Principalele clase de substanțe anorganice, pe lângă oxizi, acizi și săruri, includ un grup de compuși numiți baze sau hidroxizi. Toate au un singur plan de structură moleculară: conțin în mod necesar una sau mai multe grupări hidroxil conectate la un ion metalic în compoziția sa. Hidroxizii de bază sunt legați genetic de oxizii și sărurile metalice, ceea ce determină nu numai proprietățile chimice ale acestora, ci și metodele de obținere în laborator și industrie.
Există mai multe forme de clasificare a bazelor, 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 ne vom familiariza cu proprietățile lor chimice, de care depinde utilizarea bazelor în industrie și viața de zi cu zi.
Proprietăți fizice
Toate bazele formate din metale active sau tipice sunt solide cu o gamă largă de puncte de topire. În legătură cu apa, eisunt împărțite în foarte solubile - alcaline și insolubile în apă. De exemplu, hidroxizii bazici care conțin elemente din grupa IA ca cationi se dizolvă ușor în apă și sunt electroliți puternici. Sunt săpunoase la atingere, corodează țesătura, pielea și se numesc alcaline. Când se disociază în soluție, sunt detectați ionii OH-, care sunt determinați cu ajutorul unor indicatori. De exemplu, fenolftaleina incoloră devine purpurie într-un mediu alcalin. Atât soluțiile, cât și topiturile de hidroxizi de sodiu, potasiu, bariu și calciu sunt electroliți; conduc electricitatea și sunt considerați conducători de al doilea fel. Bazele solubile, cel mai frecvent utilizate în industrie, includ aproximativ 11 compuși, cum ar fi hidroxizi bazici de sodiu, potasiu, amoniu etc.
Structura moleculei de bază
Se formează o legătură ionică între un cation metalic și anionii grupărilor hidroxil dintr-o moleculă de substanță. Este suficient de puternic pentru hidroxizi insolubili în apă, astfel încât moleculele polare de apă nu sunt capabile să distrugă rețeaua cristalină a unui astfel de compus. Alcaliile sunt substanțe stabile și practic nu formează oxid și apă atunci când sunt încălzite. Astfel, hidroxizii bazici de potasiu și sodiu fierb la temperaturi de 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 de metal, iar ceal altă la atomul de hidrogen. Structura moleculei și tipul de legătură chimică determină nu numai fizice, ciși toate caracteristicile chimice ale substanțelor. Să ne oprim asupra lor mai detaliat.
Calciu și magneziu și caracteristici ale proprietăților compușilor lor
Ambele elemente sunt reprezentanți tipici ai metalelor active și pot interacționa cu oxigenul și apa. Produsul primei reacții este un oxid bazic. Hidroxidul se formează ca urmare a unui proces exotermic care eliberează o cantitate mare de căldură. Bazele de calciu și magneziu sunt substanțe pulverulente albe puțin solubile. Următoarele denumiri sunt adesea folosite pentru compușii de calciu: lapte de var (dacă este o suspensie în apă) și apă de var. Fiind un hidroxid bazic tipic, Ca(OH)2 interacționează cu oxizi acizi și amfoteri, acizi și baze amfotere, cum ar fi hidroxizii de aluminiu și zinc. Spre deosebire de alcalinele obișnuite rezistente 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 industrie, agricultură și nevoile casnice. Să luăm în considerare aplicația lor în continuare.
Domenii de aplicare a compușilor de calciu și magneziu
Este bine cunoscut faptul că în construcție se folosește un material chimic numit puf sau var stins. Este o bază de calciu. Cel mai adesea se obține prin reacția apei cu oxidul de calciu bazic. Proprietățile chimice ale hidroxizilor bazici le permit să fie utilizate pe scară largă în diferite ramuri ale economiei naționale. De exemplu, pentru a curăța impuritățile din producțiezahăr brut, pentru a obține înălbitor, în albirea firelor de bumbac și in. Înainte de inventarea schimbătoarelor de ioni - schimbătoare de cationi, bazele de calciu și magneziu erau folosite în tehnologiile de dedurizare a apei, ceea ce făcea posibilă scăparea de hidrocarburi care îi degradează 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 folosită ca remediu pentru pacienții cu gastrită pentru a reduce aciditatea sucului gastric.
Proprietățile oxizilor și hidroxizilor bazici
Cele mai importante pentru substanțele din acest grup sunt reacțiile cu oxizi acizi, acizi, baze amfotere și săruri. Interesant este că bazele insolubile precum hidroxizii de cupru, fier sau nichel nu pot fi obținute prin reacția directă a oxidului cu apa. În acest caz, laboratorul folosește reacția dintre sarea corespunzătoare și alcalii. Ca urmare, se formează baze care precipită. De exemplu, așa se obține un precipitat albastru de hidroxid de cupru, un precipitat verde de bază feroasă. Ulterior, ele sunt evaporate în substanțe solide pulverulente legate de hidroxizi insolubili în apă. O trăsătură distinctivă a acestor compuși este că, sub acțiunea temperaturilor ridicate, se descompun în oxidul și apă corespunzătoare, ceea ce nu se poate spune despre alcalii. La urma urmei, bazele solubile în apă sunt stabile termic.
Abilitate de electroliză
Continuând să studiem proprietățile de bază ale hidroxizilor, să ne oprim asupra încă o caracteristică prin care se pot distinge bazele metalelor alcaline și alcalino-pământoase de compușii insolubili în apă. Aceasta este imposibilitatea celui din urmă de a se disocia în ioni sub influența unui curent electric. Dimpotrivă, topiturile și soluțiile de hidroxizi de potasiu, sodiu, bariu și stronțiu sunt ușor supuse electrolizei și sunt conductori de al doilea fel.
Obținerea de motive
Vorbind despre proprietățile acestei clase de substanțe anorganice, am enumerat parțial reacțiile chimice care stau la baza producerii lor în condiții de laborator și industriale. Cea mai accesibilă și mai rentabilă metodă poate fi considerată descompunerea termică a calcarului natural, în urma căreia se obține var nestins. Dacă efectuați o reacție cu apa, atunci se formează un hidroxid bazic - Ca (OH) 2. Un amestec al acestei substanțe cu nisip și apă se numește mortar. Continuă să fie folosit pentru tencuirea pereților, pentru lipirea cărămizilor și în alte tipuri de lucrări de construcții. Alcaliile pot fi obținute și prin reacția oxizilor corespunzători cu apă. De exemplu: K2O + H2O=2KON. Procesul este exotermic cu eliberarea unei cantități mari de căldură.
Interacțiunea alcaline cu oxizi acizi și amfoteri
Proprietățile chimice caracteristice ale bazelor solubile în apă includ capacitatea lor de a forma săruri în reacții cu oxizi care conțin atomi nemetalici în molecule,de exemplu, cum ar fi dioxid de carbon, dioxid de sulf sau oxid de siliciu. În special, hidroxidul de calciu este utilizat pentru a usca gazele, iar hidroxidul de sodiu și potasiu pentru a obține carbonații corespunzători. Oxizii de zinc și aluminiu, legați de substanțele amfotere, pot interacționa atât cu acizii, cât și cu alcalii. În ultimul caz, pot fi formați compuși complecși, cum ar fi hidroxozincatul de sodiu.
Reacție de neutralizare
Una dintre cele mai importante proprietăți ale bazelor, atât insolubile în apă, cât și în alcalii, este capacitatea lor de a reacționa cu acizii anorganici sau organici. Această reacție se reduce la interacțiunea dintre două tipuri de ioni: hidrogen și grupări hidroxil. Conduce la formarea moleculelor de apă: HCI + KOH=KCI + H2O. Din punctul de vedere al teoriei disocierii electrolitice, întreaga reacție se reduce la formarea unui electrolit slab, ușor disociat - apa.
În exemplul de mai sus, s-a format o sare medie - clorură de potasiu. Dacă pentru reacție se iau hidroxizi bazici într-o cantitate mai mică decât este necesară pentru neutralizarea completă a acidului polibazic, atunci la evaporarea produsului rezultat, se găsesc cristale de sare acidă. Reacția de neutralizare joacă un rol important în procesele metabolice care au loc în sistemele vii - celule și le permite acestora, cu ajutorul propriilor complexe tampon, să neutralizeze excesul de ioni de hidrogen acumulat în reacțiile de disimilare.
