Активті металдардың көптеген оксидтері, мысалы, калий, натрий немесе литий оксидтері сумен әрекеттесе алады. Бұл жағдайда реакция өнімдерінде гидроксидтерге жататын қосылыстар кездеседі. Бұл заттардың қасиеттері, негіздер қатысатын химиялық процестердің жүру ерекшеліктері олардың молекулаларында гидроксил тобының болуына байланысты. Сонымен, электролиттік диссоциациялану реакцияларында негіздер металл иондарына және OH- аниондарына бөлінеді. Негіздердің металл емес оксидтермен, қышқылдармен және тұздармен қалай әрекеттесетінін біз мақаламызда қарастырамыз.
Молекуланың номенклатурасы мен құрылымы
Негізді дұрыс атау үшін металл элементінің атына гидроксид сөзін қосу керек. Нақты мысалдар келтірейік. Алюминий негізі амфотерлік гидроксидтерге жатады, олардың қасиеттерін біз мақалада қарастырамыз. Металл катионымен иондық байланыс түрімен байланысқан гидроксил тобының негіздік молекулаларда міндетті болуын анықтауға болады.фенолфталеин сияқты көрсеткіштер. Су ортасында OH- иондарының артық болуы индикатор ерітіндісінің түсінің өзгеруімен анықталады: түссіз фенолфталеин қызыл-қызыл болады. Егер металл бірнеше валенттілікті көрсетсе, ол бірнеше негіз құра алады. Мысалы, темірдің екі негізі бар, оларда металдың валенттілігі 2 немесе 3. Бірінші қосылыс негіздік гидроксидтердің белгілерімен сипатталады, екіншісі амфотерлі. Сондықтан жоғары гидроксидтердің қасиеттері металдың валенттілік дәрежесі төмен қосылыстардан ерекшеленеді.
Физикалық сипаттамалары
Негіздері ыстыққа төзімді қатты заттар. Суға қатысты олар еритін (сілті) және ерімейтін болып бөлінеді. Бірінші топты химиялық белсенді металдар – бірінші және екінші топтың элементтері құрайды. Суда ерімейтін заттар басқа металдардың атомдарынан тұрады, олардың активтілігі натрий, калий немесе кальцийден төмен. Мұндай қосылыстардың мысалдары темір немесе мыс негіздері болып табылады. Гидроксидтердің қасиеттері олардың қай заттар тобына жататынына байланысты болады. Сонымен, сілтілер термиялық тұрақты және қыздырғанда ыдырамайды, ал суда ерімейтін негіздер жоғары температура әсерінен оксид пен су түзіп жойылады. Мысалы, мыс негізі келесідей ыдырайды:
Cu(OH)2=CuO + H2O
Гидроксидтердің химиялық қасиеттері
Қосылыстардың ең маңызды екі тобының өзара әрекеттесуі -қышқылдар мен негіздерді химияда бейтараптандыру реакциялары деп атайды. Бұл атауды химиялық агрессивті гидроксидтер мен қышқылдардың бейтарап өнімдер – тұздар мен су түзетіндігімен түсіндіруге болады. Іс жүзінде екі күрделі зат арасындағы алмасу процесі бола отырып, бейтараптандыру сілтілерге де, суда ерімейтін негіздерге де тән. Күйдіргіш калий мен тұз қышқылы арасындағы бейтараптандыру реакциясының теңдеуі мынада:
KOH + HCl=KCl + H2O
Сілтілік металдық негіздердің маңызды қасиеті олардың қышқылдық оксидтермен әрекеттесуі, нәтижесінде тұз бен су болып табылады. Мысалы, көмірқышқыл газын натрий гидроксиді арқылы өткізу арқылы оның карбонаты мен суын алуға болады:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
Ион алмасу реакцияларына ерімейтін гидроксидтердің немесе тұздардың түзілуіне әкелетін сілтілер мен тұздар арасындағы әрекеттесу жатады. Сонымен, мыс сульфатының ерітіндісіне каустикалық сода ерітіндісін тамшылатып қосып, көк желе тәрізді тұнбаны алуға болады. Бұл мыс негіз, суда ерімейді:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
Суда ерімейтін гидроксидтердің химиялық қасиеттерінің сілтілерден айырмашылығы, олар аздап қыздырғанда суды жоғалтады - олар сусызданып, сәйкес негіздік оксид түріне айналады.
Қос қасиеттерді көрсететін негіздер
Егер элемент немесе күрделі зат қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттессе, оны амфотерлі деп атайды. Оларға, мысалы, мырыш,алюминий және олардың негіздері. Амфотерлі гидроксидтердің қасиеттері олардың молекулалық формулаларын негіздер түрінде де, гидроксотопты оқшаулау кезінде де, қышқылдар түрінде де жазуға мүмкіндік береді. Алюминий негізінің тұз қышқылымен және натрий гидроксидімен реакцияларының бірнеше теңдеулерін көрсетейік. Олар амфотерлік гидроксидтердің ерекше қасиеттерін көрсетеді. Екінші реакция сілтінің ыдырауымен жүреді:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
Процесс өнімдері су және тұздар болады: алюминий хлориді және натрий алюминаты. Барлық амфотерлі негіздер суда ерімейді. Олар сәйкес тұздар мен сілтілердің әрекеттесуі нәтижесінде өндіріледі.
Алу және қолдану әдістері
Сілтілердің үлкен көлемін қажет ететін өнеркәсіпте оларды периодтық жүйенің бірінші және екінші топтарының белсенді металдарының катиондары бар тұздарды электролиздеу арқылы алады. Экстракцияға арналған шикізат, мысалы, каустикалық натрий, ас тұзының ерітіндісі болып табылады. Реакция теңдеуі келесідей болады:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
Лабораториядағы активтілігі төмен металдардың негіздері сілтілердің олардың тұздарымен әрекеттесуінен алынады. Реакция ион алмасу түріне жатады және негіздің тұнбаға түсуімен аяқталады. Сілтілерді алудың қарапайым тәсілі - белсенді метал мен су арасындағы алмастыру реакциясы. Ол әрекеттесетін қоспаны қыздырумен бірге жүреді және экзотермиялық түрге жатады.
Гидроксидтердің қасиеттері өнеркәсіпте қолданылады. Бұл жерде сілтілер ерекше рөл атқарады. Олар керосин мен бензинді тазарту, сабын жасау, табиғи теріні өңдеу, сондай-ақ аудан және қағаз өндіру технологияларында қолданылады.
