Kemia on tiede, joka tutkii erilaisia luonnossa tapahtuvia reaktioita sekä joidenkin yhdisteiden vuorovaikutusta muiden kanssa. Tärkeimmät aineet ovat hapot ja emäkset, joiden välisiä reaktioita kutsutaan yleensä neutraloinniksi. Ne johtavat vesiliukoisen suolan muodostumiseen.
Mikä on lipeä
Alkalihydroksidit (pääalaryhmän (A) ensimmäisen ryhmän metallit D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa) ja maa-alkalihydroksidit (pääalaryhmän (A) toisen ryhmän metallit, mukaan lukien kalsium) metalleja, jotka ovat kiivaasti vuorovaikutuksessa veden kanssa ja liukenevat siihen täysin, kutsutaan emäksiksi. Koska ne pystyvät tuhoamaan orgaanista materiaalia (nahkaa, puuta, paperia), niitä kutsutaan syövyttäviksi. Esimerkiksi kaliumhydroksidi (KOH) on emäksistä kaliumia, barium (Ba(OH)2) on kaustista bariumia ja niin edelleen.
Vahvojen emästen fyysiset ominaisuudet
Alkalin määritelmän perusteella voimme lisätä, että nämä hydroksidit ovat myös kiinteitä hygroskooppisia (pystyy imemään höyryjä ilmastavesi) valkoinen aine. Vahvimmat alkalit ovat cesiumhydroksidit CsOH ja radium Ra(OH)2. Alkalireaktioihin liittyy useimmiten lämmön vapautuminen (eksoterminen). Tällaisten emästen fysikaalisiin ominaisuuksiin kuuluu myös niiden kyky liueta joihinkin orgaanisiin yhdisteisiin, esimerkiksi alkoholeihin: metanoliin ja etanoliin.
Kemialliset ominaisuudet
Alkaliliuokset voivat osallistua erilaisiin reaktioihin.
Vahvilla emäksillä on kyky olla vuorovaikutuksessa happamien ja amfoteeristen oksidien kanssa:
- KOH + SO3=K2SO4 + H2O (SO3 on hapan oksidi);
- 2KOH + Al2O3=2KAlO2 + H2O (fuusioreaktio, tapahtuu kuumennettaessa, missä Al2O3 on amfoteerinen oksidi);
- 2KOH + Al2O3 + 3H2O=2K[Al(OH)4] (reaktio etenee muodostaen liukoista kompleksisuolaa - kaliumtetrahydroksoaluminaattia).
Amfoteeristen metallien (Zn, Al ja muut) kanssa reagoidessa sekä sulatteen että vastaavan kompleksisuolan muodostuminen on myös mahdollista. Lisäksi molempiin reaktioihin liittyy kaasumaisen vedyn kehittyminen:
- 2KOH + 2Al=2KAlO2 + H2;
- 2KOH + 2Al + 6H2O=2K[Al(OH)4] + 3H2.
Alkalit pystyvät myös reagoimaan suolojen kanssa, mikä johtaa toisen emäksen ja toisen suolan muodostumiseen. Edellytys reaktion etenemiselle on, että tämän seurauksena jonkin muodostuneista aineista on oltava veteen liukenematon:
NaOH + CuSO4=Na2SO4 + Cu(OH)2.
Kuten aiemmin mainittiin, emäkset ja hapot pääsevät sisäänneutralointireaktio, suolaa ja vettä muodostuu:
NaOH + HCl=NaCl + H2O.
Alkalit reagoivat muiden emästen kanssa vain, jos ne ovat amfoteeristen metallien hydroksideja:
NaOH + Al(OH)3=Na[Al(OH)4].
Jotkut niistä voivat olla vuorovaikutuksessa monien orgaanisten aineiden kanssa: esterit, amidit, moniarvoiset alkoholit:
2C2H6O2 + 2NaOH=C2H4O2Na2 + 2H2O (reaktiotuote on natriumalkoksidi).
Kuinka vahvat pohjat tehdään
Alkaleita saadaan eri tavoin sekä teollisuudesta että laboratorioista.
Teollisuusteollisuudessa on useita menetelmiä alkalien valmistamiseksi: pyrolyysi, kalkki, ferriitti, elektrolyysi, joka on jaettu kalvo-, kalvo- ja elohopeamenetelmiin nestemäisillä ja kiinteillä katodeilla.
Tämä on natrium- ja kaliumkloridiliuosten elektrolyysi, jonka jälkeen klooria ja vetyä vapautuu anodilla ja katodilla ja saadaan vastaavat hydroksidit:
- 2NaCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2NaOH;
- 2KCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2KOH.
Kun pyrolyysi suoritetaan 1000 asteessa, natriumoksidin muodostuminen tapahtuu ensimmäisessä vaiheessa:
Na2CO3=Na2O + CO2.
Toisessa vaiheessa saatu jäähdytetty oksidi liuotetaan veteen, minkä seurauksena saadaan tarvittava alkali:
Na2O + H2O=2NaOH.
Laboratoriot käyttävät myös elektrolyysiä. Alkaleita voidaan saada myös altistamalla vastaavat metallit vedelle tai saattamalla näiden metallien suolat reagoimaan muiden emästen kanssa, minkä seurauksenasaadaan tarvittava alkali ja toinen veteen liukenematon reaktiotuote on suola.
Cesiumin ja veden vuorovaikutuksessa syntyy cesiumhydroksidia ja vapautuu vetyä (reaktio etenee jopa -120 asteen lämpötilassa):
2Cs + 2H2O=2CsOH + H2.
Veden vaikutuksesta litiumoksidiin saadaan alkalia:
Li2O + 2H2O=2LiOH + H2.
Hakemus
Alkalin määritelmän perusteella voidaan ymmärtää, että niitä käytetään laajasti paitsi teollisuudessa myös jokapäiväisessä elämässä:
- Ammien desinfiointi kalastukseen.
- Lannoitteeksi.
- Lääketeollisuudessa.
- Paperin tuotannossa.
- Synteettisen kumin valmistus.
- Saippuan ja pesuaineiden hankinta.
- Alkaliparistojen elektrolyyttikomponentit.
- Hiilidioksidiabsorboi (litiumhydroksidi).
- Voiteluaineiden valmistus.
- Väriaineet elintarviketuotannossa (elintarvikkeiden lisäaineet).
- Akun elektrolyytit (kaliumhydroksidi).
- Viemäriputkien ja pesu altaiden puhdistaminen ruokatukosista.
- Hapon neutralointi.
- Katalyytit kemianteollisuudessa.
- Valokuvien kemiallinen käsittely.
Varotoimenpiteet
On selvää, että alkalit, kuten natrium-, litium-, kalium-, cesium- ja muut hydroksidit, voivat vahingoittaa ja polttaa vakavasti silmien ihoa ja limakalvoja, vaikka yhdisteen pienimmät hiukkaset pääsisivät niihin. Tämän estämiseksion välttämätöntä käyttää suojalaseja, kumihanskoja ja haalareita, jotka on käsitelty erityisillä aineilla, jotka eivät anna materiaalin olla vuorovaikutuksessa alkalien kanssa.
