Hidroxizii acizi sunt compuși anorganici din grupa hidroxil –OH și un metal sau nemetal cu o stare de oxidare de +5, +6. Un alt nume este acizii anorganici care conțin oxigen. Caracteristica lor este eliminarea unui proton în timpul disocierii.
Clasificarea hidroxizilor
Hdroxizii sunt numiți și hidroxizi și vodoxizi. Aproape toate elementele chimice le au, unele sunt larg distribuite în natură, de exemplu, mineralele hidrargilita și brucitul sunt hidroxizi de aluminiu și, respectiv, de magneziu.
Se disting următoarele tipuri de hidroxizi:
- de bază;
- amfoter;
- acid.
Clasificarea se bazează pe dacă oxidul care formează hidroxidul este bazic, acid sau amfoter.
Proprietăți generale
Cele mai interesante sunt proprietățile acido-bazice ale oxizilor și hidroxizilor, deoarece de acestea depinde posibilitatea reacțiilor. Dacă hidroxidul va prezenta proprietăți acide, bazice sau amfotere depinde de puterea legăturii dintre oxigen, hidrogen și element.
Puterea ionilor este afectatăpotențial, cu o creștere în care proprietățile de bază ale hidroxizilor slăbesc și proprietățile acide ale hidroxizilor cresc.
Hidroxizi mai mari
Hdroxizii superiori sunt compuși în care elementul de formare se află în cea mai mare stare de oxidare. Acestea sunt printre toate tipurile din clasă. Un exemplu de bază este hidroxidul de magneziu. Hidroxidul de aluminiu este amfoter, în timp ce acidul percloric poate fi clasificat ca hidroxid acid.
Schimbarea caracteristicilor acestor substanțe în funcție de elementul de formare poate fi urmărită conform sistemului periodic al lui D. I. Mendeleev. Proprietățile acide ale hidroxizilor superiori cresc de la stânga la dreapta, în timp ce proprietățile metalice, respectiv, slăbesc în această direcție.
Hdroxizi de bază
Într-un sens restrâns, acest tip se numește bază, deoarece anionul OH este desprins în timpul disocierii sale. Cei mai faimoși dintre acești compuși sunt alcalii, de exemplu:
- Var stins Ca(OH)2 folosit la varuit, tăbăcirea pieilor, prepararea lichidelor antifungice, mortare și beton, dedurizarea apei, producerea zahărului, înălbitor și îngrășământ, causticizarea carbonați de sodiu și potasiu, neutralizarea soluțiilor acide, detectarea dioxidului de carbon, dezinfecția, reducerea rezistivității solului, ca aditiv alimentar.
- KOH potasiu caustic utilizat în fotografie, rafinarea petrolului, industria alimentară, hârtie și industria metalurgică, precum și o baterie alcalină, neutralizator de acid, catalizator, purificator de gaz, regulator de pH, electrolit,componentă de detergenți, fluide de foraj, coloranți, îngrășăminte, substanțe organice și anorganice de potasiu, pesticide, preparate farmaceutice pentru tratarea negilor, săpunuri, cauciuc sintetic.
- Soda caustică NaOH, necesară pentru industria celulozei și hârtiei, saponificarea grăsimilor în producția de detergenți, neutralizarea acidului, producția de biodiesel, dizolvarea blocajelor, degazarea substanțelor toxice, prelucrarea bumbacului și a lânii, spălarea mucegaiului, producția de alimente, cosmetologie, fotografie.
Hdroxizii bazici se formează ca urmare a interacțiunii cu apa a oxizilor metalici corespunzători, în marea majoritate a cazurilor cu o stare de oxidare de +1 sau +2. Acestea includ elemente alcaline, alcalino-pământoase și de tranziție.
În plus, bazele pot fi obținute în următoarele moduri:
- interacțiunea alcaline cu o sare a unui metal slab activ;
- reacția dintre un element alcalin sau alcalino-pământos și apă;
- prin electroliza unei soluții apoase de sare.
Hroxidii acizi și bazici interacționează între ei pentru a forma sare și apă. Această reacție se numește neutralizare și este de mare importanță pentru analiza titrimetrică. În plus, este folosit în viața de zi cu zi. Când acidul este vărsat, un reactiv periculos poate fi neutralizat cu sifon, iar oțetul este folosit pentru alcalii.
În plus, hidroxizii bazici modifică echilibrul ionic în timpul disocierii în soluție, care se manifestă printr-o schimbare a culorilor indicatorilor, și intră în reacții de schimb.
La încălzire, compușii insolubili se descompun în oxid și apă, iar alcaliile se topesc. Un hidroxid bazic și un oxid acid formează o sare.
Hdroxizi amfoteri
Unele elemente, în funcție de condiții, prezintă fie proprietăți bazice, fie acide. Hidroxizii pe baza acestora se numesc amfoteri. Sunt ușor de identificat după metalul inclus în compoziție, care are o stare de oxidare de +3, +4. De exemplu, o substanță gelatinoasă albă - hidroxid de aluminiu Al(OH)3, utilizată în purificarea apei datorită capacității mari de adsorbție, la fabricarea vaccinurilor ca substanță care sporește răspunsul imun., în medicina pentru tratamentul bolilor acid-dependente ale tractului gastrointestinal. De asemenea, este adesea încorporat în materialele plastice ignifuge și acționează ca un purtător pentru catalizatori.
Dar există excepții când valoarea stării de oxidare a elementului este +2. Acest lucru este tipic pentru beriliu, staniu, plumb și zinc. Hidroxidul ultimului metal Zn(OH)2 este utilizat pe scară largă în industriile chimice, în primul rând pentru sinteza diferiților compuși.
Puteți obține hidroxid amfoter prin reacția unei soluții de sare de metal tranzițional cu alcalii diluate.
Hidroxidul amfoter și oxidul de acid, alcalii sau acidul formează o sare atunci când interacționează. Hidroxidul de încălzire duce la descompunerea acestuia în apă și metahidroxid, care, la încălzirea ulterioară, este transformat în oxid.
Amfoter șihidroxizii acizi se comportă la fel în mediu alcalin. Când interacționează cu acizii, hidroxidii amfoteri acționează ca baze.
Hdroxizi acizi
Acest tip se caracterizează prin prezența unui element în starea de oxidare de la +4 la +7. În soluție, ei sunt capabili să doneze un cation de hidrogen sau să accepte o pereche de electroni și să formeze o legătură covalentă. Cel mai adesea au o stare de agregare a unui lichid, dar printre ele există și solide.
Formează un hidroxid de oxid acid capabil să formeze sare și care conține un nemetal sau un metal de tranziție. Oxidul este obținut ca urmare a oxidării unui nemetal, a descompunerii unui acid sau a unei sări.
Proprietățile acide ale hidroxizilor se manifestă prin capacitatea lor de a colora indicatorii, de a dizolva metalele active cu degajare de hidrogen, de a reacționa cu baze și oxizi bazici. Caracteristica lor distinctivă este participarea la reacții redox. În timpul procesului chimic, ei atașează particule elementare încărcate negativ la ei înșiși. Capacitatea de a acționa ca acceptor de electroni este slăbită prin diluare și conversie în săruri.
Astfel, este posibil să se distingă nu numai proprietățile acido-bazice ale hidroxizilor, ci și pe cele oxidante.
Acid azotic
HNO3 este considerat un acid monobazic puternic. Este foarte otrăvitor, lasă ulcere pe piele cu colorare galbenă a tegumentului, iar vaporii săi irită instantaneu mucoasa respiratorie. Vechiul nume este vodcă puternică. Se referă la hidroxizi acizi, în soluții apoasese disociază complet în ioni. În exterior, arată ca un lichid incolor care fumează în aer. O soluție apoasă concentrată este considerată a fi 60 - 70% din substanță, iar dacă conținutul depășește 95%, se numește acid azotic fumos.
Cu cât concentrația este mai mare, cu atât lichidul apare mai întunecat. Poate avea chiar și o culoare maro din cauza descompunerii în oxid, oxigen și apă la lumină sau cu o ușoară încălzire, așa că ar trebui păstrat într-un recipient de sticlă închis la culoare, într-un loc răcoros.
Proprietățile chimice ale hidroxidului acid sunt de așa natură încât poate fi distilat fără descompunere numai sub presiune redusă. Toate metalele reacționează cu acesta, cu excepția aurului, a unor reprezentanți ai grupului platinei și a tantalului, dar produsul final depinde de concentrația acidului.
De exemplu, o substanță de 60%, atunci când interacționează cu zincul, dă dioxid de azot ca produs secundar predominant, 30% - monoxid, 20% - oxid de dinazot (gaz de râs). Concentrații chiar mai mici de 10% și 3% dau unei substanțe simple azot sub formă de gaz și, respectiv, nitrat de amoniu. Astfel, din acid pot fi obținuți diverși compuși nitro. După cum se poate observa din exemplu, cu cât concentrația este mai mică, cu atât reducerea azotului este mai profundă. Activitatea metalului afectează și acest lucru.
O substanță poate dizolva aurul sau platina numai în compoziția de aqua regia - un amestec de trei părți de acid clorhidric și un acid azotic. Sticla și PTFE sunt rezistente la acesta.
Pe lângă metale, substanța reacționează cuoxizi bazici și amfoteri, baze, acizi slabi. În toate cazurile, rezultă săruri, cu nemetale - acizi. Nu toate reacțiile apar în siguranță, de exemplu, aminele și terebentina se aprind spontan când intră în contact cu hidroxidul în stare concentrată.
Sărurile se numesc nitrați. Când sunt încălzite, se descompun sau prezintă proprietăți oxidante. În practică, ele sunt folosite ca îngrășăminte. Ele practic nu se găsesc în natură din cauza solubilității ridicate, prin urmare, toate sărurile, cu excepția potasiului și a sodiului, sunt obținute artificial.
Acidul în sine este obținut din amoniac sintetizat și, dacă este necesar, concentrat în mai multe moduri:
- schimbarea echilibrului prin creșterea presiunii;
- prin încălzire în prezența acidului sulfuric;
- distilare.
În plus, este folosit în producția de îngrășăminte minerale, coloranți și medicamente, industria militară, grafică de șevalet, bijuterii, sinteza organică. Ocazional, acidul diluat este folosit în fotografie pentru a acidifica soluțiile de colorare.
Acid sulfuric
Н2SO4 este un acid dibazic puternic. Arată ca un lichid uleios greu incolor, inodor. Denumirea învechită este vitriol (soluție apoasă) sau ulei de vitriol (un amestec cu dioxid de sulf). Acest nume a fost dat datorită faptului că la începutul secolului al XIX-lea se producea sulf la fabricile de vitriol. În omagiu adus tradiției, hidrații de sulfat sunt încă numiți vitriol și astăzi.
Producerea de acid este stabilită la scară industrială șieste de aproximativ 200 de milioane de tone pe an. Se obține prin oxidarea dioxidului de sulf cu oxigen sau dioxid de azot în prezența apei, sau prin reacția hidrogenului sulfurat cu sulfat de cupru, argint, plumb sau mercur. Substanța concentrată rezultată este un agent oxidant puternic: înlocuiește halogenii din acizii corespunzători, transformă carbonul și sulful în oxizi acizi. Hidroxidul este apoi redus la dioxid de sulf, hidrogen sulfurat sau sulf. Un acid diluat, de obicei, nu prezintă proprietăți oxidante și formează săruri sau esteri medii și acizi.
Substanța poate fi detectată și identificată prin reacția cu sărurile de bariu solubile, în urma căreia precipită un precipitat alb de sulfat.
Acidul este folosit în continuare la prelucrarea minereurilor, producerea de îngrășăminte minerale, fibre chimice, coloranți, fum și explozivi, diverse industrii, sinteza organică, ca electrolit, pentru a obține săruri minerale.
Dar utilizarea este plină de anumite pericole. Substanța corozivă provoacă arsuri chimice la contactul cu pielea sau mucoasele. Când este inhalat, apare mai întâi o tuse și, ulterior - boli inflamatorii ale laringelui, traheei și bronhiilor. Depășirea concentrației maxime permise de 1 mg pe metru cub este mortală.
Puteți întâlni vapori de acid sulfuric nu numai în industriile specializate, ci și în atmosfera orașului. Acest lucru se întâmplă atunci când sunt chimice și metalurgiceîntreprinderile emit oxizi de sulf, care cad apoi sub formă de ploaie acide.
Toate aceste pericole au dus la faptul că circulația acidului sulfuric care conține peste 45% concentrație de masă în Rusia este limitată.
Acid sulfuros
Н2SO3 - acid mai slab decât acidul sulfuric. Formula sa diferă doar cu un atom de oxigen, dar acest lucru îl face instabil. Nu a fost izolat în stare liberă; există doar în soluții apoase diluate. Ele pot fi identificate printr-un miros înțepător specific, care amintește de un chibrit ars. Și pentru a confirma prezența unui ion sulfit - prin reacție cu permanganat de potasiu, în urma căreia soluția roșu-violet devine incoloră.
O substanță în diferite condiții poate acționa ca agent reducător și agent oxidant, formând săruri acide și medii. Este folosit pentru conservarea alimentelor, obținerea celulozei din lemn, precum și pentru albirea delicată a lânii, mătăsii și a altor materiale.
Acid ortofosforic
H3PO4 este un acid cu putere medie care arată ca niște cristale incolore. Acidul ortofosforic se mai numește și o soluție de 85% a acestor cristale în apă. Apare ca un lichid inodor, siropos, predispus la hipotermie. Încălzirea la peste 210 de grade Celsius îl determină să se transforme în acid pirofosforic.
Acidul fosforic se dizolvă bine în apă, se neutralizează cu alcalii și hidratul de amoniac, reacționează cu metalele,formează compuși polimerici.
Puteți obține substanța în diferite moduri:
- dizolvarea fosforului roșu în apă sub presiune, la o temperatură de 700-900 de grade, folosind platină, cupru, titan sau zirconiu;
- fosfor roșu clocotit în acid azotic concentrat;
- prin adăugarea de acid azotic concentrat fierbinte la fosfină;
- oxidarea oxigenului fosfin la 150 de grade;
- expunerea decaooxidului de tetrafosfor la o temperatură de 0 grade, apoi creșterea treptată a acestuia la 20 de grade și o tranziție lină la fierbere (este nevoie de apă în toate etapele);
- dizolvarea pentaclorurii sau a oxidului de triclorura de fosfor în apă.
Utilizarea produsului rezultat este largă. Cu ajutorul acestuia, tensiunea superficială este redusă și oxizii sunt îndepărtați de pe suprafețele pregătite pentru lipire, metalele sunt curățate de rugină și se creează o peliculă de protecție pe suprafața acestora care previne coroziunea ulterioară. În plus, acidul ortofosforic este utilizat în congelatoarele industriale și pentru cercetarea în biologie moleculară.
De asemenea, compusul face parte din fluidele hidraulice de aviație, aditivii alimentari și regulatorii de aciditate. Este folosit în zootehnie pentru prevenirea urolitiazelor la nurci și în stomatologie pentru manipulări înainte de obturare.
Acid pirofosforic
H4R2O7 - un acid caracterizat ca fiind puternic în primul stadiu si slab la altii. Ea se topește fărădescompunere, deoarece acest proces necesită încălzire în vid sau prezența acizilor puternici. Este neutralizat de alcalii și reacționează cu peroxidul de hidrogen. Obțineți-l într-unul dintre următoarele moduri:
- descompunerea decaoxidului de tetrafosfor în apă la temperatură zero și apoi încălzirea la 20 de grade;
- prin încălzirea acidului fosforic la 150 de grade;
- reacția acidului fosforic concentrat cu decaoxidul de tetrafosfor la 80-100 de grade.
Folosit în principal pentru producția de îngrășăminte.
Pe lângă acestea, există mulți alți reprezentanți ai hidroxizilor acizi. Fiecare dintre ele are propriile caracteristici și caracteristici, dar, în general, proprietățile acide ale oxizilor și hidroxizilor constă în capacitatea lor de a desprinde hidrogenul, de a se descompune, de a interacționa cu alcalii, sărurile și metalele.
