Monet aktiivisten metallien oksidit, kuten kalium-, natrium- tai litiumoksidit, voivat olla vuorovaikutuksessa veden kanssa. Tässä tapauksessa reaktiotuotteissa esiintyy hydroksideihin liittyviä yhdisteitä. Näiden aineiden ominaisuudet, kemiallisten prosessien ominaisuudet, joissa emäkset ovat mukana, johtuvat hydroksyyliryhmän läsnäolosta niiden molekyyleissä. Joten elektrolyyttisen dissosiaation reaktioissa emäkset hajoavat metalli-ioneiksi ja anioneiksi OH-. Miten emäkset ovat vuorovaikutuksessa ei-metallioksidien, happojen ja suolojen kanssa, tarkastelemme artikkelissamme.
Molekyylin nimikkeistö ja rakenne
Jos haluat nimetä pohjan oikein, sinun on lisättävä sana hydroksidi metallielementin nimeen. Annetaan konkreettisia esimerkkejä. Alumiinipohja kuuluu amfoteerisiin hydroksideihin, joiden ominaisuuksia tarkastelemme artikkelissa. Metallikationiin ionisella sidostyypillä sitoutuneen hydroksyyliryhmän pakollinen läsnäolo emäsmolekyyleissä voidaan määrittää käyttämälläindikaattorit, kuten fenolftaleiini. Vesiympäristössä OH--ionien ylimäärä määräytyy indikaattoriliuoksen värin muutoksesta: värittömästä fenolftaleiinista tulee karmiininpunainen. Jos metallilla on useita valensseja, se voi muodostaa useita emäksiä. Esimerkiksi raudalla on kaksi emästä, joissa metallin valenssi on 2 tai 3. Ensimmäiselle yhdisteelle on tunnusomaista emäksisten hydroksidien merkit, toiselle on amfoteerinen. Siksi korkeampien hydroksidien ominaisuudet eroavat yhdisteistä, joissa metallilla on pienempi valenssiaste.
Fyysiset ominaisuudet
Pohjat ovat kiinteitä aineita, jotka kestävät lämpöä. Veden suhteen ne jaetaan liukoisiin (alkaleihin) ja liukenemattomiin. Ensimmäisen ryhmän muodostavat kemiallisesti aktiiviset metallit - ensimmäisen ja toisen ryhmän elementit. Veteen liukenemattomat aineet koostuvat muiden metallien atomeista, joiden aktiivisuus on huonompi kuin natriumin, kaliumin tai kalsiumin. Esimerkkejä tällaisista yhdisteistä ovat rauta- tai kupariemäkset. Hydroksidien ominaisuudet riippuvat siitä, mihin aineryhmään ne kuuluvat. Joten alkalit ovat termisesti stabiileja eivätkä hajoa kuumennettaessa, kun taas veteen liukenemattomat emäkset tuhoutuvat korkean lämpötilan vaikutuksesta muodostaen oksidin ja veden. Esimerkiksi kuparipohja hajoaa seuraavasti:
Cu(OH)2=CuO + H2O
Hydroksidien kemialliset ominaisuudet
Vuorovaikutus kahden tärkeimmän yhdisteryhmän välillä -happoja ja emäksiä kutsutaan kemiassa neutralointireaktioksi. Tämä nimi voidaan selittää sillä, että kemiallisesti aggressiiviset hydroksidit ja hapot muodostavat neutraaleja tuotteita - suoloja ja vettä. Koska neutralointi on itse asiassa kahden monimutkaisen aineen välinen vaihtoprosessi, se on ominaista sekä emäksille että veteen liukenemattomille emäksille. Tässä on kaustisen potaskan ja suolahapon välisen neutralointireaktion yhtälö:
KOH + HCl=KCl + H2O
Alkalimetalliemästen tärkeä ominaisuus on niiden kyky reagoida happamien oksidien kanssa, jolloin syntyy suolaa ja vettä. Esimerkiksi johtamalla hiilidioksidia natriumhydroksidin läpi saat sen karbonaatin ja veden:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
Ioninvaihtoreaktiot sisältävät alkalien ja suolojen välisen vuorovaikutuksen, mikä johtaa liukenemattomien hydroksidien tai suolojen muodostumiseen. Joten lisäämällä tipoittain kaustista soodaliuosta kuparisulfaattiliuokseen, saat sinisen hyytelömäisen sakan. Se on kuparipohjainen, veteen liukenematon:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
Veteen liukenemattomien hydroksidien kemialliset ominaisuudet eroavat emäksistä siinä, että ne menettävät vettä lievästi kuumentaessaan - ne kuivuvat ja muuttuvat vastaavaksi emäksiseksi oksidiksi.
Tietoja, joissa on kaksi kiinteistöä
Jos alkuaine tai monimutkainen aine voi reagoida sekä happojen että alkalien kanssa, sitä kutsutaan amfoteeriseksi. Näitä ovat esimerkiksi sinkki,alumiinia ja niiden pohjaa. Amfoteeristen hydroksidien ominaisuudet mahdollistavat niiden molekyylikaavojen kirjoittamisen sekä emästen muodossa, samalla kun eristetään hydroksoryhmää, että happojen muodossa. Esitetään useita yhtälöitä alumiiniemäksen reaktiolle suolahapon ja natriumhydroksidin kanssa. Ne kuvaavat amfoteeristen hydroksidien erityisominaisuuksia. Toinen reaktio tapahtuu alkalin hajoamisen yhteydessä:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
Prosessien tuotteet ovat vettä ja suoloja: alumiinikloridia ja natriumaluminaattia. Kaikki amfoteeriset emäkset ovat veteen liukenemattomia. Ne louhitaan vastaavien suolojen ja alkalien vuorovaikutuksen seurauksena.
Hankinta- ja soveltamismenetelmät
Teollisuudessa, joka vaatii suuria määriä alkaleja, niitä saadaan elektrolyysillä suoloista, jotka sisältävät jaksollisen järjestelmän ensimmäisen ja toisen ryhmän aktiivisten metallien kationeja. Uuton raaka-aine, esimerkiksi kaustinen natrium, on tavallisen suolan liuos. Reaktioyhtälö on:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
Matalan aktiivisten metallien emäkset laboratoriossa saadaan emästen vuorovaikutuksesta niiden suolojen kanssa. Reaktio kuuluu ioninvaihtotyyppiin ja päättyy emäksen saostumiseen. Yksinkertainen tapa saada alkaleja on substituutioreaktio aktiivisen metallin ja veden välillä. Siihen liittyy reagoivan seoksen kuumennus ja se on tyyppiä eksoterminen.
Hydroksidien ominaisuuksia käytetään teollisuudessa. Alkalilla on tässä erityinen rooli. Niitä käytetään kerosiinin ja bensiinin puhdistusaineina, saippuan valmistuksessa, luonnonnahan käsittelyssä sekä viskoosin ja paperin tuotantoteknologioissa.
