Rūgščių hidroksidai yra hidroksilo grupės –OH ir metalo arba nemetalų neorganiniai junginiai, kurių oksidacijos laipsnis yra +5, +6. Kitas pavadinimas yra deguonies turinčios neorganinės rūgštys. Jų ypatybė yra protono pašalinimas disociacijos metu.
Hidroksidų klasifikacija
Hidroksidai taip pat vadinami hidroksidais ir degtiniais. Jų turi beveik visi cheminiai elementai, kai kurie yra plačiai paplitę gamtoje, pavyzdžiui, mineralai hidrargilitas ir brucitas yra atitinkamai aliuminio ir magnio hidroksidai.
Išskiriami šie hidroksidų tipai:
- pagrindinis;
- amfoterinis;
- rūgštis.
Klasifikavimas pagrįstas tuo, ar oksidas, sudarantis hidroksidą, yra bazinis, rūgštinis ar amfoterinis.
Bendrosios ypatybės
Įdomiausios yra oksidų ir hidroksidų rūgščių-šarmų savybės, nes nuo jų priklauso reakcijų galimybė. Ar hidroksidas pasižymės rūgštinėmis, šarminėmis ar amfoterinėmis savybėmis, priklauso nuo deguonies, vandenilio ir elemento ryšio stiprumo.
Paveikiamas jonų stiprumaspotencialas, padidėjus hidroksidų bazinėms savybėms susilpnėja, o hidroksidų rūgštinėms savybėms didėja.
Didesnis hidroksido kiekis
Didesni hidroksidai yra junginiai, kuriuose formuojantis elementas yra aukščiausios oksidacijos būsenos. Tai yra tarp visų tipų klasėje. Bazės pavyzdys yra magnio hidroksidas. Aliuminio hidroksidas yra amfoterinis, o perchloro rūgštis gali būti klasifikuojama kaip rūgštinis hidroksidas.
Šių medžiagų charakteristikų pokyčius, priklausomai nuo formuojančio elemento, galima atsekti pagal periodinę D. I. Mendelejevo sistemą. Aukštesniųjų hidroksidų rūgštinės savybės didėja iš kairės į dešinę, o metalinės savybės atitinkamai silpnėja šia kryptimi.
Pagrindiniai hidroksidai
Siaurąja prasme šis tipas vadinamas baze, nes OH anijonas atsiskiria jo disociacijos metu. Garsiausi iš šių junginių yra šarmai, pavyzdžiui:
- Gesintos kalkės Ca(OH)2 naudojamos balinimo patalpose, odos rauginimo, priešgrybelinių skysčių, skiedinių ir betono ruošimui, vandens minkštinimui, cukraus, baliklio ir trąšų gamybai, kaustifikacijai natrio ir kalio karbonatai, rūgščių tirpalų neutralizavimas, anglies dioksido nustatymas, dezinfekcija, dirvožemio atsparumo mažinimas, kaip maisto priedas.
- KOH kaustinis kalis, naudojamas fotografijos, naftos perdirbimo, maisto, popieriaus ir metalurgijos pramonėje, taip pat šarminė baterija, rūgšties neutralizatorius, katalizatorius, dujų valytuvas, pH reguliatorius, elektrolitas,ploviklių, gręžimo skysčių, dažiklių, trąšų, kalio organinių ir neorganinių medžiagų, pesticidų, farmacinių preparatų karpoms gydyti, muilo, sintetinės gumos komponentas.
- Kaustinė soda NaOH, reikalinga celiuliozės ir popieriaus pramonei, riebalų muilinimas ploviklių gamyboje, rūgščių neutralizavimas, biodyzelino gamyba, kamščių tirpinimas, toksinių medžiagų degazavimas, medvilnės ir vilnos apdorojimas, formų plovimas, maisto gamyba, kosmetologija, fotografija.
Pagrindiniai hidroksidai susidaro dėl atitinkamų metalų oksidų sąveikos su vandeniu, daugeliu atvejų kurių oksidacijos laipsnis yra +1 arba +2. Tai apima šarminius, šarminių žemių ir pereinamuosius elementus.
Be to, bazes galima gauti šiais būdais:
- šarmo sąveika su mažai aktyvaus metalo druska;
- reakcija tarp šarminių arba šarminių žemių elemento ir vandens;
- vandeninio druskos tirpalo elektrolizės būdu.
Rūgščių ir bazinių hidroksidų sąveika susidaro druska ir vanduo. Ši reakcija vadinama neutralizacija ir yra labai svarbi titrimetrinei analizei. Be to, jis naudojamas kasdieniame gyvenime. Išsiliejus rūgštimi, pavojingą reagentą galima neutralizuoti soda, o actas naudojamas šarmams.
Be to, baziniai hidroksidai disociacijos metu tirpale keičia jonų pusiausvyrą, kuri pasireiškia indikatorių spalvų pasikeitimu, ir pradeda mainų reakcijas.
Kaitinant, netirpūs junginiai skyla į oksidą ir vandenį, o šarmai išsilydo. Bazinis hidroksidas ir rūgštinis oksidas sudaro druską.
Amfoteriniai hidroksidai
Kai kurie elementai, priklausomai nuo sąlygų, pasižymi bazinėmis arba rūgštinėmis savybėmis. Jų pagrindu pagaminti hidroksidai vadinami amfoteriniais. Juos lengva atpažinti pagal į kompoziciją įtrauktą metalą, kurio oksidacijos laipsnis yra +3, +4. Pavyzdžiui, b alta želatininė medžiaga – aliuminio hidroksidas Al(OH)3, naudojamas vandens valymui dėl didelio adsorbavimo gebėjimo, vakcinų gamyboje kaip imuninį atsaką stiprinanti medžiaga., medicinoje nuo rūgšties priklausomoms virškinimo trakto ligoms gydyti. Jis taip pat dažnai įtraukiamas į antipireną plastiką ir veikia kaip katalizatorių nešiklis.
Tačiau yra išimčių, kai elemento oksidacijos laipsnio reikšmė yra +2. Tai būdinga beriliui, alavui, švinui ir cinkui. Paskutinio metalo Zn(OH) hidroksidas 2 plačiai naudojamas chemijos pramonėje, pirmiausia įvairių junginių sintezei.
Amfoterinį hidroksidą galite gauti reaguodami pereinamojo metalo druskos tirpalą su atskiestu šarmu.
Amfoterinis hidroksidas ir rūgšties oksidas, šarmas arba rūgštis sąveikaudami sudaro druską. Kaitinant hidroksidą, jis skyla į vandenį ir metahidroksidą, kuris toliau kaitinant virsta oksidu.
Amfoterinis irrūgštiniai hidroksidai taip pat elgiasi ir šarminėje terpėje. Sąveikaujant su rūgštimis, amfoteriniai hidroksidai veikia kaip bazės.
Rūgščių hidroksidai
Šiam tipui būdingas elementas, kurio oksidacijos būsena yra nuo +4 iki +7. Tirpale jie gali paaukoti vandenilio katijoną arba priimti elektronų porą ir sudaryti kovalentinį ryšį. Dažniausiai jie turi skysčio kaupimosi būseną, tačiau tarp jų yra ir kietų medžiagų.
Sudaro hidroksido rūgštinį oksidą, galintį susidaryti druską ir turintį nemetalą arba pereinamąjį metalą. Oksidas gaunamas oksiduojant nemetalą, skaidant rūgštį arba druską.
Hidroksidų rūgštinės savybės pasireiškia jų gebėjimu nuspalvinti indikatorius, ištirpinti aktyvius metalus vandenilio išsiskyrimo metu, reaguoti su bazėmis ir baziniais oksidais. Jų išskirtinis bruožas yra dalyvavimas redokso reakcijose. Cheminio proceso metu jie prie savęs pritvirtina neigiamo krūvio elementarias daleles. Gebėjimas veikti kaip elektronų akceptorius susilpnėja praskiedus ir paverčiant druskomis.
Taigi galima išskirti ne tik hidroksidų rūgštines-šarmines savybes, bet ir oksiduojančias.
Azoto rūgštis
HNO3 laikoma stipria vienbazine rūgštimi. Jis labai nuodingas, palieka opas ant odos su geltonomis odos dėmėmis, o jo garai akimirksniu dirgina kvėpavimo takų gleivinę. Senasis pavadinimas – stipri degtinė. Tai reiškia rūgščių hidroksidus vandeniniuose tirpaluosevisiškai disocijuoja į jonus. Iš išorės jis atrodo kaip bespalvis skystis, rūkantis ore. Koncentruotu vandeniniu tirpalu laikoma 60–70 % medžiagos, o jei jos kiekis viršija 95 %, jis vadinamas rūkstančia azoto rūgštimi.
Kuo didesnė koncentracija, tuo skystis atrodo tamsesnis. Jis gali būti net rudos spalvos dėl skaidymo į oksidą, deguonį ir vandenį šviesoje arba šiek tiek kaitinant, todėl jį reikia laikyti tamsaus stiklo inde vėsioje vietoje.
Rūgšties hidroksido cheminės savybės yra tokios, kad jį galima distiliuoti tik nesuskaidžius sumažintame slėgyje. Su juo reaguoja visi metalai, išskyrus auksą, kai kurie platinos grupės atstovai ir tantalas, tačiau galutinis produktas priklauso nuo rūgšties koncentracijos.
Pavyzdžiui, 60 % medžiagos, sąveikaudamos su cinku, kaip vyraujantį šalutinį produktą sudaro azoto dioksidą, 30 % – monoksidą, 20 % – azoto oksidą (juoko dujas). Dar mažesnės 10% ir 3% koncentracijos suteikia paprastą medžiagą azotą atitinkamai dujų ir amonio nitrato pavidalu. Taigi iš rūgšties galima gauti įvairių nitro junginių. Kaip matyti iš pavyzdžio, kuo mažesnė koncentracija, tuo giliau sumažėja azoto kiekis. Tam įtakos turi ir metalo aktyvumas.
Medžiaga gali ištirpinti auksą ar platiną tik esanti aqua regia sudėtyje – trijų dalių druskos ir vienos azoto rūgšties mišinyje. Stiklas ir PTFE yra jam atsparūs.
Be metalų, medžiaga reaguoja subaziniai ir amfoteriniai oksidai, bazės, silpnos rūgštys. Visais atvejais gaunamos druskos, su nemetalais – rūgštys. Ne visos reakcijos vyksta saugiai, pavyzdžiui, aminai ir terpentinas savaime užsiliepsnoja, kai liečiasi su koncentruotu hidroksidu.
Druskos vadinamos nitratais. Kaitinant, jie suyra arba pasižymi oksidacinėmis savybėmis. Praktiškai jos naudojamos kaip trąšos. Gamtoje jų praktiškai nėra dėl didelio tirpumo, todėl visos druskos, išskyrus kalį ir natrį, gaunamos dirbtinai.
Pati rūgštis gaunama iš susintetinto amoniako ir, jei reikia, koncentruojama keliais būdais:
- balanso perkėlimas didinant slėgį;
- kaitinant su sieros rūgštimi;
- distiliavimas.
Be to, naudojamas mineralinių trąšų, dažiklių ir vaistų gamyboje, karinėje pramonėje, molbertinės grafikos, papuošalų, organinės sintezės gamyboje. Retkarčiais fotografuojant atskiesta rūgštis naudojama atspalvių tirpalams parūgštinti.
Sieros rūgštis
Н2SO4 yra stipri dvibazinė rūgštis. Atrodo kaip bespalvis sunkus aliejinis skystis, bekvapis. Pasenęs pavadinimas yra vitriolis (vandeninis tirpalas) arba vitriolio aliejus (mišinys su sieros dioksidu). Šis pavadinimas buvo suteiktas dėl to, kad XIX amžiaus pradžioje siera buvo gaminama vitriolių gamyklose. Gerbiant tradiciją, sulfatiniai hidratai iki šiol vadinami vitrioliu.
Rūgščių gamyba nustatyta pramoniniu mastu iryra apie 200 milijonų tonų per metus. Jis gaunamas oksiduojant sieros dioksidą deguonimi arba azoto dioksidu, esant vandeniui, arba reaguojant vandenilio sulfidui su variu, sidabru, švinu ar gyvsidabrio sulfatu. Susidariusi koncentruota medžiaga yra stiprus oksidatorius: išstumia halogenus iš atitinkamų rūgščių, anglį ir sierą paverčia rūgštiniais oksidais. Tada hidroksidas redukuojamas į sieros dioksidą, vandenilio sulfidą arba sierą. Praskiesta rūgštis paprastai nepasižymi oksidacinėmis savybėmis ir sudaro vidutines bei rūgštines druskas arba esterius.
Medžiagą galima aptikti ir identifikuoti reaguojant su tirpiomis bario druskomis, dėl kurių nusėda b altos sulfato nuosėdos.
Rūgštis toliau naudojama rūdų apdirbimui, mineralinių trąšų, cheminių pluoštų, dažiklių, dūmų ir sprogmenų gamyboje, įvairiose pramonės šakose, organinėje sintezėje, kaip elektrolitas mineralinėms druskoms gauti.
Tačiau naudojimas yra kupinas tam tikrų pavojų. Ėsdinanti medžiaga, patekusi ant odos ar gleivinės, sukelia cheminius nudegimus. Įkvėpus pirmiausia atsiranda kosulys, o vėliau - uždegiminės gerklų, trachėjos ir bronchų ligos. Didžiausios leistinos 1 mg kubiniame metre koncentracijos viršijimas yra mirtinas.
Su sieros rūgšties garais galite susidurti ne tik specializuotose pramonės šakose, bet ir miesto atmosferoje. Tai atsitinka, kai chemijos ir metalurgijosįmonės išskiria sieros oksidus, kurie vėliau patenka kaip rūgštus lietus.
Visi šie pavojai lėmė tai, kad sieros rūgšties, kurios masė didesnė nei 45 % masės, cirkuliacija Rusijoje yra ribota.
Sieros rūgštis
Н2SO3 – silpnesnė rūgštis nei sieros rūgštis. Jo formulė skiriasi tik vienu deguonies atomu, tačiau dėl to ji nestabili. Jis nebuvo išskirtas laisvas, jis egzistuoja tik praskiestuose vandeniniuose tirpaluose. Juos galima atpažinti pagal specifinį aštrų kvapą, primenantį degtuką. Ir patvirtinti sulfito jonų buvimą - reaguojant su kalio permanganatu, dėl kurio raudonai violetinis tirpalas tampa bespalvis.
Medžiaga skirtingomis sąlygomis gali veikti kaip reduktorius ir oksidatorius, sudaryti rūgštines ir vidutines druskas. Jis naudojamas maisto konservavimui, celiuliozei iš medienos gauti, taip pat švelniam vilnos, šilko ir kitų medžiagų balinimui.
Ortofosforo rūgštis
H3PO4 yra vidutinio stiprumo rūgštis, kuri atrodo kaip bespalviai kristalai. Ortofosforo rūgštis dar vadinama 85% šių kristalų tirpalu vandenyje. Jis atrodo kaip bekvapis, sirupo pavidalo skystis, linkęs į hipotermiją. Kaitinant virš 210 laipsnių Celsijaus, jis virsta pirofosforo rūgštimi.
Fosforo rūgštis gerai tirpsta vandenyje, neutralizuojasi šarmais ir amoniako hidratu, reaguoja su metalais,sudaro polimerinius junginius.
Medžiagą galite gauti įvairiais būdais:
- tirpinant raudonąjį fosforą 700–900 laipsnių temperatūros vandenyje, esant slėgiui, naudojant platiną, varį, titaną arba cirkonį;
- raudonojo fosforo verdymas koncentruotoje azoto rūgštyje;
- į fosfiną pridedant karštos koncentruotos azoto rūgšties;
- fosfino deguonies oksidacija 150 laipsnių temperatūroje;
- tetrafosforo dekaooksido veikimas 0 laipsnių temperatūroje, po to palaipsniui didinant iki 20 laipsnių ir sklandžiai pereinama prie virimo (vanduo reikalingas visuose etapuose);
- pentachlorido arba fosforo trichlorido oksido tirpinimas vandenyje.
Gauto produkto naudojimas yra platus. Jo pagalba mažinamas paviršiaus įtempimas ir nuo litavimui ruošiamų paviršių pašalinami oksidai, metalai nuvalomi nuo rūdžių ir ant jų paviršiaus sukuriama apsauginė plėvelė, apsauganti nuo tolesnės korozijos. Be to, ortofosforo rūgštis naudojama pramoniniuose šaldikliuose ir molekulinės biologijos tyrimams.
Be to, junginys yra aviacinių hidraulinių skysčių, maisto priedų ir rūgštingumą reguliuojančių medžiagų dalis. Jis naudojamas gyvulininkystėje audinių šlapimo pūslės akmenligės profilaktikai ir odontologijoje atliekant manipuliacijas prieš plombavimą.
Pirofosforo rūgštis
H4R2O7 - rūgštis, apibūdinama kaip stipri pirmoje stadija ir silpna kituose. Ji tirpsta beskilimas, nes šiam procesui reikia kaitinti vakuume arba esant stiprioms rūgštims. Jis neutralizuojamas šarmų ir reaguoja su vandenilio peroksidu. Gaukite jį vienu iš šių būdų:
- tetrafosforo dekaoksido skaidymas nulinės temperatūros vandenyje ir kaitinimas iki 20 laipsnių;
- kaitinant fosforo rūgštį iki 150 laipsnių;
- koncentruotos fosforo rūgšties reakcija su tetrafosforo dekaoksidu 80-100 laipsnių temperatūroje.
Daugiausia naudojama trąšoms gaminti.
Be šių, yra daug kitų rūgščių hidroksidų atstovų. Kiekvienas iš jų turi savo ypatybes ir ypatybes, tačiau apskritai oksidų ir hidroksidų rūgštinės savybės yra jų gebėjimas atskirti vandenilį, skaidytis, sąveikauti su šarmais, druskomis ir metalais.
