Le principali classi di sostanze inorganiche, oltre a ossidi, acidi e sali, comprendono un gruppo di composti chiamati basi o idrossidi. Tutti hanno un unico piano di struttura molecolare: contengono necessariamente uno o più gruppi ossidrilici collegati ad uno ione metallico nella sua composizione. Gli idrossidi di base sono geneticamente correlati agli ossidi e ai sali metallici, il che determina non solo le loro proprietà chimiche, ma anche i metodi di ottenimento in laboratorio e nell'industria.
Esistono diverse forme di classificazione delle basi, che si basano sia sulle caratteristiche del metallo che fa parte della molecola, sia sulla capacità della sostanza di dissolversi in acqua. Nel nostro articolo considereremo queste caratteristiche degli idrossidi e conosceremo le loro proprietà chimiche, da cui dipende l'uso delle basi nell'industria e nella vita di tutti i giorni.
Proprietà fisiche
Tutte le basi formate da metalli attivi o tipici sono solidi con un'ampia gamma di punti di fusione. In relazione all'acqua, essisono divisi in altamente solubili - alcali e insolubili in acqua. Ad esempio, gli idrossidi di base contenenti elementi del gruppo IA come cationi si dissolvono facilmente in acqua e sono elettroliti forti. Sono saponosi al tatto, corrodono il tessuto, la pelle e sono chiamati alcali. Quando si dissociano in soluzione, vengono rilevati ioni OH-, che vengono determinati mediante indicatori. Ad esempio, la fenolftaleina incolore diventa cremisi in un mezzo alcalino. Sia le soluzioni che i fusi di idrossidi di sodio, potassio, bario e calcio sono elettroliti; conducono elettricità e sono considerati conduttori del secondo tipo. Le basi solubili, più comunemente usate nell'industria, comprendono circa 11 composti, come idrossidi basici di sodio, potassio, ammonio, ecc.
La struttura della molecola base
Si forma un legame ionico tra un catione metallico e anioni di gruppi ossidrile in una molecola di sostanza. È abbastanza forte per gli idrossidi insolubili in acqua, quindi le molecole d'acqua polari non sono in grado di distruggere il reticolo cristallino di un tale composto. Gli alcali sono sostanze stabili e praticamente non formano ossido e acqua quando riscaldati. Pertanto, gli idrossidi di base di potassio e sodio bollono a temperature superiori a 1000 ° C, mentre non si decompongono. Nelle formule grafiche di tutte le basi, si vede chiaramente che l'atomo di ossigeno del gruppo ossidrile è legato da un legame covalente all'atomo di metallo e l' altro all'atomo di idrogeno. La struttura della molecola e il tipo di legame chimico determinano non solo il fisico, mae tutte le caratteristiche chimiche delle sostanze. Soffermiamoci su di loro in modo più dettagliato.
Calcio e magnesio e caratteristiche delle proprietà dei loro composti
Entrambi gli elementi sono tipici rappresentanti dei metalli attivi e possono interagire con ossigeno e acqua. Il prodotto della prima reazione è un ossido basico. L'idrossido si forma come risultato di un processo esotermico che rilascia una grande quantità di calore. Le basi di calcio e magnesio sono sostanze polverulente bianche poco solubili. I seguenti nomi sono spesso usati per i composti del calcio: latte di calce (se è una sospensione in acqua) e acqua di calce. Essendo un tipico idrossido di base, Ca(OH)2 interagisce con ossidi acidi e anfoteri, acidi e basi anfotere, come idrossidi di alluminio e zinco. A differenza dei tipici alcali resistenti al calore, i composti di magnesio e calcio si decompongono in ossido e acqua sotto l'influenza della temperatura. Entrambe le basi, in particolare Ca(OH)2, sono ampiamente utilizzate nell'industria, nell'agricoltura e nelle esigenze domestiche. Consideriamo ulteriormente la loro applicazione.
Campi di applicazione dei composti di calcio e magnesio
È risaputo che l'edilizia utilizza un materiale chimico chiamato lanugine o grassello di calce. È una base di calcio. Molto spesso è ottenuto dalla reazione dell'acqua con l'ossido di calcio basico. Le proprietà chimiche degli idrossidi di base consentono loro di essere ampiamente utilizzati in vari rami dell'economia nazionale. Ad esempio, per pulire le impurità nella produzionezucchero grezzo, per ottenere candeggina, nel candeggio di filati di cotone e lino. Prima dell'invenzione degli scambiatori di ioni, gli scambiatori cationici, le basi di calcio e magnesio venivano utilizzate nelle tecnologie di addolcimento dell'acqua, che consentivano di eliminare gli idrocarburi che ne degradano la qualità. Per fare questo, l'acqua è stata bollita con una piccola quantità di carbonato di sodio o calce spenta. Una sospensione acquosa di idrossido di magnesio può essere utilizzata come rimedio per i pazienti con gastrite per ridurre l'acidità del succo gastrico.
Proprietà degli ossidi e idrossidi basici
Le più importanti per le sostanze di questo gruppo sono le reazioni con ossidi acidi, acidi, basi anfotere e sali. È interessante notare che le basi insolubili come idrossidi di rame, ferro o nichel non possono essere ottenute per reazione diretta dell'ossido con acqua. In questo caso, il laboratorio utilizza la reazione tra il sale corrispondente e l'alcali. Di conseguenza, si formano basi che precipitano. Ad esempio, è così che si ottiene un precipitato blu di idrossido di rame, un precipitato verde di una base ferrosa. Successivamente, vengono evaporati a sostanze solide polverulente legate a idrossidi insolubili in acqua. Una caratteristica distintiva di questi composti è che, sotto l'azione delle alte temperature, si decompongono nel corrispondente ossido e acqua, cosa che non si può dire degli alcali. Dopotutto, le basi idrosolubili sono termicamente stabili.
Abilità di elettrolisi
Continuando a studiare le proprietà di base degli idrossidi, soffermiamoci su un' altra caratteristica mediante la quale si possono distinguere le basi dei metalli alcalini e alcalino terrosi dai composti insolubili in acqua. Questa è l'impossibilità di quest'ultimo di dissociarsi in ioni sotto l'influenza di una corrente elettrica. Al contrario, i fusi e le soluzioni di idrossidi di potassio, sodio, bario e stronzio sono facilmente soggetti all'elettrolisi e sono conduttori del secondo tipo.
Come ottenere terreno
Parlando delle proprietà di questa classe di sostanze inorganiche, abbiamo in parte elencato le reazioni chimiche che sono alla base della loro produzione in laboratorio e in condizioni industriali. Il metodo più accessibile ed economico può essere considerato la decomposizione termica del calcare naturale, a seguito della quale si ottiene la calce viva. Se si esegue una reazione con l'acqua, si forma un idrossido di base - Ca (OH) 2. Una miscela di questa sostanza con sabbia e acqua è chiamata m alta. Continua ad essere utilizzato per intonacare pareti, per incollare mattoni e in altri tipi di opere edili. Gli alcali possono anche essere ottenuti facendo reagire i corrispondenti ossidi con acqua. Ad esempio: K2O + H2O=2KON. Il processo è esotermico con rilascio di una grande quantità di calore.
Interazione di alcali con ossidi acidi e anfoteri
Le proprietà chimiche caratteristiche delle basi idrosolubili includono la loro capacità di formare sali in reazioni con ossidi contenenti atomi non metallici nelle molecole,ad esempio, come anidride carbonica, anidride solforosa o ossido di silicio. In particolare, l'idrossido di calcio viene utilizzato per essiccare i gas, e gli idrossidi di sodio e potassio per ottenere i corrispondenti carbonati. Gli ossidi di zinco e alluminio, legati alle sostanze anfotere, possono interagire sia con gli acidi che con gli alcali. In quest'ultimo caso si possono formare composti complessi, come l'idrossizincato di sodio.
Reazione di neutralizzazione
Una delle proprietà più importanti delle basi, sia insolubili in acqua che in alcali, è la loro capacità di reagire con acidi inorganici o organici. Questa reazione si riduce all'interazione tra due tipi di ioni: idrogeno e gruppi ossidrile. Porta alla formazione di molecole d'acqua: HCI + KOH=KCI + H2O. Dal punto di vista della teoria della dissociazione elettrolitica, l'intera reazione si riduce alla formazione di un elettrolita debole e leggermente dissociato: l'acqua.
Nell'esempio sopra, si è formato un sale medio - cloruro di potassio. Se si prelevano idrossidi basici per la reazione in quantità inferiore a quella necessaria per la completa neutralizzazione dell'acido polibasico, all'evaporazione del prodotto risultante si trovano cristalli del sale acido. La reazione di neutralizzazione svolge un ruolo importante nei processi metabolici che si verificano nei sistemi viventi - cellule e consente loro, con l'aiuto dei propri complessi tampone, di neutralizzare la quantità in eccesso di ioni idrogeno accumulata nelle reazioni di dissimilazione.
