Les principals classes de substàncies inorgàniques, a més dels òxids, àcids i sals, inclouen un grup de compostos anomenats bases o hidròxids. Tots ells tenen un únic pla d'estructura molecular: contenen necessàriament un o més grups hidroxil connectats a un ió metàl·lic en la seva composició. Els hidròxids bàsics estan relacionats genèticament amb òxids i sals metàl·liques, fet que determina no només les seves propietats químiques, sinó també els mètodes d'obtenció al laboratori i la indústria.
Hi ha diverses formes de classificació de bases, que es basen tant en les característiques del metall que forma part de la molècula, com en la capacitat de la substància de dissoldre's en aigua. En el nostre article, tindrem en compte aquestes característiques dels hidròxids, així com ens familiaritzarem amb les seves propietats químiques, de les quals depèn l'ús de bases a la indústria i la vida quotidiana.
Propietats físiques
Totes les bases formades per metalls actius o típics són sòlids amb una àmplia gamma de punts de fusió. En relació a l'aigua, ellses divideixen en altament solubles: àlcalis i insolubles en aigua. Per exemple, els hidròxids bàsics que contenen elements del grup IA com a cations es dissolen fàcilment en aigua i són electròlits forts. Són sabonosos al tacte, corroeixen el teixit, la pell i s'anomenen àlcalis. Quan es dissocien en solució, es detecten ions OH-, que es determinen mitjançant indicadors. Per exemple, la fenolftaleïna incolora es torna carmesí en un medi alcalí. Tant les solucions com les foses d'hidròxids de sodi, potassi, bari i calci són electròlits; condueixen l'electricitat i es consideren conductors del segon tipus. Les bases solubles, més utilitzades a la indústria, inclouen uns 11 compostos, com els hidròxids bàsics de sodi, potassi, amoni, etc.
L'estructura de la molècula base
Es forma un enllaç iònic entre un catió metàl·lic i anions de grups hidroxil en una molècula de substància. És prou fort per als hidròxids insolubles en aigua, de manera que les molècules d'aigua polar no són capaços de destruir la xarxa cristal·lina d'aquest compost. Els àlcalis són substàncies estables i pràcticament no formen òxid i aigua quan s'escalfen. Així, els hidròxids bàsics de potassi i sodi bullen a temperatures superiors a 1000 ° C, mentre que no es descomponen. A les fórmules gràfiques de totes les bases, es veu clarament que l'àtom d'oxigen del grup hidroxil està unit per un enllaç covalent a l'àtom metàl·lic i l' altre a l'àtom d'hidrogen. L'estructura de la molècula i el tipus d'enllaç químic determinen no només la física, sinói totes les característiques químiques de les substàncies. Anem a parlar-ne amb més detall.
Calci i magnesi i característiques de les propietats dels seus compostos
Ambdós elements són representants típics dels metalls actius i poden interactuar amb l'oxigen i l'aigua. El producte de la primera reacció és un òxid bàsic. L'hidròxid es forma com a resultat d'un procés exotèrmic que allibera una gran quantitat de calor. Les bases de calci i magnesi són substàncies blanques en pols poc solubles. Sovint s'utilitzen els noms següents per als compostos de calci: llet de calç (si és una suspensió en aigua) i aigua de calç. En ser un hidròxid bàsic típic, el Ca(OH)2 interacciona amb òxids àcids i amfòters, àcids i bases amfòteres, com els hidròxids d'alumini i de zinc. A diferència dels àlcalis resistents a la calor típics, els compostos de magnesi i calci es descomponen en òxid i aigua sota la influència de la temperatura. Ambdues bases, especialment Ca(OH)2, s'utilitzen àmpliament en la indústria, l'agricultura i les necessitats domèstiques. Considerem més la seva aplicació.
Camps d'aplicació de compostos de calci i magnesi
És ben sabut que la construcció utilitza un material químic anomenat pelusa o calç apagada. És una base de calci. Molt sovint s'obté per la reacció de l'aigua amb l'òxid de calci bàsic. Les propietats químiques dels hidròxids bàsics permeten que siguin àmpliament utilitzats en diverses branques de l'economia nacional. Per exemple, per netejar les impureses en la producciósucre en brut, per obtenir lleixiu, en el blanqueig de fils de cotó i lli. Abans de la invenció dels intercanviadors d'ions: intercanviadors de cations, les bases de calci i magnesi s'utilitzaven en tecnologies de suavització d'aigua, que van permetre desfer-se dels hidrocarburs que en degraden la qualitat. Per fer-ho, es va bullir aigua amb una petita quantitat de cendra de sodi o calç apagada. Es pot utilitzar una suspensió aquosa d'hidròxid de magnesi com a remei per als pacients amb gastritis per reduir l'acidesa del suc gàstric.
Propietats dels òxids i hidròxids bàsics
El més important per a les substàncies d'aquest grup són les reaccions amb òxids àcids, àcids, bases amfòteres i sals. Curiosament, no es poden obtenir bases insolubles com els hidròxids de coure, ferro o níquel per reacció directa de l'òxid amb aigua. En aquest cas, el laboratori utilitza la reacció entre la sal i l'àlcali corresponents. Com a resultat, es formen bases que precipiten. Per exemple, així s'obté un precipitat blau d'hidròxid de coure, un precipitat verd d'una base ferrosa. Posteriorment, s'evaporen a substàncies sòlides en pols relacionades amb hidròxids insolubles en aigua. Una característica distintiva d'aquests compostos és que, sota l'acció de les altes temperatures, es descomponen en l'òxid i l'aigua corresponents, cosa que no es pot dir dels àlcalis. Després de tot, les bases solubles en aigua són tèrmicament estables.
Capacitat d'electròlisi
Continuant estudiant les propietats bàsiques dels hidròxids, detenem-nos en una característica més per la qual es poden distingir les bases dels metalls alcalins i alcalinotèrres dels compostos insolubles en aigua. Aquesta és la impossibilitat d'aquest últim de dissociar-se en ions sota la influència d'un corrent elèctric. Per contra, les foses i les solucions d'hidròxids de potassi, sodi, bari i estronci es sotmeten fàcilment a l'electròlisi i són conductors de segon tipus.
Aconseguint terrenys
Parlant de les propietats d'aquesta classe de substàncies inorgàniques, hem enumerat parcialment les reaccions químiques subjacents a la seva producció en condicions de laboratori i industrials. El mètode més accessible i rendible es pot considerar la descomposició tèrmica de la pedra calcària natural, com a resultat de la qual s'obté calç viva. Si feu una reacció amb aigua, aleshores forma un hidròxid bàsic - Ca (OH) 2. Una mescla d'aquesta substància amb sorra i aigua s'anomena morter. Es continua utilitzant per arrebossar parets, per enganxar maons i en altres tipus d'obres de construcció. Els àlcalis també es poden obtenir fent reaccionar els òxids corresponents amb aigua. Per exemple: K2O + H2O=2KON. El procés és exotèrmic amb l'alliberament d'una gran quantitat de calor.
Interacció d'àlcalis amb òxids àcids i amfòters
Les propietats químiques característiques de les bases solubles en aigua inclouen la seva capacitat de formar sals en reaccions amb òxids que contenen àtoms no metàl·lics en molècules,per exemple, com el diòxid de carboni, el diòxid de sofre o l'òxid de silici. En particular, l'hidròxid de calci s'utilitza per assecar gasos, i hidròxids de sodi i potassi per obtenir els carbonats corresponents. Els òxids de zinc i alumini, relacionats amb substàncies amfòteres, poden interactuar tant amb àcids com amb àlcalis. En aquest últim cas, es poden formar compostos complexos, com ara hidroxozincat de sodi.
Reacció de neutralització
Una de les propietats més importants de les bases, tant insolubles en aigua com en àlcalis, és la seva capacitat de reaccionar amb àcids inorgànics o orgànics. Aquesta reacció es redueix a la interacció entre dos tipus d'ions: hidrogen i grups hidroxil. Condueix a la formació de molècules d'aigua: HCI + KOH=KCI + H2O. Des del punt de vista de la teoria de la dissociació electrolítica, tota la reacció es redueix a la formació d'un electròlit feble i lleugerament dissociat: l'aigua.
A l'exemple anterior, es va formar una sal mitjana: clorur de potassi. Si es prenen hidròxids bàsics per a la reacció en una quantitat inferior a la necessària per a la neutralització completa de l'àcid polibàsic, després de l'evaporació del producte resultant, es troben cristalls de la sal àcida. La reacció de neutralització té un paper important en els processos metabòlics que tenen lloc en els sistemes vius: cèl·lules i els permet, amb l'ajuda dels seus propis complexos tampó, neutralitzar l'excés d'ions d'hidrogen acumulats en les reaccions de dissimilació.
