Бейорганикалық заттардың негізгі кластарына оксидтерден, қышқылдардан және тұздардан басқа негіздер немесе гидроксидтер деп аталатын қосылыстар тобы кіреді. Олардың барлығында бір молекулалық құрылым жоспары бар: олар міндетті түрде құрамында металл ионымен байланысқан бір немесе бірнеше гидроксил топтарын қамтиды. Негізгі гидроксидтер металл оксидтері мен тұздарымен генетикалық байланыста болады, бұл олардың химиялық қасиеттерін ғана емес, сонымен қатар зертханада және өнеркәсіпте алу әдістерін де анықтайды.
Негіздерді жіктеудің бірнеше формалары бар, олар молекуланың құрамына кіретін металдың сипаттамаларына да, заттың суда еріу қабілетіне де негізделген. Біздің мақалада біз гидроксидтердің осы ерекшеліктерін қарастырамыз, сонымен қатар олардың өнеркәсіпте және күнделікті өмірде негіздердің қолданылуы байланысты болатын химиялық қасиеттерімен танысамыз.
Физикалық қасиеттері
Белсенді немесе типтік металдардан түзілетін барлық негіздер балқу температураларының кең диапазоны бар қатты заттар болып табылады. Суға қатысты оларжақсы еритін – сілті және суда ерімейтін болып бөлінеді. Мысалы, катиондар ретінде IA тобының элементтері бар негізгі гидроксидтер суда оңай ериді және күшті электролиттер болып табылады. Олар ұстағанда сабынды, матаны, теріні коррозияға ұшыратады және сілтілер деп аталады. Олар ерітіндіде диссоциацияланған кезде OH- иондары анықталады, олар индикаторлар арқылы анықталады. Мысалы, түссіз фенолфталеин сілтілі ортада қызыл түске айналады. Натрий, калий, барий және кальций гидроксидтерінің ерітінділері де, балқымалары да электролиттер болып табылады; электр тогын өткізеді және екінші текті өткізгіштер болып саналады. Өнеркәсіпте жиі қолданылатын еритін негіздерге натрий, калий, аммоний және т.б. негізгі гидроксидтер сияқты шамамен 11 қосылыс кіреді.
Негізгі молекуланың құрылымы
Зат молекуласындағы металл катионы мен гидроксил топтарының аниондары арасында иондық байланыс түзіледі. Ол суда ерімейтін гидроксидтер үшін жеткілікті күшті, сондықтан полярлы су молекулалары мұндай қосылыстың кристалдық торын бұзуға қабілетті емес. Сілтілер тұрақты заттар болып табылады және қыздырғанда іс жүзінде оксид пен су түзбейді. Осылайша, калий мен натрийдің негізгі гидроксидтері 1000 ° C жоғары температурада қайнайды, бірақ олар ыдырамайды. Барлық негіздердің графикалық формулаларында гидроксил тобының оттегі атомы металл атомымен, ал екіншісі сутегі атомымен бір коваленттік байланыс арқылы байланысқандығы анық көрінеді. Молекуланың құрылымы және химиялық байланыс түрі физикалық ғана емес, сонымен қатар анықтайдыжәне заттардың барлық химиялық сипаттамалары. Оларға толығырақ тоқталайық.
Кальций мен магний және олардың қосылыстарының қасиеттерінің ерекшеліктері
Екі элемент те белсенді металдардың типтік өкілдері болып табылады және оттегімен және сумен әрекеттесе алады. Бірінші реакцияның өнімі негіздік оксид болып табылады. Гидроксид көп мөлшерде жылу бөлетін экзотермиялық процесс нәтижесінде түзіледі. Кальций және магний негіздері аз еритін ақ ұнтақ тәрізді заттар. Кальций қосылыстары үшін келесі атаулар жиі қолданылады: әк сүті (егер ол судағы суспензия болса) және әк суы. Әдеттегі негізгі гидроксиді бола отырып, Ca(OH)2 алюминий және мырыш гидроксидтері сияқты қышқылдық және амфотерлі оксидтермен, қышқылдармен және амфотерлік негіздермен әрекеттеседі. Әдеттегі ыстыққа төзімді сілтілерден айырмашылығы магний мен кальций қосылыстары температураның әсерінен оксид пен суға ыдырайды. Екі негіз де, әсіресе Ca(OH)2, өнеркәсіпте, ауыл шаруашылығында және ішкі қажеттіліктерде кеңінен қолданылады. Олардың өтінішін толығырақ қарастырайық.
Кальций және магний қосылыстарының қолдану өрістері
Құрылыста мамық немесе сөндірілген әк деп аталатын химиялық материал қолданылатыны белгілі. Бұл кальций негізі. Көбінесе ол судың негізгі кальций оксидімен әрекеттесуі арқылы алынады. Негізгі гидроксидтердің химиялық қасиеттері оларды халық шаруашылығының әртүрлі салаларында кеңінен қолдануға мүмкіндік береді. Мысалы, өндірістегі қоспаларды тазалау үшіншикі қант, ағартқыш алу үшін, мақта және зығыр иірілген жіптерді ағарту кезінде. Ион алмастырғыштар – катионалмастырғыштар ойлап табылғанға дейін суды жұмсарту технологияларында кальций және магний негіздері қолданылды, бұл оның сапасын нашарлататын көмірсутектерден арылуға мүмкіндік берді. Мұны істеу үшін суды аз мөлшерде сода күлімен немесе сөндірілген әкпен қайнатыңыз. Магний гидроксидінің сулы суспензиясын асқазан сөлінің қышқылдығын төмендету үшін гастритпен ауыратын науқастарға дәрі ретінде пайдалануға болады.
Негізгі оксидтер мен гидроксидтердің қасиеттері
Бұл топтағы заттар үшін ең маңыздысы қышқыл оксидтерімен, қышқылдармен, амфотерлік негіздермен және тұздармен реакциялар. Бір қызығы, мыс, темір немесе никель гидроксидтері сияқты ерімейтін негіздер оксидтің сумен тікелей әрекеттесуі арқылы алынбайды. Бұл жағдайда зертхана сәйкес тұз бен сілті арасындағы реакцияны пайдаланады. Нәтижесінде тұнба түзетін негіздер пайда болады. Мысалы, мыс гидроксидінің көк тұнбасы, темір негізінің жасыл тұнбасы осылай алынады. Кейіннен олар суда ерімейтін гидроксидтерге жататын қатты ұнтақ тәрізді заттарға дейін буланады. Бұл қосылыстардың айрықша ерекшелігі - жоғары температура әсерінен олар сәйкес оксид пен суға ыдырайды, оны сілтілер туралы айтуға болмайды. Өйткені, суда еритін негіздер термиялық тұрғыдан тұрақты.
Электролиз мүмкіндігі
Гидроксидтердің негізгі қасиеттерін зерттеуді жалғастыра отырып, сілтілік және сілтілік жер металдарының негіздерін суда ерімейтін қосылыстардан ажыратуға болатын тағы бір ерекшелікке тоқталайық. Бұл соңғысының электр тогының әсерінен иондарға диссоциациялануының мүмкін еместігі. Керісінше, калий, натрий, барий және стронций гидроксидтерінің балқымалары мен ерітінділері оңай электролизге ұшырайды және екінші текті өткізгіштер болып табылады.
Негізді алу
Бейорганикалық заттардың осы класының қасиеттері туралы айтатын болсақ, біз оларды зертханалық және өндірістік жағдайларда өндірудің негізінде жатқан химиялық реакцияларды ішінара тізімдедік. Ең қолжетімді және үнемді әдісті табиғи әктастың термиялық ыдырауы деп санауға болады, нәтижесінде сөндірілмеген әк алынады. Егер сіз сумен реакция жүргізсеңіз, онда ол негізгі гидроксиді түзеді - Ca (OH) 2. Бұл заттың құм және сумен қоспасы ерітінді деп аталады. Ол қабырғаларды сылау үшін, кірпішті жабыстыру үшін және құрылыс жұмыстарының басқа түрлерінде қолданылуын жалғастыруда. Сілтілерді сәйкес оксидтерді сумен әрекеттестіру арқылы да алуға болады. Мысалы: K2O + H2O=2KON. Процесс көп мөлшерде жылу бөлетін экзотермиялық.
Сілтілердің қышқылдық және амфотерлі оксидтермен әрекеттесуі
Суда еритін негіздердің тән химиялық қасиеттеріне олардың молекулаларында металл емес атомдары бар оксидтермен реакцияда тұз түзу қабілеті жатады,мысалы, көмірқышқыл газы, күкірт диоксиді немесе кремний оксиді сияқты. Атап айтқанда, кальций гидроксиді газдарды кептіру үшін, ал натрий және калий гидроксидтері сәйкес карбонаттар алу үшін қолданылады. Амфотерлі заттарға жататын мырыш пен алюминий оксидтері қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттесе алады. Соңғы жағдайда күрделі қосылыстар түзілуі мүмкін, мысалы, натрий гидроксозинкаты.
Бейтараптандыру реакциясы
Негіздердің суда да, сілтілерде де ерімейтін маңызды қасиеттерінің бірі – бейорганикалық немесе органикалық қышқылдармен әрекеттесу қабілеті. Бұл реакция иондардың екі түрі: сутегі және гидроксил топтары арасындағы әрекеттесуге дейін төмендейді. Ол су молекулаларының түзілуіне әкеледі: HCI + KOH=KCI + H2O. Электролиттік диссоциация теориясы тұрғысынан алғанда бүкіл реакция әлсіз, аздап диссоциацияланған электролит – судың түзілуіне дейін төмендейді.
Жоғарыдағы мысалда орташа тұз түзілді - калий хлориді. Егер реакцияға негіздік гидроксидтер көп негізді қышқылды толық бейтараптандыруға қажетті мөлшерден аз мөлшерде алынса, онда алынған өнімді булану кезінде қышқыл тұзының кристалдары табылады. Бейтараптандыру реакциясы тірі жүйелерде - жасушаларда болатын метаболикалық процестерде маңызды рөл атқарады және оларға өздерінің буферлік кешендерінің көмегімен диссимиляция реакцияларында жинақталған сутегі иондарының артық мөлшерін бейтараптандыруға мүмкіндік береді.
