Els hidròxids àcids són compostos inorgànics del grup hidroxil –OH i un metall o no metall amb un estat d'oxidació de +5, +6. Un altre nom és àcids inorgànics que contenen oxigen. La seva característica és l'eliminació d'un protó durant la dissociació.
Classificació dels hidròxids
Els hidròxids també s'anomenen hidròxids i vodòxids. Gairebé tots els elements químics en tenen, alguns estan àmpliament distribuïts a la natura, per exemple, els minerals hidrargilita i brucita són hidròxids d'alumini i magnesi, respectivament.
Es distingeixen els següents tipus d'hidròxids:
- bàsic;
- anfotèric;
- àcid.
La classificació es basa en si l'òxid que forma l'hidròxid és bàsic, àcid o anfòter.
Propietats generals
El més interessant són les propietats àcid-base dels òxids i hidròxids, ja que d'ells depèn la possibilitat de reaccions. Que l'hidròxid tingui propietats àcides, bàsiques o amfòteres depèn de la força de l'enllaç entre l'oxigen, l'hidrogen i l'element.
La força dels ions es veu afectadapotencial, amb un augment en què les propietats bàsiques dels hidròxids es debiliten i les propietats àcides dels hidròxids augmenten.
Hidròxids més alts
Els hidròxids superiors són compostos en els quals l'element formador es troba en l'estat d'oxidació més alt. Aquests es troben entre tots els tipus de la classe. Un exemple de base és l'hidròxid de magnesi. L'hidròxid d'alumini és anfòter, mentre que l'àcid perclòric es pot classificar com a hidròxid àcid.
El canvi en les característiques d'aquestes substàncies en funció de l'element formador es pot rastrejar segons el sistema periòdic de D. I. Mendeleiev. Les propietats àcides dels hidròxids superiors augmenten d'esquerra a dreta, mentre que les propietats metàl·liques, respectivament, es debiliten en aquesta direcció.
Hidròxids bàsics
En un sentit estricte, aquest tipus s'anomena base, ja que l'anió OH es divideix durant la seva dissociació. Els més famosos d'aquests compostos són els àlcalis, per exemple:
- Ca(OH)22
- KOH potassa càustica que s'utilitza en la fotografia, la refinació del petroli, l'alimentació, el paper i les indústries metal·lúrgiques, així com una bateria alcalina, neutralitzador d'àcids, catalitzador, purificador de gas, regulador de pH, electròlit,component de detergents, líquids de perforació, colorants, fertilitzants, potassa substàncies orgàniques i inorgàniques, pesticides, preparats farmacèutics per al tractament de berrugues, sabons, cautxú sintètic.
- NaOH de sosa càustica, necessària per a la indústria de pasta i paper, saponificació de greixos en la producció de detergents, neutralització d'àcids, producció de biodièsel, dissolució de bloqueig, desgasificació de substàncies tòxiques, processament de cotó i llana, rentat de motlles, producció d'aliments, cosmetologia, fotografia.
s'utilitza en emblanquinats, adobat de cuirs, preparació de líquids antifúngics, morters i formigó, suavització d'aigua, producció de sucre, lleixiu i adob, causticització de carbonats de sodi i potassi, neutralització de solucions àcides, detecció de diòxid de carboni, desinfecció, reducció de la resistivitat del sòl, com a additiu alimentari.
Els hidròxids bàsics es formen com a resultat de la interacció amb l'aigua dels corresponents òxids metàl·lics, en la gran majoria dels casos amb un estat d'oxidació de +1 o +2. Aquests inclouen elements alcalins, alcalinoterrosos i de transició.
A més, les bases es poden obtenir de les maneres següents:
- interacció d'àlcali amb una sal d'un metall poc actiu;
- reacció entre un element alcalí o alcalinoterrós i l'aigua;
- per electròlisi d'una solució aquosa de sal.
Els hidròxids àcids i bàsics interaccionen entre ells per formar sal i aigua. Aquesta reacció s'anomena neutralització i és de gran importància per a l'anàlisi titrimètrica. A més, s'utilitza en la vida quotidiana. Quan s'aboca àcid, un reactiu perillós es pot neutralitzar amb refresc i s'utilitza vinagre com a àlcali.
A més, els hidròxids bàsics desplacen l'equilibri iònic durant la dissociació en solució, que es manifesta en un canvi en els colors dels indicadors, i entren en reaccions d'intercanvi.
Quan s'escalfen, els compostos insolubles es descomponen en òxid i aigua, i els àlcalis es fonen. Un hidròxid bàsic i un òxid àcid formen una sal.
Hidròxids anfotèrics
Alguns elements, segons les condicions, presenten propietats bàsiques o àcides. Els hidròxids basats en ells s'anomenen anfòters. Són fàcils d'identificar pel metall inclòs en la composició, que té un estat d'oxidació de +3, +4. Per exemple, una substància gelatinosa blanca - hidròxid d'alumini Al(OH)3, utilitzada en la purificació d'aigua per la seva alta capacitat d'adsorció, en la fabricació de vacunes com a substància que millora la resposta immune, en medicina per al tractament de mal alties dependents de l'àcid del tracte gastrointestinal. També s'incorpora sovint als plàstics ignífugs i actua com a portador de catalitzadors.
Però hi ha excepcions quan el valor de l'estat d'oxidació de l'element és +2. Això és típic del beril·li, estany, plom i zinc. L'hidròxid de l'últim metall Zn(OH)2 s'utilitza àmpliament a les indústries químiques, principalment per a la síntesi de diversos compostos.
Podeu obtenir hidròxid anfòter fent reaccionar una solució d'una sal de metall de transició amb àlcali diluït.
L'hidròxid amfòter i l'òxid àcid, àlcali o àcid formen una sal quan interaccionen. L'hidròxid d'escalfament condueix a la seva descomposició en aigua i metahidròxid, que, en escalfar-se més, es converteix en òxid.
Amfòter iels hidròxids àcids es comporten de la mateixa manera en un medi alcalí. Quan interaccionen amb àcids, els hidròxids anfòters actuen com a bases.
Hidròxids àcids
Aquest tipus es caracteritza per la presència d'un element en estat d'oxidació de +4 a +7. En solució, són capaços de donar un catió d'hidrogen o acceptar un parell d'electrons i formar un enllaç covalent. Molt sovint tenen un estat d'agregació d'un líquid, però també hi ha sòlids entre ells.
Forma un òxid àcid hidròxid capaç de formar sal i que conté un metall no metàl·lic o de transició. L'òxid s'obté com a resultat de l'oxidació d'un no metall, la descomposició d'un àcid o una sal.
Les propietats àcides dels hidròxids es manifesten en la seva capacitat per acolorir els indicadors, dissoldre metalls actius amb evolució d'hidrogen, reaccionar amb bases i òxids bàsics. La seva característica distintiva és la participació en reaccions redox. Durant el procés químic, s'uneixen partícules elementals carregades negativament a si mateixos. La capacitat d'actuar com a acceptor d'electrons es veu debilitat per la dilució i la conversió en sals.
Així, és possible distingir no només les propietats àcid-base dels hidròxids, sinó també les oxidants.
Àcid nítric
HNO3 es considera un àcid monobàsic fort. És molt verinós, deixa úlceres a la pell amb tinció groga del tegument i els seus vapors irriten a l'instant la mucosa respiratòria. El nom antic és vodka fort. Es refereix als hidròxids àcids, en solucions aquoseses dissocia completament en ions. Exteriorment, sembla un líquid incolor fumant a l'aire. Es considera que una solució aquosa concentrada és entre el 60 i el 70% de la substància, i si el contingut supera el 95%, s'anomena àcid nítric fumant.
Com més gran sigui la concentració, més fosc apareixerà el líquid. Fins i tot pot tenir un color marró a causa de la descomposició en òxid, oxigen i aigua a la llum o amb un lleuger escalfament, per la qual cosa s'ha d'emmagatzemar en un recipient de vidre fosc en un lloc fresc.
Les propietats químiques de l'hidròxid àcid són tals que només es pot destil·lar sense descomposició a pressió reduïda. Tots els metalls reaccionen amb ell excepte l'or, alguns representants del grup del platí i el tàntal, però el producte final depèn de la concentració de l'àcid.
Per exemple, una substància del 60%, quan interacciona amb el zinc, dóna diòxid de nitrogen com a subproducte predominant, 30% - monòxid, 20% - òxid de dinitrogen (gas de risa). Les concentracions encara més baixes del 10% i el 3% donen nitrogen a una substància simple en forma de gas i nitrat d'amoni, respectivament. Així, es poden obtenir diversos compostos nitro a partir de l'àcid. Com es pot veure a l'exemple, com més baixa és la concentració, més profunda és la reducció del nitrogen. L'activitat del metall també afecta això.
Una substància pot dissoldre l'or o el platí només en la composició de l'aigua regia: una barreja de tres parts d'àcid clorhídric i un àcid nítric. El vidre i el PTFE hi són resistents.
A més dels metalls, la substància reacciona ambòxids bàsics i amfòters, bases, àcids febles. En tots els casos, el resultat són sals, amb no metalls - àcids. No totes les reaccions es produeixen de manera segura, per exemple, les amines i la trementina s'encenen espontàniament quan entren en contacte amb l'hidròxid en estat concentrat.
Les sals s'anomenen nitrats. Quan s'escalfen, es descomponen o presenten propietats oxidants. A la pràctica, s'utilitzen com a fertilitzants. Pràcticament no es troben a la natura a causa de l' alta solubilitat, per tant, totes les sals excepte el potassi i el sodi s'obtenen artificialment.
El propi àcid s'obté a partir d'amoníac sintetitzat i, si cal, es concentra de diverses maneres:
- modificant l'equilibri augmentant la pressió;
- escalfant-se en presència d'àcid sulfúric;
- destil·lació.
A més, s'utilitza en la producció de fertilitzants minerals, tints i medicaments, la indústria militar, gràfics de cavallet, joieria, síntesi orgànica. De tant en tant, l'àcid diluït s'utilitza a la fotografia per acidificar les solucions de tint.
Àcid sulfúric
Н2SO4 és un àcid dibàsic fort. Sembla un líquid greixós incolor, inodor. El nom obsolet és vitriol (solució aquosa) o oli de vitriol (una mescla amb diòxid de sofre). Aquest nom es va donar pel fet que a principis del segle XIX es produïa sofre a les plantes de vitriol. En homenatge a la tradició, els hidrats de sulfat encara es diuen vitriol fins avui.
La producció d'àcid s'estableix a escala industrial iés d'uns 200 milions de tones anuals. S'obté oxidant el diòxid de sofre amb oxigen o diòxid de nitrogen en presència d'aigua, o fent reaccionar el sulfur d'hidrogen amb sulfat de coure, plata, plom o mercuri. La substància concentrada resultant és un agent oxidant fort: desplaça els halògens dels àcids corresponents, converteix el carboni i el sofre en òxids àcids. L'hidròxid es redueix llavors a diòxid de sofre, sulfur d'hidrogen o sofre. Un àcid diluït normalment no mostra propietats oxidants i forma sals o èsters àcids i mitjans.
La substància es pot detectar i identificar mitjançant la reacció amb sals de bari solubles, com a resultat de la qual precipita un precipitat blanc de sulfat.
L'àcid s'utilitza més en el processament de minerals, la producció de fertilitzants minerals, fibres químiques, colorants, fum i explosius, diverses indústries, síntesi orgànica, com a electròlit, per obtenir sals minerals.
Però l'ús està ple de certs perills. La substància corrosiva provoca cremades químiques en contacte amb la pell o les mucoses. Quan s'inhala, apareix per primera vegada una tos i, posteriorment, mal alties inflamatòries de la laringe, la tràquea i els bronquis. Superar la concentració màxima permesa d'1 mg per metre cúbic és mortal.
Podeu trobar fums d'àcid sulfúric no només en indústries especialitzades, sinó també a l'atmosfera de la ciutat. Això passa quan és químic i metal·lúrgicles empreses emeten òxids de sofre, que després cauen en forma de pluja àcida.
Tots aquests perills han fet que la circulació d'àcid sulfúric que conté més del 45% de concentració en massa a Rússia sigui limitada.
Àcid sulfurós
Н2SO3 - àcid més feble que l'àcid sulfúric. La seva fórmula només difereix d'un àtom d'oxigen, però això el fa inestable. No s'ha aïllat en estat lliure; només existeix en solucions aquoses diluïdes. Es poden identificar per una olor acre específica, que recorda un llumins cremat. I per confirmar la presència d'un ió sulfit - per reacció amb permanganat de potassi, com a resultat de la qual la solució vermella-violeta es torna incolora.
Una substància en diferents condicions pot actuar com a agent reductor i com a agent oxidant, formant sals àcides i mitjanes. S'utilitza per a la conservació d'aliments, l'obtenció de cel·lulosa de la fusta, així com per al blanqueig delicat de llana, seda i altres materials.
Àcid ortofosfòric
H3PO4 és un àcid de força mitjana que sembla cristalls incolors. L'àcid ortofosfòric també s'anomena solució al 85% d'aquests cristalls en aigua. Apareix com un líquid inodor i almívar que és propens a la hipotèrmia. L'escalfament per sobre dels 210 graus centígrads fa que es converteixi en àcid pirofosfòric.
L'àcid fosfòric es dissol bé en aigua, es neutralitza amb àlcalis i hidrat d'amoníac, reacciona amb metalls,forma compostos polimèrics.
Podeu obtenir la substància de diferents maneres:
- dissoldre fòsfor vermell en aigua a pressió, a una temperatura de 700-900 graus, utilitzant platí, coure, titani o zirconi;
- fòsfor vermell bullint en àcid nítric concentrat;
- afegint àcid nítric concentrat calent a la fosfina;
- oxidació de l'oxigen de fosfina a 150 graus;
- exposar el decaòxid de tetrafòsfor a una temperatura de 0 graus, augmentar-lo gradualment fins a 20 graus i una transició suau a l'ebullició (es necessita aigua en totes les etapes);
- dissoldre pentaclorur o òxid de triclorur de fòsfor a l'aigua.
L'ús del producte resultant és ampli. Amb la seva ajuda, es redueix la tensió superficial i s'eliminen els òxids de les superfícies preparades per a la soldadura, es netegen els metalls d'òxid i es crea una pel·lícula protectora a la seva superfície que evita una major corrosió. A més, l'àcid ortofosfòric s'utilitza en congeladors industrials i per a la investigació en biologia molecular.
A més, el compost forma part de fluids hidràulics d'aviació, additius alimentaris i reguladors d'acidesa. S'utilitza en la ramaderia per a la prevenció de la urolitiasi en visons i en odontologia per a manipulacions prèvies a l'obturació.
Àcid pirofosfòric
H4R2O7 - un àcid caracteritzat com a fort al primer estadi i feble en els altres. Ella es fon sensedescomposició, ja que aquest procés requereix escalfar al buit o la presència d'àcids forts. És neutralitzat per àlcalis i reacciona amb peròxid d'hidrogen. Obteniu-lo d'una de les maneres següents:
- descompondre el decaòxid de tetrafòsfor en aigua a temperatura zero i després escalfar-lo a 20 graus;
- escalfant l'àcid fosfòric a 150 graus;
- reacció d'àcid fosfòric concentrat amb decaòxid de tetrafòsfor a 80-100 graus.
S'utilitza principalment per a la producció de fertilitzants.
A més d'aquests, hi ha molts altres representants dels hidròxids àcids. Cadascun d'ells té les seves pròpies característiques i característiques, però, en general, les propietats àcides dels òxids i hidròxids rau en la seva capacitat per separar l'hidrogen, descompondre's, interaccionar amb àlcalis, sals i metalls.
