Základní hydroxidy a jejich chemické vlastnosti

Hlavní skupiny anorganických látek, kromě oxidů, kyselin a solí, zahrnují skupinu sloučenin nazývaných báze nebo hydroxidy. Všechny z nich mají jediný plán struktury molekuly: nutně obsahují jednu nebo více hydroxylových skupin připojených k kovovému iontu. Základní hydroxidy jsou geneticky příbuzné oxidům kovů a solí, což způsobuje nejen jejich chemické vlastnosti, ale také způsoby výroby v laboratoři a průmyslu.

Existuje několik forem klasifikace bází, které jsou založeny jak na vlastnostech kovu, který je součástí molekuly, tak na schopnosti látky rozpouštět ve vodě. V tomto článku se budeme zabývat těmito vlastnostmi hydroxidů a také seznámíme se s jejich chemickými vlastnostmi, na kterých závisí použití základen v průmyslu a každodenním životě.

Fyzikální vlastnosti

Všechny báze vytvořené aktivními nebo typickými kovy jsou pevné látky mající široký rozsah bodů tání. Pokud jde o vodu, jsou rozděleny na vysoce rozpustné - alkalické a nerozpustné ve vodě. Například bazické hydroxidy obsahující prvky skupiny IA jako kationty se snadno rozpouštějí ve vodě a jsou silnými elektrolyty. Jsou mýdlové na dotyk, korodují tkaninu, pokožku a nazývají se alkáliemi. Když se disociují v roztoku, detekují se ionty OH^-, definované pomocí ukazatelů. Například bezbarvý fenolftalein v alkalickém prostředí se stává karmínovým. Jak roztoky, tak taveniny hydroxidů sodíku, draslíku, bária a vápníku jsou elektrolyty, tj. vedou elektrický proud a považují se za vodiče druhého druhu. Mezi rozpustné báze, které se nejčastěji používají v průmyslu, patří například asi 11 sloučenin, jako jsou bazické hydroxidy sodíku, draslíku, amoniaku atd.

Struktura základní molekuly

Mezi kovovým kationtem a anionty hydroxylové skupiny v molekule látky je vytvořena iontová vazba. Je dostatečně silný pro vodu nerozpustné hydroxidy, takže polární molekuly vody nejsou schopné ničit krystalickou mřížku takové sloučeniny. Alkalické látky jsou látky, které jsou stabilní a při zahřátí prakticky netvoří oxid a vodu. Takže základní hydroxidy draslíku a sodíku se varí při teplotě vyšší než 1000 ° C, zatímco se nerozkládají. V grafických vzorcích bází je možno jasně vidět, že atom kyslíku hydroxylové skupiny se váže na jednoduchou kovalentní vazbou k atomu kovu, a druhý - atom vodíku. Struktura molekuly a typ chemické vazby způsobují nejen fyzikální, ale i všechny chemické vlastnosti látek. Pojďme se na ně podrobněji zabývat.

Vápník a hořčík a vlastnosti jejich sloučenin

Oba prvky jsou typickými zástupci aktivních kovů a mohou interagovat s kyslíkem a vodou. Produkt první reakce je zásaditý oxid. Hydroxid se vytváří v důsledku exotermického procesu, při kterém dochází k uvolnění velkého množství tepla. Báze vápníku a hořčíku jsou lehce rozpustné bílé práškové látky. Pro sloučeninu vápníku se často používají tyto názvy: limetové mléko (pokud se jedná o suspenzi ve vodě) a vápennou vodu. Jako typický zásaditý hydroxid, Ca (OH)₂ interaguje s kyselými a amfoterními oxidy, kyselinami a amfoterními bázemi, například s hydroxidy hliníku a zinku. Na rozdíl od typických zásad, které jsou odolné vůči teplu, se sloučeniny hořčíku a vápníku rozkládají na oxid a vodu pod vlivem teploty. Obě báze, zejména Ca (OH)₂, široce používaný v průmyslu, zemědělství a domácí potřeby. Zvažme jejich aplikaci dále.

Oblasti použití sloučenin vápníku a hořčíku

Je dobře známo, že ve stavebnictví se používá chemický materiál nazývaný práškové nebo hasené vápno. To je základ vápníku. Nejčastěji se získává reakcí vody se základním oxidem vápenatým. Chemické vlastnosti základních hydroxidů umožňují jejich široké využití v různých odvětvích národního hospodářství. Například k čištění nečistot při výrobě surového cukru, k produkci bělidla, bělení bavlny a lněná příze. Před vynálezem iontoměničů - katexy, vápníku a hořčíku báze použitých v změkčování vody technik, které mohou zbavit uhlovodíků, zhoršující se jeho kvalitu. Za tímto účelem byla voda vařena malým množstvím soda nebo hydratovaného vápna. Vodná suspenze hydroxidu hořečnatého může být použita jako terapeutické činidlo pro pacienty s gastritidou ke snížení kyselosti žaludeční šťávy.

Vlastnosti základních oxidů a hydroxidů

Nejdůležitější pro látky této skupiny jsou reakce s kyselými oxidy, kyselinami, amfoterními bázemi a solemi. Zajímavé je, že nerozpustné báze, jako například měď, železo nebo hydroxidy niklu, nelze získat přímou reakcí oxidu s vodou. V tomto případě se v laboratoři používá reakce mezi odpovídající solí a alkalickými látkami. V důsledku toho se tvoří báze, které se vysráží. Například takto vzniká modrá sraženina hydroxidu měďnatého, což je zelená sraženina základny železného železa. Následně se odpaří na pevné práškové látky související s vodou nerozpustnými hydroxidy. Charakteristickým znakem těchto sloučenin je, že při působení vysokých teplot se rozkládají na odpovídající oxid a vodu, což nelze říci o zásadách. Koneckonců, ve vodě rozpustné báze jsou tepelně stabilní.

Schopnost elektrolýzy

Pokračování ke studiu základních vlastností hydroxidy bydlí na jeden řádek, který je oddělitelný na bázi alkalických kovů a kovů alkalických zemin z ve vodě nerozpustných sloučenin. To je neschopnost posledního z nich oddělit se do iontů působením elektrického proudu. Naopak, taveniny a roztoky hydroxidu draselného, ​​sodíku, bária, stroncia snadno procházejí elektrolýzou a jsou vodiče druhého druhu.

Příprava bází

Když mluvíme o vlastnostech této třídy anorganických látek, uvádíme částečně chemické reakce, které jsou základem jejich výroby v laboratorních a průmyslových podmínkách. Nejvíce dostupným a ekonomicky výhodným způsobem je způsob tepelného rozkladu přírodního vápence, který je výsledkem toho nehasené vápno. Pokud se provádí reakce s vodou, tvoří bazický hydroxid - Ca (OH)₂. Směs této látky s pískem a vodou se nazývá malta. Využívá se i na omítání stěn, zděných cihel a jiných typů stavebních prací. Alkálie mohou být také získány reakcí odpovídajících oxidů s vodou. Například: K₂O + H₂O = 2KOH. Proces je exotermní s uvolněním velkého množství tepla.

Interakce zásad s kyselými a amfoterními oxidy

Charakteristické chemické vlastnosti ve vodě rozpustných bází zahrnují jejich schopnost tvořit soli v reakcí s oxidy obsahující nekovové atomů v molekulách, například, jako je například oxid uhličitý, oxid siřičitý nebo oxid křemičitý. Zejména, hydroxid vápenatý se používá pro sušení plynů, sodík a hydroxidy draslíku získat odpovídající uhličitany. Oxidy zinku a hliníku související s amfoterními látkami mohou interagovat jak s kyselinami, tak s alkalickými látkami. V druhém případě mohou být vytvořeny komplexní sloučeniny, například hydroxid-zinkát sodný.

Neutralizační reakce

Jednou z nejdůležitějších vlastností bází, jak nerozpustných ve vodě, tak i v zásadách, je jejich schopnost reagovat s anorganickými nebo organickými kyselinami. Tato reakce se redukuje na interakci dvou druhů iontů: vodík a hydroxylové skupiny. To vede k tvorbě molekul vody: HCl + KOH = KCI + H₂Oh. Z pohledu teorie elektrolytické disociace se celá reakce zmenšuje na tvorbu slabě disociovaného elektrolytu - vody.

V tomto příkladu je průměrná vytvořena sůl - chlorid draselný. Vezmou-li se pro reakci základní hydroxidy v množství menším, než je nutné, aby plně neutralizaci kyseliny vícesytné, krystaly sůl kyseliny se nalézají odpařením výsledného produktu. Neutralizační reakce hraje důležitou roli v metabolické procesy v živých systémech - buňky a umožňuje jim prostřednictvím vlastní pufrovací komplexy neutralizaci přebytečné množství vodíkových iontů, které se hromadí v reakcích disimilace.