תחמוצות רבות של מתכות פעילות, כגון תחמוצות של אשלגן, נתרן או ליתיום, יכולות לקיים אינטראקציה עם מים. במקרה זה, תרכובות הקשורות להידרוקסידים נמצאות בתוצרי התגובה. התכונות של חומרים אלה, תכונות מהלך התהליכים הכימיים שבהם מעורבים בסיסים, נובעות מנוכחות של קבוצת הידרוקסיל במולקולות שלהם. אז, בתגובות של ניתוק אלקטרוליטי, בסיסים מפוצלים ליוני מתכת ולאניונים OH-. כיצד בסיסים מקיימים אינטראקציה עם תחמוצות, חומצות ומלחים שאינם מתכת, נשקול במאמר שלנו.
מינוח ומבנה המולקולה
כדי לתת שם נכון לבסיס, עליך להוסיף את המילה הידרוקסיד לשם של אלמנט המתכת. בואו ניתן דוגמאות ספציפיות. בסיס האלומיניום שייך להידרוקסידים אמפוטריים, שתכונותיהם נשקול במאמר. ניתן לקבוע את הנוכחות המחייבת במולקולות הבסיס של קבוצת הידרוקסיל הקשורה לקטיון מתכתי על ידי סוג קשר יוני באמצעותאינדיקטורים כגון פנולפטלין. בסביבה המימית, עודף של יוני OH- נקבע על ידי שינוי בצבע תמיסת האינדיקטור: פנולפטלין חסר צבע הופך לארגמן. אם מתכת מציגה ערכיות מרובות, היא יכולה ליצור מספר בסיסים. לדוגמה, לברזל יש שני בסיסים, שבהם ערכיות המתכת היא 2 או 3. התרכובת הראשונה מאופיינת בסימנים של הידרוקסידים בסיסיים, השנייה היא אמפוטרית. לכן, המאפיינים של הידרוקסידים גבוהים יותר שונים מתרכובות שבהן למתכת יש דרגת ערכיות נמוכה יותר.
מאפיינים פיזיים
הבסיסים הם מוצקים עמידים בפני חום. ביחס למים, הם מתחלקים למסיסים (אלקליים) ולבלתי מסיסים. הקבוצה הראשונה נוצרת על ידי מתכות פעילות כימית - יסודות של הקבוצה הראשונה והשנייה. חומרים בלתי מסיסים במים מורכבים מאטומים של מתכות אחרות, שפעילותם נחותה מנתרן, אשלגן או סידן. דוגמאות לתרכובות כאלה הן בסיסי ברזל או נחושת. תכונות הידרוקסידים יהיו תלויות לאיזו קבוצת חומרים הם שייכים. אז, אלקליות יציבות תרמית ואינן מתפרקות בעת חימום, בעוד שבסיסים בלתי מסיסים במים נהרסים תחת פעולת טמפרטורה גבוהה, ויוצרים תחמוצת ומים. לדוגמה, בסיס נחושת מתפרק באופן הבא:
Cu(OH)2=CuO + H2O
מאפיינים כימיים של הידרוקסידים
האינטראקציה בין שתי הקבוצות החשובות ביותר של תרכובות -חומצות ובסיסים נקראים בכימיה תגובות נטרול. השם הזה יכול להיות מוסבר על ידי העובדה כי הידרוקסידים וחומצות אגרסיביות מבחינה כימית יוצרים מוצרים ניטרליים - מלחים ומים. בהיותו, למעשה, תהליך חילופי בין שני חומרים מורכבים, ניטרול מאפיין גם בסיסים ובסיסים בלתי מסיסים במים. הנה המשוואה לתגובת הנטרול בין אשלג קאוסטית לחומצה הידרוכלורית:
KOH + HCl=KCl + H2O
תכונה חשובה של בסיסי מתכת אלקלי היא יכולתם להגיב עם תחמוצות חומציות, וכתוצאה מכך נוצרים מלח ומים. לדוגמה, על ידי העברת פחמן דו חמצני דרך נתרן הידרוקסיד, אתה יכול לקבל את הקרבונט והמים שלו:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
תגובות חילופי יונים כוללות את האינטראקציה בין אלקליות ומלחים, מה שמוביל ליצירת הידרוקסידים או מלחים בלתי מסיסים. אז, הוספת טיפה פתרון של סודה קאוסטית לתמיסה של סולפט נחושת, אתה יכול לקבל משקע דמוי ג'לי כחול. זהו בסיס נחושת, בלתי מסיס במים:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
התכונות הכימיות של הידרוקסידים, בלתי מסיסים במים, שונות מאלקליות בכך שהם מאבדים מים בחימום קל - הם מתייבשים, הופכים לצורת התחמוצת הבסיסית המתאימה.
מגרשים המציגים נכסים כפולים
אם יסוד או חומר מורכב יכולים להגיב גם עם חומצות וגם עם אלקליות, זה נקרא אמפוטרי. אלה כוללים, למשל, אבץ,אלומיניום והבסיסים שלהם. המאפיינים של הידרוקסידים אמפוטריים מאפשרים לכתוב את הנוסחאות המולקולריות שלהם הן בצורת בסיסים, תוך בידוד קבוצת ההידרוקסו, והן בצורת חומצות. הבה נציג מספר משוואות לתגובות של בסיס אלומיניום עם חומצה הידרוכלורית ונתרן הידרוקסיד. הם ממחישים את התכונות המיוחדות של הידרוקסידים אמפוטריים. התגובה השנייה מתרחשת עם דעיכה של אלקלי:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
תוצרי התהליכים יהיו מים ומלחים: אלומיניום כלורי ונתרן אלומינאט. כל הבסיסים האמפוטריים אינם מסיסים במים. הם נכרים כתוצאה מהאינטראקציה של המלחים והאלקליות המתאימים.
שיטות קבלת ויישום
בתעשייה הדורשת נפחים גדולים של אלקליות, הם מתקבלים על ידי אלקטרוליזה של מלחים המכילים קטיונים של מתכות פעילות מהקבוצה הראשונה והשנייה של המערכת המחזורית. חומר הגלם למיצוי, למשל, נתרן קאוסטי, הוא תמיסה של מלח רגיל. משוואת התגובה תהיה:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
הבסיסים של מתכות נמוכות פעילות במעבדה מתקבלים על ידי אינטראקציה של אלקליות עם המלחים שלהם. התגובה שייכת לסוג חילופי היונים ומסתיימת במשקעים של הבסיס. דרך פשוטה להשיג אלקליות היא תגובת החלפה בין המתכת הפעילה למים. זה מלווה בחימום של התערובת המגיבה והוא מהסוג האקזוטרמי.
מאפייני הידרוקסידים משמשים בתעשייה. אלקליים ממלאים כאן תפקיד מיוחד. הם משמשים כמטהרי נפט ובנזין, לייצור סבון, עיבוד עור טבעי, וכן בטכנולוגיות לייצור rayon ונייר.
