العديد من أكاسيد المعادن النشطة ، مثل أكاسيد البوتاسيوم أو الصوديوم أو الليثيوم ، يمكن أن تتفاعل مع الماء. في هذه الحالة ، توجد المركبات المتعلقة بالهيدروكسيدات في نواتج التفاعل. تعود خصائص هذه المواد ، وخصائص مسار العمليات الكيميائية التي تشارك فيها القواعد ، إلى وجود مجموعة الهيدروكسيل في جزيئاتها. لذلك ، في تفاعلات التفكك الإلكتروليتي ، تنقسم القواعد إلى أيونات معدنية وأنيونات OH-. كيف تتفاعل القواعد مع الأكاسيد والأحماض والأملاح غير المعدنية ، سننظر في مقالتنا
تسمية وهيكل الجزيء
لتسمية القاعدة بشكل صحيح ، تحتاج إلى إضافة كلمة هيدروكسيد إلى اسم العنصر المعدني. دعنا نعطي أمثلة محددة. تنتمي قاعدة الألومنيوم إلى هيدروكسيدات مذبذبة ، وخصائصها التي سننظر فيها في المقالة. يمكن تحديد الوجود الإجباري في الجزيئات الأساسية لمجموعة الهيدروكسيل المرتبطة بكاتيون فلز بنوع رابطة أيونية باستخداممؤشرات مثل الفينول فثالين. في البيئة المائية ، يتم تحديد فائض أيونات OH-من خلال تغيير لون محلول المؤشر: يصبح الفينول فثالين عديم اللون قرمزيًا. إذا أظهر المعدن تكافؤات متعددة ، فيمكن أن يشكل قواعد متعددة. على سبيل المثال ، يحتوي الحديد على قاعدتين ، حيث يكون تكافؤ المعدن 2 أو 3. يتميز المركب الأول بعلامات الهيدروكسيدات الأساسية ، والثاني هو مذبذب. لذلك ، تختلف خصائص الهيدروكسيدات الأعلى عن المركبات التي يكون فيها المعدن درجة تكافؤ أقل.
الخصائص الفيزيائية
القواعد صلبة مقاومة للحرارة. فيما يتعلق بالماء ، يتم تقسيمها إلى قابلة للذوبان (قلوية) وغير قابلة للذوبان. تتكون المجموعة الأولى من معادن نشطة كيميائيًا - عناصر من المجموعتين الأولى والثانية. تتكون المواد غير القابلة للذوبان في الماء من ذرات من معادن أخرى ، يكون نشاطها أقل من الصوديوم أو البوتاسيوم أو الكالسيوم. ومن أمثلة هذه المركبات قواعد الحديد أو النحاس. تعتمد خصائص الهيدروكسيدات على مجموعة المواد التي تنتمي إليها. لذلك ، القلويات مستقرة حرارياً ولا تتحلل عند تسخينها ، بينما يتم تدمير القواعد غير القابلة للذوبان في الماء تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، مكونة أكسيد وماء. على سبيل المثال ، تتحلل قاعدة نحاسية على النحو التالي:
Cu (OH)2=CuO + H2O
الخصائص الكيميائية للهيدروكسيدات
التفاعل بين أهم مجموعتين من المركبات -تسمى الأحماض والقواعد تفاعلات التعادل في الكيمياء. يمكن تفسير هذا الاسم من خلال حقيقة أن الهيدروكسيدات والأحماض العدوانية كيميائيًا تشكل منتجات محايدة - الأملاح والماء. كونها ، في الواقع ، عملية تبادل بين مادتين معقدتين ، فإن التحييد هو سمة لكل من القواعد القلوية والقواعد غير القابلة للذوبان في الماء. ها هي معادلة تفاعل التعادل بين البوتاس الكاوية وحمض الهيدروكلوريك:
KOH + HCl=KCl + H2O
خاصية مهمة للقواعد المعدنية القلوية هي قدرتها على التفاعل مع الأكاسيد الحمضية ، مما ينتج عنه الملح والماء. على سبيل المثال ، بتمرير ثاني أكسيد الكربون عبر هيدروكسيد الصوديوم ، يمكنك الحصول على كربوناته وماءه:
2NaOH + CO2=Na2CO3+ H2O
تفاعلات التبادل الأيوني تشمل التفاعل بين القلويات والأملاح ، مما يؤدي إلى تكوين هيدروكسيدات أو أملاح غير قابلة للذوبان. لذلك ، بإضافة محلول قطرة من الصودا الكاوية إلى محلول من كبريتات النحاس ، يمكنك الحصول على ترسبات تشبه الهلام الأزرق. قاعدة نحاسية غير قابلة للذوبان في الماء:
CuSO4+ 2NaOH=Cu (OH)2+ Na2SO4
تختلف الخصائص الكيميائية للهيدروكسيدات ، غير القابلة للذوبان في الماء ، عن القلويات من حيث أنها تفقد الماء عند التسخين الطفيف - فهي تجف وتتحول إلى شكل الأكسيد الأساسي المقابل.
أسباب تعرض خصائص مزدوجة
إذا كان عنصر أو مادة معقدة يمكن أن يتفاعل مع كل من الأحماض والقلويات ، فإنه يسمى مذبذب. وتشمل ، على سبيل المثال ، الزنك ،الألمنيوم وقواعدها. تجعل خصائص الهيدروكسيدات المذبذبة من الممكن كتابة صيغها الجزيئية في شكل قواعد ، أثناء عزل مجموعة الهيدروكسو ، وفي شكل أحماض. دعونا نقدم عدة معادلات لتفاعلات قاعدة الألومنيوم مع حمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الصوديوم. يوضحون الخصائص الخاصة للهيدروكسيدات المذبذبة. يحدث التفاعل الثاني مع اضمحلال القلويات:
2Al (OH)3+ 6HCl=2AlCl3+ 3H2O
Al (OH)3+ NaOH=NaAlO2+ 2H2O
منتجات العمليات ستكون الماء والأملاح: كلوريد الألومنيوم وألومينات الصوديوم. جميع القواعد مذبذب غير قابلة للذوبان في الماء. يتم تعدينها نتيجة تفاعل الأملاح والقلويات المقابلة.
طرق الحصول عليها والتطبيق
في الصناعة التي تتطلب كميات كبيرة من القلويات ، يتم الحصول عليها عن طريق التحليل الكهربائي للأملاح المحتوية على كاتيونات المعادن النشطة من المجموعتين الأولى والثانية من النظام الدوري. المادة الخام للاستخراج ، على سبيل المثال ، الصوديوم الكاوية ، هي محلول من الملح الشائع. ستكون معادلة التفاعل:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2+ Cl2
يتم الحصول على قواعد المعادن منخفضة النشاط في المختبر عن طريق تفاعل القلويات مع أملاحها. ينتمي التفاعل إلى نوع التبادل الأيوني وينتهي بترسيب القاعدة. طريقة بسيطة للحصول على القلويات هي تفاعل إحلال بين المعدن النشط والماء. يكون مصحوبًا بتسخين الخليط المتفاعل وهو من النوع الطارد للحرارة.
تستخدم خصائص الهيدروكسيدات في الصناعة. تلعب القلويات دورًا خاصًا هنا. يتم استخدامها كمنقيات للكيروسين والبنزين ، ولصنع الصابون ، ومعالجة الجلود الطبيعية ، وكذلك في تقنيات إنتاج الحرير الصناعي والورق.
