Anorgaaniliste ainete põhiklassidesse kuuluvad lisaks oksiididele, hapetele ja sooladele ka rühm ühendeid, mida nimetatakse alusteks või hüdroksiidideks. Kõigil neil on üks molekulaarstruktuuri plaan: need sisaldavad tingimata ühte või mitut hüdroksüülrühma, mis on selle koostises ühendatud metalliiooniga. Aluselised hüdroksiidid on geneetiliselt seotud metallioksiidide ja sooladega, mis ei määra mitte ainult nende keemilisi omadusi, vaid ka laboris ja tööstuses saamismeetodeid.
Aluste klassifitseerimisel on mitu vormi, mis põhinevad nii molekuli osaks oleva metalli omadustel kui ka aine võimel lahustuda vees. Oma artiklis käsitleme neid hüdroksiidide omadusi, samuti tutvume nende keemiliste omadustega, millest sõltub aluste kasutamine tööstuses ja igapäevaelus.
Füüsikalised omadused
Kõik aktiivsetest või tüüpilistest metallidest moodustunud alused on tahked ained, millel on lai valik sulamistemperatuure. Seoses veega, nadjagunevad hästi lahustuvateks - leelisteks ja vees lahustumatuks. Näiteks aluselised hüdroksiidid, mis sisaldavad IA rühma elemente katioonidena, lahustuvad vees kergesti ja on tugevad elektrolüüdid. Need on katsudes seebised, söövitavad kangast, nahka ja neid nimetatakse leelisteks. Kui need lahuses dissotsieeruvad, tuvastatakse OH- ioone, mis määratakse indikaatorite abil. Näiteks värvitu fenoolftaleiin muutub leeliselises keskkonnas karmiinpunaseks. Nii naatrium-, kaalium-, baarium- kui k altsiumhüdroksiidi lahused ja sulamid on elektrolüüdid; juhivad elektrit ja neid peetakse teist tüüpi juhtideks. Lahustuvad alused, mida kasutatakse kõige sagedamini tööstuses, hõlmavad umbes 11 ühendit, nagu naatriumi, kaaliumi, ammooniumi jne aluselised hüdroksiidid.
Alusmolekuli struktuur
Aine molekulis metalli katiooni ja hüdroksüülrühmade anioonide vahel moodustub ioonne side. See on piisav alt tugev vees lahustumatute hüdroksiidide jaoks, mistõttu polaarsed veemolekulid ei suuda hävitada sellise ühendi kristallvõre. Leelised on stabiilsed ained ja praktiliselt ei moodusta kuumutamisel oksiidi ega vett. Seega keevad kaaliumi ja naatriumi aluselised hüdroksiidid temperatuuril üle 1000 ° C, samas kui nad ei lagune. Kõigi aluste graafilistes valemites on selgelt näha, et hüdroksüülrühma hapnikuaatom on ühe kovalentse sidemega seotud metalliaatomiga ja teine vesinikuaatomiga. Molekuli struktuur ja keemilise sideme tüüp määravad mitte ainult füüsikalised, vaidja kõik ainete keemilised omadused. Peatume neil üksikasjalikum alt.
K altsium ja magneesium ning nende ühendite omaduste omadused
Mõlemad elemendid on tüüpilised aktiivsete metallide esindajad ning võivad suhelda hapniku ja veega. Esimese reaktsiooni saadus on aluseline oksiid. Hüdroksiid tekib eksotermilise protsessi tulemusena, mille käigus eraldub suur hulk soojust. K altsiumi- ja magneesiumialused on halvasti lahustuvad valged pulbrilised ained. K altsiumiühendite kohta kasutatakse sageli järgmisi nimetusi: lubjapiim (kui see on suspensioon vees) ja lubjavesi. Olles tüüpiline aluseline hüdroksiid, interakteerub Ca(OH)2 happeliste ja amfoteersete oksiidide, hapete ja amfoteersete alustega, nagu alumiinium- ja tsinkhüdroksiid. Erinev alt tüüpilistest kuumakindlatest leelistest lagunevad magneesiumi- ja k altsiumiühendid temperatuuri mõjul oksiidiks ja veeks. Mõlemat alust, eriti Ca(OH)2, kasutatakse laialdaselt tööstuses, põllumajanduses ja kodumajapidamistes. Kaaluge nende taotlust lähem alt.
Katsiumi- ja magneesiumiühendite kasutusvaldkonnad
On hästi teada, et ehitamisel kasutatakse keemilist materjali, mida nimetatakse kohevaks või kustutatud lubjaks. See on k altsiumi alus. Enamasti saadakse see vee reaktsioonil aluselise k altsiumoksiidiga. Aluseliste hüdroksiidide keemilised omadused võimaldavad neid laialdaselt kasutada erinevates rahvamajanduse harudes. Näiteks tootmises lisandite puhastamisekstoorsuhkur, valgendi saamiseks, puuvillase ja linase lõnga pleegitamisel. Enne ioonivahetite - katioonivahetite leiutamist kasutati veepehmendustehnoloogiates k altsiumi ja magneesiumi aluseid, mis võimaldasid vabaneda selle kvaliteeti halvendavatest süsivesinikest. Selleks keedeti vett väikese koguse sooda või kustutatud lubjaga. Magneesiumhüdroksiidi vesisuspensiooni saab kasutada gastriidiga patsientide raviks maomahla happesuse vähendamiseks.
Aluseliste oksiidide ja hüdroksiidide omadused
Selle rühma ainete puhul on kõige olulisemad reaktsioonid happeliste oksiidide, hapete, amfoteersete aluste ja sooladega. Huvitaval kombel ei saa oksiidi otsesel reaktsioonil veega saada lahustumatuid aluseid, nagu vask-, raud- või nikkelhüdroksiide. Sel juhul kasutab labor vastava soola ja leelise vahelist reaktsiooni. Selle tulemusena moodustuvad alused, mis sadestuvad. Näiteks nii saadakse sinine vaskhüdroksiidi sade, roheline raudaluse sade. Seejärel aurustatakse need tahketeks pulbrilisteks aineteks, mis on seotud vees lahustumatute hüdroksiididega. Nende ühendite eripäraks on see, et kõrgete temperatuuride toimel lagunevad nad vastavaks oksiidiks ja veeks, mida ei saa öelda leeliste kohta. Lõppude lõpuks on vees lahustuvad alused termiliselt stabiilsed.
Elektrolüüsivõime
Hüdroksiidide põhiomaduste uurimist jätkates peatume veel ühel tunnusel, mille järgi saab eristada leelis- ja leelismuldmetallide aluseid vees mittelahustuvatest ühenditest. See on viimaste võimatus elektrivoolu mõjul dissotsieeruda ioonideks. Vastupidi, kaalium-, naatrium-, baarium- ja strontsiumhüdroksiidide sulamid ja lahused alluvad kergesti elektrolüüsile ja on teist tüüpi juhid.
Põhjendus
Selle anorgaaniliste ainete klassi omadustest rääkides oleme osaliselt loetlenud keemilised reaktsioonid, mis on nende tootmise aluseks labori- ja tööstustingimustes. Kõige kättesaadavamaks ja kulutõhusamaks meetodiks võib pidada loodusliku lubjakivi termilist lagundamist, mille tulemusena saadakse kustutamata lubi. Kui teete reaktsiooni veega, moodustab see aluselise hüdroksiidi - Ca (OH) 2. Selle aine segu liiva ja veega nimetatakse mördiks. Seda kasutatakse jätkuv alt seinte krohvimiseks, telliste liimimiseks ja muudel ehitustöödel. Leeliseid saab ka vastavate oksiidide reageerimisel veega. Näiteks: K2O + H2O=2KON. Protsess on eksotermiline ja eraldub palju soojust.
Leeliste koostoime happeliste ja amfoteersete oksiididega
Veeslahustuvate aluste iseloomulikud keemilised omadused hõlmavad nende võimet moodustada sooli reaktsioonides oksiididega, mis sisaldavad molekulides mittemetalli aatomeid,näiteks nagu süsinikdioksiid, vääveldioksiid või ränioksiid. Eelkõige kasutatakse gaaside kuivatamiseks k altsiumhüdroksiidi ning vastavate karbonaatide saamiseks naatrium- ja kaaliumhüdroksiidi. Amfoteersete ainetega seotud tsingi ja alumiiniumi oksiidid võivad suhelda nii hapete kui ka leelistega. Viimasel juhul võivad tekkida kompleksühendid, näiteks naatriumhüdroksütsinkaat.
Neutraliseerimisreaktsioon
Nii vees kui ka leelistes lahustumatute aluste üks olulisemaid omadusi on nende võime reageerida anorgaaniliste või orgaaniliste hapetega. See reaktsioon taandub kahe tüüpi ioonide vastastikmõjule: vesinik ja hüdroksüülrühmad. See viib veemolekulide moodustumiseni: HCI + KOH=KCI + H2O. Elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooria seisukoh alt taandub kogu reaktsioon nõrga, kergelt dissotsieerunud elektrolüüdi - vee - moodustumiseni.
Ül altoodud näites moodustus keskmine sool – kaaliumkloriid. Kui reaktsiooni jaoks võetakse aluselisi hüdroksiide koguses, mis on väiksem kui mitmealuselise happe täielikuks neutraliseerimiseks vajalik, siis leitakse saadud produkti aurustamisel happesoola kristallid. Neutraliseerimisreaktsioon mängib olulist rolli elussüsteemides - rakkudes toimuvates metaboolsetes protsessides ja võimaldab neil oma puhverkomplekside abil neutraliseerida dissimilatsioonireaktsioonides kogunenud liigset vesinikioonide kogust.
