Hovedklassene av uorganiske stoffer inkluderer i tillegg til oksider, syrer og s alter en gruppe forbindelser som kalles baser eller hydroksyder. Alle av dem har en enkelt molekylstrukturplan: de inneholder nødvendigvis en eller flere hydroksylgrupper koblet til et metallion i sammensetningen. Grunnleggende hydroksyder er genetisk beslektet med metalloksider og s alter, som bestemmer ikke bare deres kjemiske egenskaper, men også metoder for å oppnå i laboratoriet og industrien.
Det finnes flere former for klassifisering av baser, som er basert både på egenskapene til metallet som er en del av molekylet, og på stoffets evne til å løse seg opp i vann. I vår artikkel vil vi vurdere disse egenskapene til hydroksyder, samt gjøre oss kjent med deres kjemiske egenskaper, som bruken av baser i industrien og hverdagen avhenger av.
Fysiske egenskaper
Alle baser dannet av aktive eller typiske metaller er faste stoffer med et bredt spekter av smeltepunkter. I forhold til vann, deer delt inn i svært løselig - alkali og uløselig i vann. For eksempel løses basiske hydroksider som inneholder gruppe IA-elementer som kationer lett i vann og er sterke elektrolytter. De er såpeaktige å ta på, korroderer stoff, hud og kalles alkalier. Når de dissosieres i løsning, oppdages OH- ioner, som bestemmes ved hjelp av indikatorer. For eksempel blir fargeløst fenolftalein rød i et alkalisk medium. Både løsninger og smelter av natrium-, kalium-, barium- og kalsiumhydroksider er elektrolytter; leder strøm og regnes som ledere av den andre typen. Løselige baser, som oftest brukes i industrien, inkluderer rundt 11 forbindelser, slik som basiske hydroksyder av natrium, kalium, ammonium, etc.
Strukturen til basemolekylet
En ionisk binding dannes mellom et metallkation og anioner av hydroksylgrupper i et stoffmolekyl. Det er sterkt nok for vannuløselige hydroksyder, så polare vannmolekyler er ikke i stand til å ødelegge krystallgitteret til en slik forbindelse. Alkalier er stabile stoffer og danner praktisk t alt ikke oksid og vann ved oppvarming. Dermed koker de grunnleggende hydroksydene av kalium og natrium ved temperaturer over 1000 ° C, mens de ikke brytes ned. I de grafiske formlene for alle baser ser man tydelig at oksygenatomet i hydroksylgruppen er bundet av en kovalent binding til metallatomet, og den andre til hydrogenatomet. Strukturen til molekylet og typen kjemisk binding bestemmer ikke bare fysisk, menog alle kjemiske egenskaper til stoffer. La oss dvele ved dem mer detaljert.
Kalsium og magnesium og egenskapene til forbindelsene deres
Begge grunnstoffene er typiske representanter for aktive metaller og kan samhandle med oksygen og vann. Produktet av den første reaksjonen er et basisk oksid. Hydroksydet dannes som et resultat av en eksoterm prosess som frigjør en stor mengde varme. Kalsium- og magnesiumbaser er tungtløselige hvite pulverformige stoffer. Følgende navn brukes ofte for kalsiumforbindelser: melk av kalk (hvis det er en suspensjon i vann) og kalkvann. Ca(OH)2 er et typisk basisk hydroksyd, og interagerer med sure og amfotere oksider, syrer og amfotere baser, slik som aluminium- og sinkhydroksider. I motsetning til typiske varmebestandige alkalier, sp altes magnesium- og kalsiumforbindelser til oksid og vann under påvirkning av temperatur. Begge basene, spesielt Ca(OH)2, er mye brukt i industri, landbruk og innenlandske behov. La oss vurdere søknaden deres videre.
Anvendelsesområder for kalsium- og magnesiumforbindelser
Det er velkjent at konstruksjon bruker et kjemisk materiale som kalles fluff eller lesket kalk. Det er en kalsiumbase. Oftest oppnås det ved reaksjon av vann med basisk kalsiumoksid. De kjemiske egenskapene til grunnleggende hydroksyder gjør at de kan brukes mye i ulike grener av den nasjonale økonomien. For eksempel for å rense urenheter i produksjonenråsukker, for å oppnå blekemiddel, i bleking av bomull og lingarn. Før oppfinnelsen av ionebyttere - kationbyttere, ble kalsium- og magnesiumbaser brukt i vannmykningsteknologier, noe som gjorde det mulig å kvitte seg med hydrokarboner som forringer kvaliteten. For å gjøre dette ble vann kokt med en liten mengde soda eller lesket kalk. En vandig suspensjon av magnesiumhydroksid kan brukes som et middel for pasienter med gastritt for å redusere surheten i magesaften.
Egenskaper til basiske oksider og hydroksyder
Det viktigste for stoffer i denne gruppen er reaksjoner med sure oksider, syrer, amfotere baser og s alter. Interessant nok kan ikke uløselige baser som kobber-, jern- eller nikkelhydroksider oppnås ved direkte reaksjon av oksidet med vann. I dette tilfellet bruker laboratoriet reaksjonen mellom det tilsvarende s altet og alkali. Som et resultat dannes det baser som utfelles. For eksempel er dette hvordan et blått bunnfall av kobberhydroksid, et grønt bunnfall av en jernholdig base, oppnås. Deretter fordampes de til faste pulverformige stoffer relatert til vannuløselige hydroksyder. Et særtrekk ved disse forbindelsene er at de under påvirkning av høye temperaturer brytes ned til det tilsvarende oksidet og vann, noe som ikke kan sies om alkalier. Tross alt er vannløselige baser termisk stabile.
elektrolyseevne
Fortsetter å studere de grunnleggende egenskapene til hydroksyder, la oss dvele ved enda et trekk som gjør at man kan skille basene til alkali- og jordalkalimetaller fra vannuløselige forbindelser. Dette er sistnevntes umulighet å dissosiere til ioner under påvirkning av en elektrisk strøm. Tvert imot, smelter og løsninger av kalium-, natrium-, barium- og strontiumhydroksider blir lett utsatt for elektrolyse og er ledere av den andre typen.
Få grunn
Når vi snakker om egenskapene til denne klassen av uorganiske stoffer, har vi delvis listet opp de kjemiske reaksjonene som ligger til grunn for deres produksjon under laboratorie- og industrielle forhold. Den mest tilgjengelige og kostnadseffektive metoden kan betraktes som termisk dekomponering av naturlig kalkstein, som et resultat av at brent kalk oppnås. Hvis du utfører en reaksjon med vann, danner det et basisk hydroksid - Ca (OH) 2. En blanding av dette stoffet med sand og vann kalles mørtel. Den brukes fortsatt til pussing av vegger, til liming av murstein og i andre typer bygningsarbeid. Alkalier kan også oppnås ved å reagere de tilsvarende oksidene med vann. For eksempel: K2O + H2O=2KON. Prosessen er eksoterm med frigjøring av store mengder varme.
Interaksjon av alkalier med sure og amfotere oksider
De karakteristiske kjemiske egenskapene til vannløselige baser inkluderer deres evne til å danne s alter i reaksjoner med oksider som inneholder ikke-metallatomer i molekyler,for eksempel slik som karbondioksid, svoveldioksid eller silisiumoksid. Spesielt kalsiumhydroksid brukes til å tørke gasser, og natrium- og kaliumhydroksider for å oppnå tilsvarende karbonater. Oksider av sink og aluminium, relatert til amfotere stoffer, kan interagere med både syrer og alkalier. I sistnevnte tilfelle kan det dannes komplekse forbindelser, slik som natriumhydroksozinkat.
Nøytraliseringsreaksjon
En av de viktigste egenskapene til baser, både uløselige i vann og alkalier, er deres evne til å reagere med uorganiske eller organiske syrer. Denne reaksjonen reduseres til interaksjonen mellom to typer ioner: hydrogen og hydroksylgrupper. Det fører til dannelse av vannmolekyler: HCI + KOH=KCI + H2O. Fra synspunktet til teorien om elektrolytisk dissosiasjon, reduseres hele reaksjonen til dannelsen av en svak, lett dissosiert elektrolytt - vann.
I eksemplet ovenfor ble det dannet et gjennomsnittlig s alt - kaliumklorid. Hvis basiske hydroksyder tas for reaksjonen i en mengde som er mindre enn nødvendig for fullstendig nøytralisering av den polybasiske syren, blir det funnet krystaller av det sure s altet ved fordampning av det resulterende produktet. Nøytraliseringsreaksjonen spiller en viktig rolle i de metabolske prosessene som skjer i levende systemer - celler og lar dem, ved hjelp av sine egne bufferkomplekser, nøytralisere overskuddsmengden av hydrogenioner akkumulert i dissimileringsreaksjoner.
