Keemia on teadus, mis uurib erinevaid looduses toimuvaid reaktsioone, aga ka mõnede ühendite koostoimet teistega. Peamised ained on siin happed ja leelised, mille vahelisi reaktsioone nimetatakse tavaliselt neutraliseerimiseks. Need põhjustavad vees lahustuva soola moodustumist.
Mis on leelis
Leelishüdroksiidid (D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilisuse tabeli peamise (A) alarühma esimese rühma metallid) ja leelismuldmetallide hüdroksiidid (peamise (A) alarühma teise rühma metallid, sealhulgas k altsium) metalle, mis interakteeruvad äged alt veega ja lahustuvad selles täielikult, nimetatakse leelisteks. Kuna need on võimelised hävitama orgaanilist materjali (nahk, puit, paber), nimetatakse neid söövitavateks. Näiteks kaaliumhüdroksiid (KOH) on söövitav kaaliumkloriid, baarium (Ba(OH)2) on söövitav baarium ja nii edasi.
Tugevate aluste füüsikalised omadused
Tuginedes leelise definitsioonile, võime lisada, et need hüdroksiidid on ka tahked hügroskoopsed (võimelised imama õhust aurevesi) valge aine. Tugevamad leelised on tseesiumhüdroksiidid CsOH ja raadium Ra(OH)2. Leelisreaktsioonidega kaasneb kõige sagedamini soojuse eraldumine (eksotermiline). Samuti hõlmavad selliste aluste füüsikalised omadused nende võimet lahustuda teatud orgaanilistes ühendites, näiteks alkoholides: metanoolis ja etanoolis.
Keemilised omadused
Leeliste lahused võivad osaleda mitmesugustes reaktsioonides.
Tugevatel alustel on võime suhelda happeliste ja amfoteersete oksiididega:
- KOH + SO3=K2SO4 + H2O (SO3 on happeline oksiid);
- 2KOH + Al2O3=2KAlO2 + H2O (sulamisreaktsioon, toimub kuumutamisel, kus Al2O3 on amfoteerne oksiid);
- 2KOH + Al2O3 + 3H2O=2K[Al(OH)4] (reaktsioon kulgeb lahustuva komplekssoola – kaaliumtetrahüdroksoaluminaadi moodustumisega).
Amfoteersete metallidega (Zn, Al jt) reageerimisel on võimalik ka nii sulandi kui ka vastava komplekssoola teke. Lisaks kaasneb mõlema reaktsiooniga gaasilise vesiniku eraldumine:
- 2KOH + 2Al=2KAlO2 + H2;
- 2KOH + 2Al + 6H2O=2K[Al(OH)4] + 3H2.
Leelised on võimelised reageerima ka sooladega, mille tulemuseks on teise aluse ja teise soola moodustumine. Reaktsiooni kulgemise tingimus on, et selle tulemusena peab üks moodustunud ainetest olema vees lahustumatu:
NaOH + CuSO4=Na2SO4 + Cu(OH)2.
Nagu varem mainitud, sisenevad leelised ja happedneutraliseerimisreaktsioon, tekib sool ja vesi:
NaOH + HCl=NaCl + H2O.
Leelised reageerivad teiste alustega ainult siis, kui need on amfoteersete metallide hüdroksiidid:
NaOH + Al(OH)3=Na[Al(OH)4].
Mõned neist võivad interakteeruda paljude orgaaniliste ainetega: estrid, amiidid, mitmehüdroksüülsed alkoholid:
2C2H6O2 + 2NaOH=C2H4O2Na2 + 2H2O (reaktsiooniprodukt on naatriumalkoksiid).
Kui tugevaid põhjasid tehakse
Leeliseid saadakse mitmel viisil nii tööstuses kui ka laborites.
Tööstustööstuses on leeliste tootmiseks mitmeid meetodeid: pürolüüs, lubi, ferriit, elektrolüüs, mis jaguneb membraani-, membraani- ja elavhõbedameetoditeks vedelatel ja tahkel katoodidel.
See on naatrium- ja kaaliumkloriidi lahuste elektrolüüs, mille järel eraldub anoodil ja katoodil kloor ja vesinik ning saadakse vastavad hüdroksiidid:
- 2NaCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2NaOH;
- 2KCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2KOH.
Pürolüüsil 1000 kraadi juures tekib esimeses etapis naatriumoksiid:
Na2CO3=Na2O + CO2.
Teises etapis lahustatakse saadud jahutatud oksiid vees, mille tulemusena saadakse vajalik leelis:
Na2O + H2O=2NaOH.
Laborid kasutavad ka elektrolüüsi. Leelisi võib saada ka vastavate metallide kokkupuutel veega või nende metallide soolade reageerimisel teiste alustega, mille tulemusenasaadakse vajalik leelis ja teine vees lahustumatu reaktsioonisaadus on sool.
Tesiumi ja vee vastasmõjul tekib tseesiumhüdroksiid ja eraldub vesinik (reaktsioon kulgeb isegi temperatuuril -120 kraadi):
2Cs + 2H2O=2CsOH + H2.
Vee mõjul liitiumoksiidile tekib leelis:
Li2O + 2H2O=2LiOH + H2.
Rakendus
Tuginedes juba leelise definitsioonile, võib mõista, et neid kasutatakse laialdaselt mitte ainult tööstuses, vaid ka igapäevaelus:
- Tiikide desinfitseerimine kalapüügiks.
- Väetisena.
- Farmaatsiatööstuses.
- Paberi tootmises.
- Sünteetilise kummi tootmine.
- Seebi ja pesuvahendite hankimine.
- Leelispatareide elektrolüüdikomponendid.
- Süsinikdioksiidi absorbeerija (liitiumhüdroksiid).
- Määrdeainete tootmine.
- Värvid toiduainete tootmisel (toidulisandid).
- Aku elektrolüüdid (kaaliumhüdroksiid).
- Kanalisatsioonitorude ja valamute puhastamine toiduummistustest.
- Happe neutraliseerimine.
- Katalüsaatorid keemiatööstuses.
- Fotode keemiline töötlemine.
Ettevaatusabinõud
Saab ilmselgeks, et leelised, nagu naatrium-, liitium-, kaalium-, tseesiumhüdroksiidid ja teised, võivad tõsiselt kahjustada ja põletada nahka ja silmade limaskesti, isegi kui sinna satuvad ühendi väikseimad osakesed. Selle vältimisekson vaja kanda kaitseprille, kummikindaid ja kombinesooni, mida on töödeldud spetsiaalsete ainetega, mis ei lase materjalil leelistega suhelda.
