Hidroxizi de bază și proprietățile lor chimice

Principalele clase de substanțe anorganice, cu excepția oxizilor, acizilor și sărurilor, includ un grup de compuși numiți baze sau hidroxizi. Toți au un singur plan pentru structura moleculei: ele conțin în mod necesar una sau mai multe grupări hidroxil legate la ionul metalic. Hidroxizii bazici sunt legați genetic de oxizi și săruri de metale, ceea ce determină nu numai proprietățile lor chimice, ci și metodele de producție în laborator și în industrie.

Există mai multe forme de clasificare a bazelor, care se bazează atât pe caracteristicile metalului care constituie molecula, iar capacitatea substanței de a se dizolva in apa. În acest articol vom lua în considerare aceste caracteristici ale hidroxizilor și, de asemenea, vom cunoaște proprietățile lor chimice, pe care depinde utilizarea bazelor în industrie și viața de zi cu zi.

Proprietăți fizice

Toate bază formate cu metale active, sau tipice, sunt materiale solide având o gamă largă de temperaturi de topire. În ceea ce privește apa, acestea sunt împărțite în ușor solubile - alcaline și insolubile în apă. De exemplu, hidroxizi de bază, care conține ca elemente ale cation grupele IA, ușor solubil în apă și sunt electroliți puternici. Ei săpun la atingere, mananca departe țesutul, pielea și sunt numite baze. Atunci când se disociază în soluție, se detectează ioni de OH^-, definită prin intermediul unor indicatori. De exemplu, fenolftaleina incoloră într-un mediu alcalin devine crimson. Ambele soluții și topituri de hidroxizi de sodiu, potasiu, bariu și calciu sunt electroliți, adică conduc un curent electric și sunt considerați conductori de tipul celui de-al doilea. La bazele solubile utilizate cel mai frecvent în industrie există, de exemplu, aproximativ 11 compuși, cum ar fi hidroxizii bazici de sodiu, potasiu, amoniu etc.

Structura moleculei de bază

Se formează o legătură ionică între cationul metalic și anionii grupului hidroxil din molecula substanței. Este suficient de puternic pentru hidroxizii insolubili în apă, astfel încât moleculele de apă polară nu sunt capabile să distrugă rețeaua cristalină a unui astfel de compus. Alcalinele sunt substanțe care sunt stabile și practic nu formează oxid și apă când sunt încălzite. Deci, hidroxizii de bază ai fierului de potasiu și sodiu la o temperatură mai mare de 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 de metal și celălalt la atomul de hidrogen. Structura moleculei și tipul de legare chimică determină nu numai proprietățile fizice, ci și toate substanțele chimice ale substanțelor. Să ne ocupăm mai mult de ele.

Calciu și magneziu și proprietățile compușilor lor

Ambele elemente sunt reprezentanți tipici ai metalelor active și pot interacționa cu oxigenul și apa. Produsul primei reacții este oxidul de bază. Hidroxidul se formează ca rezultat al unui proces exotermic, care continuă cu eliberarea unei cantități mari de căldură. Bazele de calciu și magneziu sunt substanțe puțin solubile în pulbere albă. Pentru compusul de calciu sunt adesea folosite următoarele denumiri: laptele de var (dacă este o suspensie în apă) și apa de var. Fiind un hidroxid de bază tipic, Ca (OH)₂ interacționează cu oxizii, acizii și bazele amfoterice acide și amfoterice, de exemplu cu hidroxizi de aluminiu și zinc. Spre deosebire de alcaline tipice care sunt rezistente la căldură, compușii de magneziu și calciu se descompun în oxid și apă sub influența temperaturii. Ambele baze, în special Ca (OH)₂, utilizate pe scară largă în industrie, agricultură și nevoi interne. Să luăm în considerare aplicarea lor în continuare.

Domenii de aplicare a compușilor de calciu și magneziu

Este bine cunoscut faptul că în construcții se utilizează material chimic, numit var sau pulverizat. Aceasta este baza calciului. Cel mai adesea se obține prin reacția dintre apă și oxidul de bază de calciu. Proprietățile chimice ale hidroxizilor de bază le permit să le utilizeze pe scară largă în diverse ramuri ale economiei naționale. De exemplu, pentru a curăța impuritățile în producerea zahărului brut, pentru a produce înălbitor, în bumbacul de înălbire și în firele de in. Înainte de inventarea schimbătorilor de ioni - schimbătorilor de cationi, calciu și magneziu bază utilizate în tehnicile de dedurizare a apei, care pot scăpa de hidrocarburi, deteriorarea calității acestuia. Pentru aceasta, apa a fost fiarta cu o cantitate mica de sodă sau var hidratat. O suspensie apoasă de hidroxid de magneziu poate fi utilizată ca agent terapeutic pentru pacienții cu gastrită pentru a reduce aciditatea sucului gastric.

Proprietăți ale oxizilor și hidroxizilor bazici

Cele mai importante pentru substanțele din acest grup sunt reacțiile cu oxizi acide, acizi, baze amfoterice și săruri. Interesant este faptul că bazele insolubile, de exemplu, cum ar fi cupru, fier sau hidroxizi de nichel, nu pot fi obținute prin reacția directă a oxidului cu apa. În acest caz, reacția dintre sarea corespunzătoare și alcaline este utilizată în laborator. Ca rezultat, se formează baze care precipită. De exemplu, acesta este modul în care se obține un precipitat albastru de hidroxid de cupru, un precipitat verde al bazei fierului feros. Ulterior, acestea sunt evaporate până la substanțe solide sub formă de pulbere legate de hidroxizii insolubili în apă. O caracteristică distinctivă a acestor compuși este că, sub acțiunea temperaturilor ridicate, ele se descompun în oxidul și apa corespunzătoare, care nu pot fi menționate despre alcalii. La urma urmei, bazele solubile în apă sunt stabile termic.

Abilitatea de a electroliza

Continuând să studieze proprietățile de bază hidroxizi locuiesc pe o singură linie, care pot fi diferențiate pe baza de metale alcaline și alcalino-pământoase din compușii insolubili în apă. Aceasta este incapacitatea acestuia din urmă de a se disocia în ioni sub acțiunea unui curent electric. Dimpotrivă, topiturile și soluțiile de hidroxizi de potasiu, sodiu, bariu, stronțiu se supun ușor electrolizei și sunt conductori de tipul celui de-al doilea.

Prepararea bazelor

Referindu-ne la proprietățile acestei clase de substanțe anorganice, am enumerat parțial reacțiile chimice care stau la baza producției lor în condiții de laborator și industriale. Cea mai accesibilă și profitabilă din punct de vedere economic este metoda de descompunere termică a calcarului natural, în urma căreia nestins. Dacă se efectuează o reacție cu apă, se formează un hidroxid bazic - Ca (OH)₂. Un amestec din această substanță cu nisip și apă se numește mortar. Acesta continuă să fie utilizat pentru tencuiala pereților, pentru cărămizi de cioplire și alte tipuri de lucrări de construcție. Alcalinele pot fi de asemenea obținute prin reacția oxizilor corespunzători cu apa. De exemplu: K₂O + H₂O = 2KOH. Procesul este exotermic cu eliberarea unei cantități mari de căldură.

Interacțiunea alcalinilor cu oxizi acide și amfoterici

Proprietățile chimice caracteristice ale bazelor solubile în apă includ capacitatea lor de a forma săruri în reacție cu oxizii care conțin atomi metaloid în molecule, de exemplu, cum ar fi dioxidul de carbon, dioxid de sulf sau oxid de siliciu. În particular, se utilizează hidroxid de calciu pentru a scurge gazele și hidroxizii de sodiu și potasiu pentru a produce carbonații corespunzători. Oxizii de zinc și aluminiu legați de substanțele amfoterice pot interacționa atât cu acizi, cât și cu alcalii. În acest din urmă caz, compușii complexi pot fi formați, de exemplu, ca hidroxi- zincatul de sodiu.

Reacție de neutralizare

Una dintre cele mai importante proprietăți ale bazelor, atât insolubile în apă cât și alcaline, este capacitatea lor de a reacționa cu acizi anorganici sau organici. Această reacție este redusă la interacțiunea a două tipuri de ioni: grupări hidrogen și hidroxil. Aceasta conduce la formarea de molecule de apă: HCI + KOH = KCI + H₂Despre. Din punctul de vedere al teoriei disocierii electrolitice, întreaga reacție se reduce la formarea unui electrolit slab disociat - apă.

În acest exemplu s-a format o sare medie - clorură de potasiu. Dacă sunt luate pentru reacția unei hidroxizi de bază într-o cantitate mai mică decât cea necesară pentru a neutraliza complet acidul polibazic, cristalele de sare acidă sunt găsite prin evaporarea produsului rezultat. reacția de neutralizare joacă un rol important în procesele metabolice în sistemele vii - celule si le permite prin complexele tampon proprii neutraliza excesul de cantitatea de ioni de hidrogen, care se acumulează în disimilarea reacțiile.