolubile în apă și alcali, este capacitatea lor de a reacționa cu acizi anorganici sau organici. Această reacție se reduce la interacțiunea dintre două tipuri de ioni: grupe hidrogen și hidroxil. Conduce la formarea moleculelor de apă: HCI + KOH = KCI + H2DESPRE . Din punctul de vedere al teoriei disocierii electrolitice, întreaga reacție este redusă la formarea unui electrolit slab, ușor disociat - apa.
În exemplul de mai sus, s-a format o sare medie -clorura de potasiu. Dacă, pentru reacție, hidroxizii de natură bazică sunt luați într-o cantitate mai mică decât este necesară pentru neutralizarea completă a acidului polibazic, atunci în timpul evaporării produsului rezultat se găsesc cristale de sare acidă. Reacția de neutralizare joacă un rol important în procesele metabolice care apar în sistemele vii - celule și le permite să neutralizeze cantitatea în exces de ioni de hidrogen care se acumulează în reacțiile de disimilare cu ajutorul propriilor lor complexe tampon.
