Chemija yra mokslas, tiriantis įvairias gamtoje vykstančias reakcijas, taip pat kai kurių junginių sąveiką su kitais. Pagrindinės medžiagos čia yra rūgštys ir šarmai, kurių reakcijos dažniausiai vadinamos neutralizacija. Dėl jų susidaro vandenyje tirpi druska.
Kas yra šarmas
Šarminiai (pagrindinio (A) pogrupio pirmosios grupės metalai periodinėje D. I. Mendelejevo cheminių elementų lentelėje) ir šarminių žemių hidroksidai (pagrindinio (A) pogrupio antrosios grupės metalai, įskaitant kalcis) metalai, kurie smarkiai sąveikauja su vandeniu ir visiškai jame ištirpsta, vadinami šarmais. Kadangi jie gali sunaikinti organines medžiagas (odą, medieną, popierių), jie vadinami kaustiniais. Pavyzdžiui, kalio hidroksidas (KOH) yra kaustinis kalis, baris (Ba(OH)2) yra kaustinis baris ir pan.
Fizikinės stiprių bazių savybės
Remiantis šarmo apibrėžimu, galime pridurti, kad šie hidroksidai taip pat yra kietai higroskopiški (gali sugerti garus iš orovanduo) b alta medžiaga. Stipriausi šarmai yra cezio hidroksidai CsOH ir radžio Ra(OH)2. Šarmų reakcijas dažniausiai lydi šilumos išsiskyrimas (egzoterminis). Be to, fizinės tokių bazių savybės apima jų gebėjimą ištirpti kai kuriuose organiniuose junginiuose, pavyzdžiui, alkoholiuose: metanolyje ir etanolyje.
Cheminės savybės
Šarmų tirpalai gali sukelti įvairias reakcijas.
Stiprios bazės gali sąveikauti su rūgštiniais ir amfoteriniais oksidais:
- KOH + SO3=K2SO4 + H2O (SO3 yra rūgštinis oksidas);
- 2KOH + Al2O3=2KAlO2 + H2O (lydymosi reakcija, vyksta kaitinant, kur Al2O3 yra amfoterinis oksidas);
- 2KOH + Al2O3 + 3H2O=2K[Al(OH)4] (reakcija vyksta, kai susidaro tirpi kompleksinė druska – kalio tetrahidroksoaliuminatas).
Reaguojant su amfoteriniais metalais (Zn, Al ir kitais), taip pat galimas ir lydalo, ir atitinkamos kompleksinės druskos susidarymas. Be to, abi reakcijas lydi dujinio vandenilio išsiskyrimas:
- 2KOH + 2Al=2KAlO2 + H2;
- 2KOH + 2Al + 6H2O=2K[Al(OH)4] + 3H2.
Šarmai taip pat gali reaguoti su druskomis, todėl susidaro kita bazė ir kita druska. Sąlyga, kad reakcija vyktų, yra ta, kad dėl to viena iš susidariusių medžiagų turi būti netirpi vandenyje:
NaOH + CuSO4=Na2SO4 + Cu(OH)2.
Kaip minėta anksčiau, šarmai ir rūgštys patenka įneutralizacijos reakcija, susidaro druska ir vanduo:
NaOH + HCl=NaCl + H2O.
Šarmai su kitomis bazėmis reaguoja tik tada, kai jie yra amfoterinių metalų hidroksidai:
NaOH + Al(OH)3=Na[Al(OH)4].
Kai kurie iš jų gali sąveikauti su daugeliu organinių medžiagų: esteriais, amidais, polihidroksiliais alkoholiais:
2C2H6O2 + 2NaOH=C2H4O2Na2 + 2H2O (reakcijos produktas yra natrio alkoksidas).
Kaip gaminami tvirti apatiniai
Šarmai įvairiais būdais gaunami tiek pramonėje, tiek laboratorijose.
Pramonės pramonėje yra keletas šarmų gamybos būdų: pirolizė, kalkių, ferito, elektrolizė, kuri skirstoma į diafragmos, membranos ir gyvsidabrio metodus skystuose ir kietuose katoduose.
Tai yra natrio ir kalio chloridų tirpalų elektrolizė, po kurios prie anodo ir katodo išsiskiria chloras ir vandenilis ir gaunami atitinkami hidroksidai:
- 2NaCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2NaOH;
- 2KCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2KOH.
Kai pirolizė 1000 laipsnių temperatūroje, pirmajame etape susidaro natrio oksidas:
Na2CO3=Na2O + CO2.
Antrojo etapo metu atvėsęs oksidas ištirpinamas vandenyje, todėl gaunamas reikalingas šarmas:
Na2O + H2O=2NaOH.
Laboratorijose taip pat naudojama elektrolizė. Šarmus taip pat galima gauti atitinkamus metalus veikiant vandeniu arba šių metalų druskas reaguojant su kitomis bazėmis, dėl kogaunamas reikalingas šarmas ir antrasis reakcijos produktas, netirpus vandenyje, yra druska.
Ceziui ir vandeniui sąveikaujant, gaunamas cezio hidroksidas ir išsiskiria vandenilis (reakcija vyksta net esant -120 laipsnių temperatūrai):
2Cs + 2H2O=2CsOH + H2.
Dėl vandens poveikio ličio oksidui susidaro šarmas:
Li2O + 2H2O=2LiOH + H2.
Programa
Remiantis pačiu apibrėžimu, kas yra šarmai, galima suprasti, kad jie plačiai naudojami ne tik pramonėje, bet ir kasdieniame gyvenime:
- Tvenkinių, skirtų žvejybai, dezinfekcija.
- Kaip trąša.
- Farmacijos srityje.
- Popieriaus gamyboje.
- Sintetinės gumos gamyba.
- Muilo ir ploviklių įsigijimas.
- Elektrolito komponentai šarminėse baterijose.
- Anglies dioksido absorberis (ličio hidroksidas).
- Tepalų gamyba.
- Dažai maisto gamyboje (maisto priedai).
- Akumuliatoriaus elektrolitai (kalio hidroksidas).
- Kanalizacijos vamzdžių ir kriauklių valymas nuo maisto užsikimšimo.
- Rūgščių neutralizavimas.
- Chemijos pramonės katalizatoriai.
- Cheminis nuotraukų apdorojimas.
Atsargumo priemonės
Akivaizdu, kad šarmai, tokie kaip natrio, ličio, kalio, cezio hidroksidai ir kiti, gali smarkiai pažeisti ir nudeginti odą ir akių gleivinę, net jei ten patenka mažiausios junginio dalelės. Norėdami to išvengtibūtina dėvėti akinius, gumines pirštines ir kombinezonus, kurie yra apdoroti specialiomis medžiagomis, kurios neleidžia medžiagai sąveikauti su šarmais.
