Много оксиди на активни метали, като оксиди на калий, натрий или литий, могат да взаимодействат с вода. В този случай в реакционните продукти се намират съединения, свързани с хидроксиди. Свойствата на тези вещества, особеностите на протичането на химичните процеси, в които участват основи, се дължат на наличието на хидроксилна група в техните молекули. И така, в реакциите на електролитна дисоциация, основите се разделят на метални йони и аниони OH-. Как основите взаимодействат с неметални оксиди, киселини и соли, ще разгледаме в нашата статия.
Номенклатура и структура на молекулата
За да назовете правилно основата, трябва да добавите думата хидроксид към името на металния елемент. Да дадем конкретни примери. Алуминиевата основа принадлежи към амфотерни хидроксиди, чиито свойства ще разгледаме в статията. Задължителното присъствие в базовите молекули на хидроксилна група, свързана с метален катион чрез тип йонна връзка, може да се определи чрезиндикатори като фенолфталеин. Във водната среда излишъкът от йони OH- се определя от промяна в цвета на индикаторния разтвор: безцветният фенолфталеин става пурпурен. Ако металът проявява множество валентности, той може да образува множество основи. Например желязото има две основи, в които валентността на метала е 2 или 3. Първото съединение се характеризира с признаци на основни хидроксиди, второто е амфотерно. Следователно свойствата на висшите хидроксиди се различават от съединенията, в които металът има по-ниска степен на валентност.
Физически характеристики
Основите са твърди, устойчиви на топлина. По отношение на водата те се делят на разтворими (алкални) и неразтворими. Първата група се образува от химически активни метали - елементи от първа и втора група. Неразтворимите във вода вещества са съставени от атоми на други метали, чиято активност е по-ниска от натрия, калия или калция. Примери за такива съединения са железни или медни основи. Свойствата на хидроксидите ще зависят от това към коя група вещества принадлежат. И така, алкалите са термично стабилни и не се разлагат при нагряване, докато неразтворимите във вода основи се разрушават под действието на висока температура, образувайки оксид и вода. Например, медна основа се разлага, както следва:
Cu(OH)2=CuO + H2O
Химически свойства на хидроксидите
Взаимодействието между двете най-важни групи съединения -киселини и основи се наричат в химията реакции на неутрализация. Това име може да се обясни с факта, че химически агресивните хидроксиди и киселини образуват неутрални продукти - соли и вода. Тъй като всъщност е обменен процес между две сложни вещества, неутрализацията е характерна както за алкали, така и за неразтворими във вода основи. Ето уравнението за реакцията на неутрализация между каустик поташ и солна киселина:
KOH + HCl=KCl + H2O
Важно свойство на алкалните метални основи е способността им да реагират с киселинни оксиди, което води до сол и вода. Например, като преминете въглероден диоксид през натриев хидроксид, можете да получите неговия карбонат и вода:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
Реакциите на йонообмен включват взаимодействието между алкали и соли, което води до образуването на неразтворими хидроксиди или соли. Така че, добавяйки на капки разтвор на сода каустик към разтвор на меден сулфат, можете да получите синя желеобразна утайка. Това е медна основа, неразтворима във вода:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
Химичните свойства на хидроксидите, неразтворими във вода, се различават от алкалните по това, че губят вода при леко нагряване - дехидратират се, превръщайки се във формата на съответния основен оксид.
Почивания с двойни свойства
Ако елемент или сложно вещество може да реагира както с киселини, така и с основи, то се нарича амфотерно. Те включват например цинк,алуминий и техните основи. Свойствата на амфотерните хидроксиди позволяват да се напишат техните молекулярни формули както под формата на основи, като се изолира хидроксо групата, така и под формата на киселини. Нека представим няколко уравнения за реакциите на алуминиева основа със солна киселина и натриев хидроксид. Те илюстрират специалните свойства на амфотерните хидроксиди. Втората реакция протича с разпадането на алкали:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
Продуктите от процесите ще бъдат вода и соли: алуминиев хлорид и натриев алуминат. Всички амфотерни основи са неразтворими във вода. Те се добиват в резултат на взаимодействието на съответните соли и основи.
Методи за получаване и приложение
В индустрията, която изисква големи обеми алкали, те се получават чрез електролиза на соли, съдържащи катиони на активни метали от първа и втора група на периодичната система. Суровината за екстракция, например, каустик натрий, е разтвор на готварска сол. Уравнението на реакцията ще бъде:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
Основите на нискоактивните метали в лабораторията се получават чрез взаимодействието на алкали с техните соли. Реакцията принадлежи към типа йонообмен и завършва с утаяване на основата. Прост начин за получаване на алкали е реакция на заместване между активния метал и вода. То е придружено от нагряване на реакционната смес и е от екзотермичен тип.
Свойствата на хидроксидите се използват в промишлеността. Тук особена роля играят алкалите. Използват се като пречистватели на керосин и бензин, за производство на сапун, обработка на естествена кожа, както и в технологиите за производство на коприна и хартия.
