Hovedklasserne af uorganiske stoffer omfatter udover oxider, syrer og s alte en gruppe forbindelser kaldet baser eller hydroxider. Alle af dem har en enkelt molekylær strukturplan: de indeholder nødvendigvis en eller flere hydroxylgrupper forbundet med en metalion i dens sammensætning. Basishydroxider er genetisk beslægtet med metaloxider og -s alte, som bestemmer ikke kun deres kemiske egenskaber, men også metoder til opnåelse i laboratoriet og industrien.
Der findes flere former for klassificering af baser, som er baseret både på egenskaberne af det metal, der er en del af molekylet, og på stoffets evne til at opløses i vand. I vores artikel vil vi overveje disse egenskaber ved hydroxider, samt stifte bekendtskab med deres kemiske egenskaber, som brugen af baser i industrien og hverdagen afhænger af.
Fysiske egenskaber
Alle baser dannet af aktive eller typiske metaller er faste stoffer med en bred vifte af smeltepunkter. I forhold til vand har deer opdelt i meget opløselige - alkaliske og uopløselige i vand. For eksempel opløses basiske hydroxider, der indeholder gruppe IA-elementer som kationer, let i vand og er stærke elektrolytter. De er sæbeagtige at røre ved, ætser stof, hud og kaldes alkalier. Når de dissocierer i opløsning, detekteres OH- ioner, som bestemmes ved hjælp af indikatorer. For eksempel bliver farveløst phenolphtalein rød i et alkalisk medium. Både opløsninger og smelter af natrium-, kalium-, barium- og calciumhydroxider er elektrolytter; leder elektricitet og betragtes som ledere af den anden art. Opløselige baser, mest almindeligt anvendt i industrien, omfatter omkring 11 forbindelser, såsom basiske hydroxider af natrium, kalium, ammonium osv.
Strukturen af basismolekylet
En ionbinding dannes mellem en metalkation og anioner af hydroxylgrupper i et stofmolekyle. Det er stærkt nok til vanduopløselige hydroxider, så polære vandmolekyler er ikke i stand til at ødelægge krystalgitteret af en sådan forbindelse. Alkalier er stabile stoffer og danner praktisk t alt ikke oxid og vand ved opvarmning. Således koger de basiske hydroxider af kalium og natrium ved temperaturer over 1000 ° C, mens de ikke nedbrydes. I de grafiske formler for alle baser ses det tydeligt, at oxygenatomet i hydroxylgruppen er bundet af den ene kovalente binding til metalatomet, og den anden til hydrogenatomet. Strukturen af molekylet og typen af kemisk binding bestemmer ikke kun fysisk, menog alle stoffers kemiske egenskaber. Lad os dvæle ved dem mere detaljeret.
Calcium og magnesium og egenskaber ved deres forbindelser
Begge grundstoffer er typiske repræsentanter for aktive metaller og kan interagere med ilt og vand. Produktet af den første reaktion er et basisk oxid. Hydroxidet dannes som følge af en eksoterm proces, der frigiver en stor mængde varme. Calcium- og magnesiumbaser er tungtopløselige hvide pulverformige stoffer. Følgende navne bruges ofte til calciumforbindelser: kalkmælk (hvis det er en suspension i vand) og kalkvand. Da Ca(OH)2 er et typisk basisk hydroxid, interagerer med sure og amfotere oxider, syrer og amfotere baser, såsom aluminium- og zinkhydroxider. I modsætning til typiske varmebestandige alkalier nedbrydes magnesium- og calciumforbindelser til oxid og vand under indflydelse af temperatur. Begge baser, især Ca(OH)2, er meget udbredt i industri, landbrug og indenlandske behov. Lad os overveje deres ansøgning nærmere.
Anvendelsesområder for calcium- og magnesiumforbindelser
Det er velkendt, at byggeri bruger et kemisk materiale kaldet fnug eller læsket kalk. Det er en calciumbase. Oftest opnås det ved reaktion af vand med basisk calciumoxid. De kemiske egenskaber af basiske hydroxider tillader dem at blive brugt i vid udstrækning i forskellige grene af den nationale økonomi. For eksempel at rense urenheder i produktionenråsukker, for at opnå blegemiddel, ved blegning af bomuld og hørgarn. Før opfindelsen af ionbyttere - kationbyttere, blev calcium- og magnesiumbaser brugt i vandblødgøringsteknologier, hvilket gjorde det muligt at slippe af med kulbrinter, der forringer dets kvalitet. For at gøre dette blev vand kogt med en lille mængde soda eller læsket kalk. En vandig suspension af magnesiumhydroxid kan bruges som et middel til patienter med gastritis for at reducere surhedsgraden af mavesaft.
Egenskaber af basiske oxider og hydroxider
Det vigtigste for stoffer i denne gruppe er reaktioner med sure oxider, syrer, amfotere baser og s alte. Interessant nok kan uopløselige baser såsom kobber-, jern- eller nikkelhydroxider ikke opnås ved direkte reaktion af oxidet med vand. I dette tilfælde bruger laboratoriet reaktionen mellem det tilsvarende s alt og alkali. Som et resultat dannes der baser, der udfælder. For eksempel er det sådan et blåt bundfald af kobberhydroxid, et grønt bundfald af en jernholdig base, opnås. Efterfølgende fordampes de til faste pulverformige stoffer relateret til vanduopløselige hydroxider. Et karakteristisk træk ved disse forbindelser er, at de under påvirkning af høje temperaturer nedbrydes til det tilsvarende oxid og vand, hvilket ikke kan siges om alkalier. Vandopløselige baser er trods alt termisk stabile.
Elektrolyseevne
Fortsætter med at studere hydroxiders grundlæggende egenskaber, lad os dvæle ved endnu et træk, hvorved man kan skelne baserne af alkali- og jordalkalimetaller fra vanduopløselige forbindelser. Dette er sidstnævntes umulighed at dissociere til ioner under påvirkning af en elektrisk strøm. Tværtimod udsættes smelter og opløsninger af kalium-, natrium-, barium- og strontiumhydroxider let for elektrolyse og er ledere af den anden slags.
Få grund
Når vi taler om egenskaberne ved denne klasse af uorganiske stoffer, har vi delvist listet de kemiske reaktioner, der ligger til grund for deres produktion under laboratorie- og industrielle forhold. Den mest tilgængelige og omkostningseffektive metode kan betragtes som den termiske nedbrydning af naturlig kalksten, som et resultat af hvilken brændekalk opnås. Hvis du udfører en reaktion med vand, danner det et basisk hydroxid - Ca (OH) 2. En blanding af dette stof med sand og vand kaldes mørtel. Det bliver fortsat brugt til pudsning af vægge, til limning af mursten og i andre former for byggearbejde. Alkalier kan også opnås ved at reagere de tilsvarende oxider med vand. For eksempel: K2O + H2O=2KON. Processen er eksoterm med frigivelse af en stor mængde varme.
Interaktion mellem alkalier og sure og amfotere oxider
Vandopløselige basers karakteristiske kemiske egenskaber omfatter deres evne til at danne s alte i reaktioner med oxider, der indeholder ikke-metalatomer i molekyler,for eksempel, såsom kuldioxid, svovldioxid eller siliciumoxid. Især calciumhydroxid bruges til at tørre gasser og natrium- og kaliumhydroxider til at opnå de tilsvarende carbonater. Oxider af zink og aluminium, relateret til amfotere stoffer, kan interagere med både syrer og baser. I sidstnævnte tilfælde kan der dannes komplekse forbindelser, såsom natriumhydroxozincat.
Neutraliseringsreaktion
En af de vigtigste egenskaber ved baser, både uopløselige i vand og alkalier, er deres evne til at reagere med uorganiske eller organiske syrer. Denne reaktion reduceres til interaktionen mellem to typer ioner: hydrogen og hydroxylgrupper. Det fører til dannelsen af vandmolekyler: HCI + KOH=KCI + H2O. Ud fra teorien om elektrolytisk dissociation reduceres hele reaktionen til dannelsen af en svag, let dissocieret elektrolyt - vand.
I ovenstående eksempel blev der dannet et gennemsnitligt s alt - kaliumchlorid. Hvis der tages basiske hydroxider til reaktionen i en mængde, der er mindre end nødvendigt for fuldstændig neutralisering af den polybasiske syre, så findes der ved fordampning af det resulterende produkt krystaller af syres altet. Neutraliseringsreaktionen spiller en vigtig rolle i de metaboliske processer, der forekommer i levende systemer - celler og giver dem mulighed for, ved hjælp af deres egne bufferkomplekser, at neutralisere den overskydende mængde af hydrogenioner, der er akkumuleret i dissimileringsreaktioner.
