Πολλά οξείδια ενεργών μετάλλων, όπως οξείδια καλίου, νατρίου ή λιθίου, μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το νερό. Στην περίπτωση αυτή, ενώσεις που σχετίζονται με υδροξείδια βρίσκονται στα προϊόντα της αντίδρασης. Οι ιδιότητες αυτών των ουσιών, τα χαρακτηριστικά της πορείας των χημικών διεργασιών στις οποίες εμπλέκονται βάσεις, οφείλονται στην παρουσία μιας ομάδας υδροξυλίου στα μόριά τους. Έτσι, στις αντιδράσεις ηλεκτρολυτικής διάστασης, οι βάσεις χωρίζονται σε μεταλλικά ιόντα και ανιόντα OH-. Πώς αλληλεπιδρούν οι βάσεις με οξείδια, οξέα και άλατα μη μετάλλων, θα εξετάσουμε στο άρθρο μας.
Ονοματολογία και δομή του μορίου
Για να ονομάσετε σωστά τη βάση, πρέπει να προσθέσετε τη λέξη υδροξείδιο στο όνομα του μεταλλικού στοιχείου. Ας δώσουμε συγκεκριμένα παραδείγματα. Η βάση αλουμινίου ανήκει σε αμφοτερικά υδροξείδια, τις ιδιότητες των οποίων θα εξετάσουμε στο άρθρο. Η υποχρεωτική παρουσία σε μόρια βάσης μιας ομάδας υδροξυλίου που είναι συνδεδεμένη με ένα μεταλλικό κατιόν μέσω ενός τύπου ιοντικού δεσμού μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώνταςδείκτες όπως η φαινολοφθαλεΐνη. Στο υδάτινο περιβάλλον, μια περίσσεια ιόντων OH- προσδιορίζεται από μια αλλαγή στο χρώμα του διαλύματος δείκτη: η άχρωμη φαινολοφθαλεΐνη γίνεται βυσσινί. Εάν ένα μέταλλο εμφανίζει πολλαπλά σθένη, μπορεί να σχηματίσει πολλαπλές βάσεις. Για παράδειγμα, ο σίδηρος έχει δύο βάσεις, στις οποίες το σθένος του μετάλλου είναι 2 ή 3. Η πρώτη ένωση χαρακτηρίζεται από σημάδια βασικών υδροξειδίων, η δεύτερη είναι αμφοτερική. Επομένως, οι ιδιότητες των ανώτερων υδροξειδίων διαφέρουν από τις ενώσεις στις οποίες το μέταλλο έχει χαμηλότερο βαθμό σθένους.
Φυσικά χαρακτηριστικά
Οι βάσεις είναι στερεά που είναι ανθεκτικά στη θερμότητα. Σε σχέση με το νερό διακρίνονται σε διαλυτά (αλκαλικά) και αδιάλυτα. Η πρώτη ομάδα σχηματίζεται από χημικά ενεργά μέταλλα - στοιχεία της πρώτης και της δεύτερης ομάδας. Οι αδιάλυτες στο νερό ουσίες αποτελούνται από άτομα άλλων μετάλλων, των οποίων η δράση είναι κατώτερη από το νάτριο, το κάλιο ή το ασβέστιο. Παραδείγματα τέτοιων ενώσεων είναι οι βάσεις σιδήρου ή χαλκού. Οι ιδιότητες των υδροξειδίων θα εξαρτηθούν από το ποια ομάδα ουσιών ανήκουν. Έτσι, τα αλκάλια είναι θερμικά σταθερά και δεν αποσυντίθενται όταν θερμαίνονται, ενώ οι αδιάλυτες στο νερό βάσεις καταστρέφονται υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας, σχηματίζοντας οξείδιο και νερό. Για παράδειγμα, μια χάλκινη βάση αποσυντίθεται ως εξής:
Cu(OH)2=CuO + H2O
Χημικές ιδιότητες των υδροξειδίων
Η αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο πιο σημαντικών ομάδων ενώσεων -Τα οξέα και οι βάσεις ονομάζονται στη χημεία αντιδράσεις εξουδετέρωσης. Αυτό το όνομα μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι τα χημικά επιθετικά υδροξείδια και τα οξέα σχηματίζουν ουδέτερα προϊόντα - άλατα και νερό. Όντας, στην πραγματικότητα, μια διαδικασία ανταλλαγής μεταξύ δύο πολύπλοκων ουσιών, η εξουδετέρωση είναι χαρακτηριστική τόσο των αλκαλίων όσο και των αδιάλυτων στο νερό βάσεων. Εδώ είναι η εξίσωση για την αντίδραση εξουδετέρωσης μεταξύ καυστικής ποτάσας και υδροχλωρικού οξέος:
KOH + HCl=KCl + H2O
Μια σημαντική ιδιότητα των βάσεων αλκαλιμετάλλων είναι η ικανότητά τους να αντιδρούν με όξινα οξείδια, με αποτέλεσμα αλάτι και νερό. Για παράδειγμα, περνώντας το διοξείδιο του άνθρακα μέσω υδροξειδίου του νατρίου, μπορείτε να πάρετε το ανθρακικό και το νερό του:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
Οι αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων περιλαμβάνουν την αλληλεπίδραση μεταξύ αλκαλίων και αλάτων, η οποία οδηγεί στον σχηματισμό αδιάλυτων υδροξειδίων ή αλάτων. Έτσι, προσθέτοντας στάγδην ένα διάλυμα καυστικής σόδας σε ένα διάλυμα θειικού χαλκού, μπορείτε να πάρετε ένα μπλε ίζημα που μοιάζει με ζελέ. Είναι βάση χαλκού, αδιάλυτη στο νερό:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
Οι χημικές ιδιότητες των υδροξειδίων, αδιάλυτων στο νερό, διαφέρουν από τα αλκάλια στο ότι χάνουν νερό μετά από ελαφρά θέρμανση - αφυδατώνονται, μετατρέποντας τη μορφή του αντίστοιχου βασικού οξειδίου.
Grounds με διπλές ιδιότητες
Εάν ένα στοιχείο ή μια σύνθετη ουσία μπορεί να αντιδράσει τόσο με οξέα όσο και με αλκάλια, ονομάζεται αμφοτερική. Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, ψευδάργυρο,αλουμίνιο και τις βάσεις τους. Οι ιδιότητες των αμφοτερικών υδροξειδίων καθιστούν δυνατή την εγγραφή των μοριακών τύπων τους τόσο με τη μορφή βάσεων, ενώ απομονώνεται η υδροξοομάδα όσο και με τη μορφή οξέων. Ας παρουσιάσουμε αρκετές εξισώσεις για τις αντιδράσεις μιας βάσης αλουμινίου με υδροχλωρικό οξύ και υδροξείδιο του νατρίου. Παρουσιάζουν τις ειδικές ιδιότητες των αμφοτερικών υδροξειδίων. Η δεύτερη αντίδραση λαμβάνει χώρα με τη διάσπαση των αλκαλίων:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
Τα προϊόντα των διεργασιών θα είναι νερό και άλατα: χλωριούχο αλουμίνιο και αργιλικό νάτριο. Όλες οι αμφοτερικές βάσεις είναι αδιάλυτες στο νερό. Εξορύσσονται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των αντίστοιχων αλάτων και αλκαλίων.
Μέθοδοι λήψης και εφαρμογής
Στη βιομηχανία που απαιτεί μεγάλους όγκους αλκαλίων, λαμβάνονται με ηλεκτρόλυση αλάτων που περιέχουν κατιόντα ενεργών μετάλλων της πρώτης και δεύτερης ομάδας του περιοδικού συστήματος. Η πρώτη ύλη για την εκχύλιση, για παράδειγμα, το καυστικό νάτριο, είναι ένα διάλυμα κοινού αλατιού. Η εξίσωση αντίδρασης θα είναι:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
Οι βάσεις των χαμηλών ενεργών μετάλλων στο εργαστήριο λαμβάνονται από την αλληλεπίδραση των αλκαλίων με τα άλατά τους. Η αντίδραση ανήκει στον τύπο της ανταλλαγής ιόντων και τελειώνει με την καθίζηση της βάσης. Ένας απλός τρόπος για να αποκτήσετε αλκάλια είναι μια αντίδραση υποκατάστασης μεταξύ του ενεργού μετάλλου και του νερού. Συνοδεύεται από θέρμανση του αντιδρώντος μίγματος και είναι εξώθερμου τύπου.
Οι ιδιότητες των υδροξειδίων χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Εδώ τα αλκάλια παίζουν ιδιαίτερο ρόλο. Χρησιμοποιούνται ως καθαριστές κηροζίνης και βενζίνης, για την παρασκευή σαπουνιού, την επεξεργασία φυσικού δέρματος, καθώς και σε τεχνολογίες για την παραγωγή ρεγιόν και χαρτιού.
