Қышқыл гидроксидтері – OH гидроксил тобының бейорганикалық қосылыстары және тотығу дәрежесі +5, +6 болатын металл немесе бейметалл. Басқа атауы - құрамында оттегі бар бейорганикалық қышқылдар. Олардың ерекшелігі диссоциация кезінде протонның жойылуы болып табылады.
Гидроксидтердің классификациясы
Гидроксидтер гидроксидтер және вооксидтер деп те аталады. Барлық дерлік химиялық элементтерде олар бар, кейбіреулері табиғатта кең таралған, мысалы, гидаргиллит және бруцит минералдары сәйкесінше алюминий және магний гидроксидтері болып табылады.
Гидоксидтердің келесі түрлері бөлінеді:
- негізгі;
- амфотерлік;
- қышқыл.
Жіктеу гидроксидті түзетін оксидтің негіздік, қышқылдық немесе амфотерлік болуына негізделген.
Жалпы сипаттар
Ең қызықтысы оксидтер мен гидроксидтердің қышқылдық-негіздік қасиеттері, өйткені реакциялардың жүру мүмкіндігі оларға байланысты. Гидроксидтің қышқылдық, негіздік немесе амфотерлік қасиеттерге ие болуы оттегі, сутегі және элемент арасындағы байланыстың беріктігіне байланысты.
Ион күші әсер етедіпотенциалы артады, онда гидроксидтердің негізгі қасиеттері әлсірейді және гидроксидтердің қышқылдық қасиеттері жоғарылайды.
Жоғары гидроксидтер
Жоғарғы гидроксидтер – түзуші элементі ең жоғары тотығу күйінде болатын қосылыстар. Бұл сыныптағы барлық түрлердің қатарына жатады. Негіздің мысалы - магний гидроксиді. Алюминий гидроксиді амфотерлі, ал перхлор қышқылын қышқыл гидроксиді ретінде жіктеуге болады.
Бұл заттардың түзуші элементіне байланысты сипаттамаларының өзгеруін Д. И. Менделеевтің периодтық жүйесі бойынша байқауға болады. Жоғары гидроксидтердің қышқылдық қасиеттері солдан оңға қарай жоғарылайды, ал металдық қасиеттері сәйкесінше осы бағытта әлсірейді.
Негізгі гидроксидтер
Тар мағынада бұл типті негіз деп атайды, өйткені OH анионы диссоциациялану кезінде бөлініп кетеді. Бұл қосылыстардың ең танымалы сілтілер, мысалы:
- Сөндірілген әк Ca(OH)2 бөлмелерді әктеуде, теріні илеуде, саңырауқұлаққа қарсы сұйықтықтарды, ерітінділерді және бетонды дайындауда, суды жұмсартуда, қант, ағартқыш және тыңайтқыш өндіруде, каустикизацияда қолданылады. натрий және калий карбонаттары, қышқылды ерітінділерді бейтараптандыру, көмірқышқыл газын анықтау, дезинфекциялау, топырақтың кедергісін азайту, тағамдық қоспа ретінде.
- KOH күйдіргіш калий фотосурет, мұнай өңдеу, тамақ, қағаз және металлургия өнеркәсібінде, сондай-ақ сілтілі батареяда, қышқылды бейтараптандырғышта, катализаторда, газ тазартқышта, рН реттегішінде, электролитте,жуғыш заттардың, бұрғылау сұйықтықтарының, бояғыштардың, тыңайтқыштардың, калийдің органикалық және бейорганикалық заттардың, пестицидтердің, сүйелдерді емдеуге арналған фармацевтикалық препараттардың, сабындардың, синтетикалық каучуктың құрамдас бөлігі.
- Каустикалық сода NaOH, целлюлоза-қағаз өнеркәсібіне, жуғыш заттар өндірісінде майларды сабындауға, қышқылды бейтараптандыруға, биодизельді өндіруге, бөгеттерді ерітуге, улы заттарды газсыздандыруға, мақта мен жүнді өңдеуге, қалыптарды жууға, тамақ өнімдерін өндіруге, косметология, фотосурет.
Негізгі гидроксидтер сәйкес металл оксидтерінің суымен әрекеттесу нәтижесінде, басым көпшілігінде +1 немесе +2 тотығу дәрежесімен түзіледі. Оларға сілтілі, сілтілі жер және өтпелі элементтер кіреді.
Сонымен қатар, негіздерді келесі жолдармен алуға болады:
- сілтінің белсенділігі төмен металдың тұзымен әрекеттесуі;
- сілтілі немесе сілтілі жер элементі мен су арасындағы реакция;
- тұздың сулы ерітіндісінің электролизі арқылы.
Қышқылдық және негіздік гидроксидтер бір-бірімен әрекеттесіп, тұз бен су түзеді. Бұл реакция бейтараптандыру деп аталады және титриметриялық талдау үшін үлкен маңызға ие. Сонымен қатар, ол күнделікті өмірде қолданылады. Қышқыл төгілгенде, қауіпті реагентті содамен бейтараптандыруға болады, ал сілті үшін сірке суы қолданылады.
Сонымен қатар негізгі гидроксидтер ерітіндідегі диссоциация кезінде иондық тепе-теңдікті ауыстырады, бұл индикаторлар түсінің өзгеруінен көрінеді және алмасу реакцияларына түседі.
Қызған кезде ерімейтін қосылыстар оксид пен суға ыдырайды, ал сілтілер балқиды. Негізгі гидроксид пен қышқыл оксид тұз түзеді.
Амфотерлі гидроксидтер
Кейбір элементтер жағдайларға байланысты негізгі немесе қышқылдық қасиеттерді көрсетеді. Олардың негізіндегі гидроксидтер амфотерлі деп аталады. Оларды +3, +4 тотығу дәрежесі бар құрамға кіретін металл арқылы анықтау оңай. Мысалы, ақ желатинді зат – алюминий гидроксиді Al(OH)3, жоғары адсорбциялық қабілетіне байланысты суды тазартуда, иммундық жауапты күшейтетін зат ретінде вакцина жасауда қолданылады., медицинада асқазан-ішек жолдарының қышқылға тәуелді ауруларын емдеуге арналған. Ол сондай-ақ жиі отқа төзімді пластмассаларға қосылады және катализаторлар үшін тасымалдаушы ретінде әрекет етеді.
Бірақ элементтің тотығу күйінің мәні +2 болғанда ерекше жағдайлар бар. Бұл бериллий, қалайы, қорғасын және мырышқа тән. Соңғы металдың гидроксиді Zn(OH)2 химия өнеркәсібінде, ең алдымен әртүрлі қосылыстарды синтездеу үшін кеңінен қолданылады.
Амфотерлі гидроксидті өтпелі металл тұзының ерітіндісін сұйылтылған сілтімен әрекеттестіру арқылы алуға болады.
Амфотерлі гидроксид пен қышқыл оксиді, сілті немесе қышқыл әрекеттескенде тұз түзеді. Гидроксидті қыздыру оның суға және метагидроксидке ыдырауына әкеледі, ол әрі қарай қыздырғанда оксидке айналады.
Амфотерлік жәнеқышқылды гидроксидтер сілтілі ортада дәл осылай әрекет етеді. Қышқылдармен әрекеттескенде амфотерлі гидроксидтер негіз ретінде әрекет етеді.
Қышқыл гидроксидтері
Бұл тип +4-тен +7-ге дейінгі тотығу күйіндегі элементтің болуымен сипатталады. Ерітіндіде олар сутегі катионын беруге немесе электрон жұбын қабылдауға және коваленттік байланыс түзуге қабілетті. Көбінесе оларда сұйықтық агрегаттық күйі болады, бірақ олардың арасында қатты заттар да бар.
Тұз түзуге қабілетті және құрамында металл емес немесе өтпелі металл бар гидроксидті қышқыл оксидін құрайды. Оксид бейметалдың тотығуы, қышқылдың немесе тұздың ыдырауы нәтижесінде алынады.
Гидроксидтердің қышқылдық қасиеттері олардың индикаторларды бояу, сутегінің бөлінуімен белсенді металдарды еріту, негіздермен және негіздік оксидтермен әрекеттесу қабілетінен көрінеді. Олардың айрықша ерекшелігі тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатысу. Химиялық процесс кезінде олар теріс зарядты элементар бөлшектерді өзіне бекітеді. Электронды қабылдаушы ретінде әрекет ету қабілеті сұйылту және тұздарға айналу арқылы әлсірейді.
Осылайша гидроксидтердің қышқылдық-негіздік қасиеттерін ғана емес, тотықтырғыштарын да ажыратуға болады.
Азот қышқылы
HNO3 күшті бір негізді қышқыл болып саналады. Ол өте улы, теріде қабықтың сары дақтары бар жаралар қалдырады, ал оның булары тыныс алу жолдарының шырышты қабығын лезде тітіркендіреді. Ескі аты – күшті арақ. Ол сулы ерітінділердегі қышқыл гидроксидтеріне жатадыиондарға толығымен диссоциацияланады. Сырттай ол ауада түтіндеген түссіз сұйықтыққа ұқсайды. Концентрлі сулы ерітінді заттың 60 - 70% құрайды, ал егер оның мөлшері 95% -дан асса, оны түтіндік азот қышқылы деп атайды.
Концентрация неғұрлым жоғары болса, сұйықтық соғұрлым қоюырақ болады. Ол жарықта немесе аздап қыздырғанда оксидке, оттегіге және суға ыдырауынан тіпті қоңыр түсті болуы мүмкін, сондықтан оны салқын жерде қара шыны ыдыста сақтау керек.
Қышқыл гидроксидінің химиялық қасиеттері оны тек төмендетілген қысымда ыдыраусыз тазартуға болатындай. Онымен алтыннан, платина тобының кейбір өкілдерінен және танталдан басқа барлық металдар әрекеттеседі, бірақ соңғы өнім қышқылдың концентрациясына байланысты.
Мысалы, 60% зат мырышпен әрекеттескенде басым жанама өнім ретінде азот диоксиді, 30% - монооксид, 20% - динитроген оксиді (күлдіретін газ) береді. 10% және 3% одан да төмен концентрациялар сәйкесінше газ және аммоний селитрасы түріндегі қарапайым зат азотын береді. Осылайша, қышқылдан әртүрлі нитроқосылыстар алуға болады. Мысалдан көрініп тұрғандай, концентрация неғұрлым төмен болса, азоттың тотықсыздануы соғұрлым тереңірек болады. Бұған металдың белсенділігі де әсер етеді.
Зат алтынды немесе платинаны тек аква региа құрамында - үш бөлік тұз бен бір азот қышқылының қоспасында еріте алады. Шыны және PTFE оған төзімді.
Зат металдардан басқа, олармен әрекеттеседінегіздік және амфотерлі оксидтер, негіздер, әлсіз қышқылдар. Барлық жағдайларда нәтиже тұздар, бейметалдармен - қышқылдар. Барлық реакциялар қауіпсіз бола бермейді, мысалы, аминдер мен скипидар концентрацияланған күйде гидроксидпен жанасқанда өздігінен тұтанады.
Тұздар нитраттар деп аталады. Қыздырған кезде олар ыдырайды немесе тотықтырғыш қасиет көрсетеді. Іс жүзінде олар тыңайтқыш ретінде қолданылады. Олар жоғары ерігіштікке байланысты табиғатта іс жүзінде кездеспейді, сондықтан калий мен натрийден басқа барлық тұздар жасанды жолмен алынады.
Қышқылдың өзі синтезделген аммиактан алынады және қажет болған жағдайда бірнеше жолмен концентрленеді:
- қысымды жоғарылату арқылы теңгерімді ауыстыру;
- күкірт қышқылының қатысуымен қыздыру арқылы;
- айдау.
Одан әрі минералды тыңайтқыштар, бояғыштар мен дәрі-дәрмектер өндірісінде, әскери өнеркәсіпте, станок графикасында, зергерлік бұйымдарда, органикалық синтезде қолданылады. Кейде сұйылтылған қышқыл фотосуретте бояу ерітінділерін қышқылдандыру үшін қолданылады.
Күкірт қышқылы
Н2SO4 – күшті екі негізді қышқыл. Бұл түссіз ауыр майлы сұйықтыққа ұқсайды, иіссіз. Ескірген атауы - витриол (сулы ерітінді) немесе витриол майы (күкірт диоксиді бар қоспа). Бұл атау 19 ғасырдың басында күкірттің витриол зауыттарында өндірілуіне байланысты берілді. Дәстүрге құрмет ретінде сульфат гидраттары әлі күнге дейін витриол деп аталады.
Қышқыл өндірісі өнеркәсіптік ауқымда жолға қойылған жәнежылына шамамен 200 млн тоннаны құрайды. Оны судың қатысында күкірт диоксидін оттегімен немесе азот диоксидімен тотықтыру арқылы немесе күкіртсутекті мыс, күміс, қорғасын немесе сынап сульфатымен әрекеттестіру арқылы алады. Алынған концентрленген зат күшті тотықтырғыш болып табылады: ол сәйкес қышқылдардан галогендерді ығыстырып шығарады, көміртегі мен күкіртті қышқыл оксидтеріне айналдырады. Содан кейін гидроксид күкірт диоксиді, күкіртсутек немесе күкіртке дейін тотықсызданады. Сұйылтылған қышқыл әдетте тотықтырғыш қасиет көрсетпейді және орташа және қышқылды тұздар немесе күрделі эфирлер түзеді.
Затты еритін барий тұздарымен реакция арқылы анықтауға және сәйкестендіруге болады, нәтижесінде сульфаттың ақ тұнбасы тұнбаға түседі.
Қышқыл одан әрі кендерді өңдеуде, минералды тыңайтқыштар, химиялық талшықтар, бояғыштар, түтін және жарылғыш заттар алуда, әртүрлі өнеркәсіп салаларында, органикалық синтезде, электролит ретінде, минералды тұздарды алу үшін қолданылады.
Бірақ пайдалану белгілі бір қауіптерге толы. Коррозиялық зат теріге немесе шырышты қабаттарға тиген кезде химиялық күйік тудырады. Ингаляция кезінде алдымен жөтел пайда болады, содан кейін - көмейдің, трахеяның және бронхтың қабыну аурулары. Бір текше метрге 1 мг шекті рұқсат етілген концентрациядан асып кету өлімге әкеледі.
Күкірт қышқылының түтіндерін тек мамандандырылған өндірістерде ғана емес, қала атмосферасында да кездестіруге болады. Бұл химиялық және металлургиялық жағдайда боладыкәсіпорындар күкірт оксидтерін шығарады, олар кейін қышқыл жаңбыр түрінде жауады.
Бұл қауіптердің барлығы Ресейде 45%-дан астам массалық концентрациясы бар күкірт қышқылының айналымының шектелуіне әкелді.
Күкірт қышқылы
Н2SO3 - күкірт қышқылына қарағанда әлсіз қышқыл. Оның формуласы тек бір оттегі атомымен ерекшеленеді, бірақ бұл оны тұрақсыз етеді. Ол бос күйде оқшауланбаған, ол тек сұйылтылған сулы ерітінділерде болады. Оларды күйдірілген сіріңкені еске түсіретін ерекше өткір иіспен анықтауға болады. Ал сульфит ионының болуын растау үшін – калий перманганатымен әрекеттесу арқылы, нәтижесінде қызыл-күлгін ерітінді түссіз болады.
Әртүрлі жағдайларда зат тотықсыздандырғыш және тотықтырғыш ретінде әрекет ете алады, қышқылдық және орташа тұздар түзеді. Ол тағамды консервілеу, ағаштан целлюлоза алу, сондай-ақ жүн, жібек және басқа материалдарды нәзік ағарту үшін қолданылады.
Ортофосфор қышқылы
H3PO4 – түссіз кристалдарға ұқсайтын орташа күшті қышқыл. Ортофосфор қышқылын осы кристалдардың судағы 85% ерітіндісі деп те атайды. Ол гипотермияға бейім иіссіз, сиропты сұйықтық ретінде көрінеді. Цельсий бойынша 210 градустан жоғары қыздыру оның пирофосфор қышқылына айналуына әкеледі.
Фосфор қышқылы суда жақсы ериді, сілтілермен және аммиак гидратымен бейтараптанады, металдармен әрекеттеседі,полимерлі қосылыстар түзеді.
Сіз затты әртүрлі жолдармен алуға болады:
- қызыл фосфорды суда қысыммен, 700-900 градус температурада, платина, мыс, титан немесе цирконий арқылы еріту;
- концентрлі азот қышқылында қайнаған қызыл фосфор;
- фосфинге ыстық концентрлі азот қышқылын қосу арқылы;
- фосфинді оттегінің 150 градуста тотығуы;
- тетрафосфор декаоксидін 0 градус температураға дейін әсер ету, содан кейін оны бірте-бірте 20 градусқа дейін арттыру және қайнауға тегіс өту (барлық кезеңде су қажет);
- суда ерітілген пентахлорид немесе фосфор үшхлорид оксиді.
Алынған өнімді қолдану кең. Оның көмегімен беттік керілу азаяды және дәнекерлеуге дайындалған беттерден оксидтер жойылады, металдар тоттан тазартылады және олардың бетінде одан әрі коррозияға жол бермейтін қорғаныс пленкасы жасалады. Сонымен қатар, ортофосфор қышқылы өнеркәсіптік мұздатқыштарда және молекулалық биологиядағы зерттеулер үшін қолданылады.
Сондай-ақ, қосылыс авиациялық гидравликалық сұйықтықтардың, тағамдық қоспалардың және қышқылдықты реттегіштердің бөлігі болып табылады. Ол мал шаруашылығында күзендерде уролития ауруының алдын алу үшін және стоматологияда пломба алдында манипуляциялар үшін қолданылады.
Пирофосфор қышқылы
H4R2O7 - біріншісінде күшті деп сипатталатын қышқыл сатысы және басқаларында әлсіз. Ол онсыз еридіыдырау, өйткені бұл процесс вакуумда қыздыруды немесе күшті қышқылдардың болуын талап етеді. Ол сілтілермен бейтараптанады және сутегі асқын тотығымен әрекеттеседі. Оны келесі жолдардың бірімен алыңыз:
- тетрафосфор декаоксидін нөлдік температурада суда ыдыратып, содан кейін оны 20 градусқа дейін қыздыру;
- фосфор қышқылын 150 градусқа дейін қыздыру арқылы;
- концентрлі фосфор қышқылының тетрафосфор декаоксидімен 80-100 градус реакциясы.
Негізінен тыңайтқыш өндіру үшін пайдаланылады.
Олардан басқа қышқылды гидроксидтердің көптеген өкілдері бар. Олардың әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері мен сипаттамалары бар, бірақ жалпы алғанда оксидтер мен гидроксидтердің қышқылдық қасиеттері олардың сутекті бөлу, ыдырату, сілтілермен, тұздармен және металдармен әрекеттесу қабілетінде жатыр.
