Wiele tlenków aktywnych metali, takich jak tlenki potasu, sodu czy litu, może wchodzić w interakcje z wodą. W tym przypadku w produktach reakcji znajdują się związki związane z wodorotlenkami. Właściwości tych substancji, cechy przebiegu procesów chemicznych, w których uczestniczą zasady, wynikają z obecności w ich cząsteczkach grupy hydroksylowej. Tak więc w reakcjach dysocjacji elektrolitycznej zasady rozpadają się na jony metali i aniony OH-. Jak zasady oddziałują z tlenkami, kwasami i solami niemetali, rozważymy w naszym artykule.
Nazewnictwo i struktura cząsteczki
Aby poprawnie nazwać bazę, musisz dodać słowo wodorotlenek do nazwy pierwiastka metalowego. Podajmy konkretne przykłady. Aluminiowa baza należy do amfoterycznych wodorotlenków, których właściwości rozważymy w artykule. Obowiązkową obecność w cząsteczkach zasadowych grupy hydroksylowej związanej z kationem metalu wiązaniem jonowym można określić za pomocąwskaźniki takie jak fenoloftaleina. W środowisku wodnym nadmiar jonów OH- jest określany przez zmianę koloru roztworu wskaźnika: bezbarwna fenoloftaleina staje się szkarłatna. Jeśli metal wykazuje wiele wartościowości, może tworzyć wiele zasad. Na przykład żelazo ma dwie zasady, w których wartościowość metalu wynosi 2 lub 3. Pierwszy związek charakteryzuje się znakami zasadowych wodorotlenków, drugi jest amfoteryczny. Dlatego właściwości wyższych wodorotlenków różnią się od związków, w których metal ma niższy stopień wartościowości.
Cechy fizyczne
Podstawy to ciała stałe odporne na ciepło. W stosunku do wody dzielą się na rozpuszczalne (zasadowe) i nierozpuszczalne. Pierwszą grupę tworzą metale aktywne chemicznie - pierwiastki pierwszej i drugiej grupy. Substancje nierozpuszczalne w wodzie składają się z atomów innych metali, których aktywność jest gorsza niż sodu, potasu czy wapnia. Przykładami takich związków są zasady żelaza lub miedzi. Właściwości wodorotlenków będą zależeć od tego, do jakiej grupy substancji należą. Tak więc zasady są stabilne termicznie i nie rozkładają się po podgrzaniu, podczas gdy zasady nierozpuszczalne w wodzie ulegają zniszczeniu pod wpływem wysokiej temperatury, tworząc tlenek i wodę. Na przykład podstawa miedzi rozkłada się w następujący sposób:
Cu(OH)2=CuO + H2O
Właściwości chemiczne wodorotlenków
Interakcja między dwiema najważniejszymi grupami związków -kwasy i zasady nazywane są w chemii reakcjami neutralizacji. Nazwę tę można wytłumaczyć tym, że chemicznie agresywne wodorotlenki i kwasy tworzą produkty neutralne - sole i wodę. Będąc w rzeczywistości procesem wymiany między dwiema złożonymi substancjami, neutralizacja jest charakterystyczna zarówno dla zasad, jak i zasad nierozpuszczalnych w wodzie. Oto równanie reakcji neutralizacji między żrącym potasem a kwasem chlorowodorowym:
KOH + HCl=KCl + H2O
Ważną właściwością zasad metali alkalicznych jest ich zdolność do reagowania z tlenkami kwasowymi, w wyniku czego powstaje sól i woda. Na przykład, przepuszczając dwutlenek węgla przez wodorotlenek sodu, można uzyskać jego węglan i wodę:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
Reakcje wymiany jonowej obejmują interakcję między zasadami i solami, co prowadzi do powstania nierozpuszczalnych wodorotlenków lub soli. Tak więc, dodając kroplami roztwór sody kaustycznej do roztworu siarczanu miedzi, możesz uzyskać niebieski galaretowaty osad. Jest to baza miedzi, nierozpuszczalna w wodzie:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
Właściwości chemiczne wodorotlenków nierozpuszczalnych w wodzie różnią się od zasad tym, że po lekkim podgrzaniu tracą wodę - odwadniają się, zamieniając w odpowiedni tlenek zasadowy.
Tereny o podwójnych właściwościach
Jeśli pierwiastek lub złożona substancja może reagować zarówno z kwasami, jak i zasadami, nazywamy to amfoterycznymi. Należą do nich np. cynk,aluminium i ich podstawy. Właściwości wodorotlenków amfoterycznych umożliwiają zapisywanie ich wzorów cząsteczkowych zarówno w postaci zasad, z wyodrębnieniem grupy hydroksylowej, jak i w postaci kwasów. Przedstawmy kilka równań dla reakcji zasady glinu z kwasem solnym i wodorotlenkiem sodu. Ilustrują szczególne właściwości wodorotlenków amfoterycznych. Druga reakcja zachodzi z rozpadem alkaliów:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
Produktami procesów będą woda i sole: chlorek glinu i glinian sodu. Wszystkie zasady amfoteryczne są nierozpuszczalne w wodzie. Są one wydobywane w wyniku interakcji odpowiednich soli i zasad.
Sposoby pozyskiwania i aplikacji
W przemyśle, który wymaga dużych ilości alkaliów, otrzymuje się je przez elektrolizę soli zawierających kationy aktywnych metali pierwszej i drugiej grupy układu okresowego. Surowcem do ekstrakcji, na przykład sód kaustyczny, jest roztwór soli kuchennej. Równanie reakcji będzie wyglądało następująco:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
Zasady metali o niskiej aktywności w laboratorium są otrzymywane w wyniku interakcji zasad z ich solami. Reakcja należy do typu wymiany jonowej i kończy się wytrąceniem zasady. Prostym sposobem na otrzymanie alkaliów jest reakcja substytucji między aktywnym metalem a wodą. Towarzyszy mu ogrzewanie mieszaniny reakcyjnej i ma charakter egzotermiczny.
Właściwości wodorotlenków są wykorzystywane w przemyśle. Szczególną rolę odgrywają tu zasady. Stosowane są jako oczyszczacze do nafty i benzyny, do wyrobu mydła, obróbki skóry naturalnej, a także w technologiach produkcji sztucznego jedwabiu i papieru.
