هيدروكسيدات الحمض هي مركبات غير عضوية من مجموعة الهيدروكسيل –OH ومعدن أو غير معدني بحالة أكسدة +5 ، +6. اسم آخر هو الأحماض غير العضوية المحتوية على الأكسجين. ميزتها هي القضاء على البروتون أثناء التفكك
تصنيف الهيدروكسيدات
تسمى الهيدروكسيدات أيضًا بالهيدروكسيدات والفودوكسيدات. تحتوي جميع العناصر الكيميائية تقريبًا على هذه العناصر ، وبعضها موزع على نطاق واسع في الطبيعة ، على سبيل المثال ، المعادن هيدروكسيد الألمنيوم والمغنيسيوم ، على سبيل المثال.
تتميز الأنواع التالية من الهيدروكسيدات:
- أساسي ؛
- مذبذب ؛
- حامض
يعتمد التصنيف على ما إذا كان الأكسيد المكون للهيدروكسيد أساسيًا أم حمضيًا أم مذبذبًا.
خصائص عامة
الأكثر إثارة للاهتمام هي الخصائص الحمضية القاعدية للأكاسيد والهيدروكسيدات ، لأن إمكانية التفاعلات تعتمد عليها. يعتمد ما إذا كان الهيدروكسيد سيظهر خصائص حمضية أو أساسية أو مذبذبة على قوة الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين والعنصر.
تتأثر قوة أيونالمحتملة ، مع زيادة تضعف الخصائص الأساسية للهيدروكسيدات وتزداد الخواص الحمضية للهيدروكسيدات.
هيدروكسيدات أعلى
الهيدروكسيدات الأعلى هي مركبات يكون فيها عنصر التكوين في أعلى حالة أكسدة. هذه من بين جميع الأنواع في الفصل. مثال على القاعدة هو هيدروكسيد المغنيسيوم. هيدروكسيد الألومنيوم مذبذب ، بينما يمكن تصنيف حمض البيركلوريك على أنه هيدروكسيد حمضي.
يمكن تتبع التغيير في خصائص هذه المواد اعتمادًا على عنصر التكوين وفقًا للنظام الدوري لـ D. I. Mendeleev. تزداد الخصائص الحمضية للهيدروكسيدات المرتفعة من اليسار إلى اليمين ، بينما تضعف الخصائص المعدنية ، على التوالي ، في هذا الاتجاه.
هيدروكسيدات أساسية
بالمعنى الضيق ، يسمى هذا النوع بالقاعدة ، حيث ينقسم أنيون OH أثناء تفككه. وأشهر هذه المركبات القلويات على سبيل المثال:
- الجير المطفأ Ca (OH)2يستخدم في غرف التبييض ، دباغة الجلود ، تحضير السوائل المضادة للفطريات ، الملاط والخرسانة ، تليين المياه ، إنتاج السكر ، التبييض والأسمدة ، معالجة كاوية كربونات الصوديوم والبوتاسيوم ، معادلة المحاليل الحمضية ، الكشف عن ثاني أكسيد الكربون ، التطهير ، تقليل مقاومة التربة ، كمادة مضافة للغذاء.
- KOH البوتاس الكاوي المستخدم في التصوير الفوتوغرافي وتكرير النفط والأغذية والورق والصناعات المعدنية ، وكذلك البطاريات القلوية ، والمعادل الحمضي ، والمحفز ، وتنقية الغاز ، ومنظم الأس الهيدروجيني ، والكهارل ،مكونات المنظفات ، سوائل الحفر ، الأصباغ ، الأسمدة ، البوتاس ، المواد العضوية وغير العضوية ، المبيدات ، المستحضرات الصيدلانية لعلاج الثآليل ، الصابون ، المطاط الصناعي.
- هيدروكسيد الصوديوم الصودا الكاوية ، مطلوب لصناعة اللب والورق ، تصبن الدهون في إنتاج المنظفات ، معادلة الأحماض ، إنتاج وقود الديزل الحيوي ، إذابة الانسداد ، تفريغ المواد السامة ، معالجة القطن والصوف ، غسل العفن ، إنتاج الغذاء ، التجميل ، التصوير الفوتوغرافي.
تتشكل الهيدروكسيدات الأساسية نتيجة التفاعل مع الماء من أكاسيد المعادن المقابلة ، في الغالبية العظمى من الحالات مع حالة أكسدة +1 أو +2. وتشمل هذه العناصر القلوية والأرضية القلوية والانتقالية.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على القواعد بالطرق التالية:
- تفاعل قلوي مع ملح من معدن منخفض النشاط ؛
- تفاعل بين عنصر أرضي قلوي أو قلوي والماء ؛
- بالتحليل الكهربائي لمحلول مائي من الملح
تتفاعل الهيدروكسيدات الحمضية والقاعدية مع بعضها البعض لتكوين الملح والماء. يسمى هذا التفاعل بالتعادل وهو ذو أهمية كبيرة لتحليل المعايرة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في الحياة اليومية. عندما ينسكب الحمض ، يمكن تحييد كاشف خطير باستخدام الصودا ، ويستخدم الخل للقلويات.
بالإضافة إلى ذلك ، تقوم الهيدروكسيدات الأساسية بتحويل التوازن الأيوني أثناء التفكك في المحلول ، والذي يتجلى في تغيير ألوان المؤشرات ، ويدخل في تفاعلات التبادل.
عند تسخينها ، تتحلل المركبات غير القابلة للذوبان إلى أكسيد وماء ، وتذوب القلويات. هيدروكسيد قاعدي وأكسيد حمضي يشكلان ملحًا.
هيدروكسيدات مذبذبة
بعض العناصر ، اعتمادًا على الظروف ، تُظهر إما خصائص أساسية أو حمضية. تسمى الهيدروكسيدات القائمة عليها مذبذب. يسهل التعرف عليها من خلال المعدن المتضمن في التركيبة ، والتي لها حالة أكسدة +3 ، +4. على سبيل المثال ، مادة هلامية بيضاء - هيدروكسيد الألومنيوم Al (OH)3، تستخدم في تنقية المياه نظرًا لقدرتها العالية على الامتصاص ، في تصنيع اللقاحات كمادة تعزز الاستجابة المناعية ، في الطب لعلاج أمراض الجهاز الهضمي المعتمدة على الحمض. غالبًا ما يتم دمجها في المواد البلاستيكية المثبطة للهب وتعمل كحامل للمحفزات.
لكن هناك استثناءات عندما تكون قيمة حالة الأكسدة للعنصر +2. هذا هو الحال بالنسبة للبريليوم والقصدير والرصاص والزنك. يستخدم هيدروكسيد آخر معدن Zn (OH)2على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية ، بشكل أساسي لتخليق المركبات المختلفة.
يمكنك الحصول على هيدروكسيد مذبذب عن طريق تفاعل محلول ملح معدني انتقالي مع قلوي مخفف.
هيدروكسيد مذبذب وأكسيد حامض ، قلوي أو حمض يشكل ملحًا عند التفاعل. يؤدي تسخين هيدروكسيد إلى تحللها إلى ماء و metahydroxide ، والتي ، عند مزيد من التسخين ، تتحول إلى أكسيد.
مذبذب وتتصرف الهيدروكسيدات الحمضية بنفس الطريقة في وسط قلوي. عند التفاعل مع الأحماض ، تعمل الهيدروكسيدات المذبذبة كقواعد.
هيدروكسيدات حمض
يتميز هذا النوع بوجود عنصر في حالة الأكسدة من +4 إلى +7. في المحلول ، يمكنهم التبرع بكاتيون هيدروجين أو قبول زوج إلكترون وتشكيل رابطة تساهمية. غالبًا ما يكون لديهم حالة تجمع سائل ، ولكن هناك أيضًا مواد صلبة بينهم.
يشكل أكسيد حامضي هيدروكسيد قادر على تكوين الملح ويحتوي على معدن غير فلزي أو معدن انتقالي. يتم الحصول على الأكسيد نتيجة أكسدة مادة غير فلزية أو تحلل حمض أو ملح.
تتجلى الخصائص الحمضية للهيدروكسيدات في قدرتها على تلوين المؤشرات ، وإذابة المعادن النشطة بتطور الهيدروجين ، والتفاعل مع القواعد والأكاسيد الأساسية. السمة المميزة لها هي المشاركة في تفاعلات الأكسدة والاختزال. أثناء العملية الكيميائية ، يعلقون جسيمات أولية سالبة الشحنة بأنفسهم. يتم إضعاف القدرة على العمل كمتقبل للإلكترون عن طريق التخفيف والتحول إلى الأملاح.
وبالتالي ، من الممكن التمييز ليس فقط الخصائص الحمضية القاعدية للهيدروكسيدات ، ولكن أيضًا الخصائص المؤكسدة.
حمض النيتريك
HNO3يعتبر حمض أحادي القاعدة قوي. إنه سام للغاية ، ويترك تقرحات على الجلد مع تلطيخ أصفر من الجلد ، وأبخرة على الفور تهيج الغشاء المخاطي للجهاز التنفسي. الاسم القديم هو الفودكا القوية. يشير إلى هيدروكسيدات الحمض ، في المحاليل المائيةيتفكك تماما في الأيونات. ظاهريًا ، يبدو وكأنه سائل عديم اللون يدخن في الهواء. يعتبر المحلول المائي المركز 60-70٪ من المادة وإذا تجاوز المحتوى 95٪ يسمى حمض النيتريك المدخن.
كلما زاد التركيز ، ظهر السائل أغمق. حتى أنه قد يكون له لون بني بسبب التحلل إلى أكسيد وأكسجين وماء في الضوء أو مع تسخين طفيف ، لذلك يجب تخزينه في وعاء زجاجي غامق في مكان بارد.
الخصائص الكيميائية لهيدروكسيد الحمض لا يمكن تقطيرها إلا بدون تحلل تحت ضغط منخفض. كل المعادن تتفاعل معها ماعدا الذهب وبعض ممثلي مجموعة البلاتين والتنتالوم ولكن المنتج النهائي يعتمد على تركيز الحمض.
على سبيل المثال ، مادة 60٪ ، عند التفاعل مع الزنك ، تعطي ثاني أكسيد النيتروجين كمنتج ثانوي سائد ، 30٪ - أول أكسيد ، 20٪ - أكسيد ثنائي النيتروجين (غاز الضحك). حتى التركيزات الأقل من 10٪ و 3٪ تعطي مادة بسيطة من النيتروجين على شكل غاز ونترات الأمونيوم ، على التوالي. وبالتالي ، يمكن الحصول على مركبات نيترو مختلفة من الحمض. كما يتضح من المثال ، كلما انخفض التركيز ، زاد تقليل النيتروجين. يؤثر نشاط المعدن أيضًا على هذا
يمكن للمادة أن تذوب الذهب أو البلاتين فقط في تكوين أكوا ريجيا - خليط من ثلاثة أجزاء من الهيدروكلوريك وحمض النيتريك. الزجاج و PTFE مقاومان له.
بالإضافة إلى المعادن ، تتفاعل المادة معهاالأكاسيد الأساسية والمتذبذبة والقواعد والأحماض الضعيفة. في جميع الأحوال تكون النتيجة أملاح غير معادن - أحماض. لا تحدث جميع التفاعلات بأمان ، على سبيل المثال ، تشتعل الأمينات وزيت التربنتين تلقائيًا عند ملامستها للهيدروكسيد في حالة مركزة.
تسمى الأملاح النترات. عند تسخينها تتحلل أو تظهر خصائص مؤكسدة. في الممارسة العملية ، يتم استخدامها كسماد. لا تحدث عمليًا في الطبيعة بسبب قابلية الذوبان العالية ، لذلك يتم الحصول على جميع الأملاح بشكل مصطنع باستثناء البوتاسيوم والصوديوم.
يتم الحصول على الحمض نفسه من الأمونيا المركبة ، وإذا لزم الأمر ، يتركز بعدة طرق:
- تحويل التوازن عن طريق زيادة الضغط ؛
- بالتسخين بوجود حامض الكبريتيك ؛
- تقطير.
علاوة على ذلك ، يتم استخدامه في إنتاج الأسمدة المعدنية والأصباغ والأدوية ، والصناعة العسكرية ، ورسومات الحامل ، والمجوهرات ، والتوليف العضوي. من حين لآخر ، يتم استخدام الحمض المخفف في التصوير الفوتوغرافي لتحمض محاليل الصبغ.
حامض الكبريتيك
Н2SO4هو حمض ثنائي القاعدة قوي. يبدو وكأنه سائل زيتي ثقيل عديم اللون ، عديم الرائحة. الاسم القديم هو فيتريول (محلول مائي) أو زيت لاغ (خليط مع ثاني أكسيد الكبريت). تم إعطاء هذا الاسم بسبب حقيقة أنه في بداية القرن التاسع عشر تم إنتاج الكبريت في نباتات فيتريول. تكريما للتقاليد ، لا تزال هيدرات الكبريتات تسمى اللاذع حتى يومنا هذا.
يتم إنشاء إنتاج الحمض على نطاق صناعي وحوالي 200 مليون طن سنويا. يتم الحصول عليها عن طريق أكسدة ثاني أكسيد الكبريت بالأكسجين أو ثاني أكسيد النيتروجين في وجود الماء ، أو عن طريق تفاعل كبريتيد الهيدروجين مع النحاس أو الفضة أو الرصاص أو كبريتات الزئبق. المادة المركزة الناتجة هي عامل مؤكسد قوي: فهي تزيح الهالوجينات من الأحماض المقابلة ، وتحول الكربون والكبريت إلى أكاسيد حمضية. ثم يتم اختزال الهيدروكسيد إلى ثاني أكسيد الكبريت أو كبريتيد الهيدروجين أو الكبريت. عادة لا يظهر الحمض المخفف خواص مؤكسدة ويشكل أملاح أو إسترات متوسطة وحمضية.
يمكن اكتشاف المادة والتعرف عليها من خلال التفاعل مع أملاح الباريوم القابلة للذوبان ، ونتيجة لذلك يترسب راسب أبيض من الكبريتات.
يستخدم الحمض أيضًا في معالجة الخامات ، وإنتاج الأسمدة المعدنية ، والألياف الكيماوية ، والأصباغ ، والدخان والمتفجرات ، والصناعات المختلفة ، والتوليف العضوي ، كإلكتروليت ، للحصول على الأملاح المعدنية.
لكن الاستخدام محفوف بمخاطر معينة. تسبب المادة المسببة للتآكل حروقًا كيميائية عند ملامستها للجلد أو الأغشية المخاطية. عند الاستنشاق ، يظهر السعال لأول مرة ، وبعد ذلك - الأمراض الالتهابية في الحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية. إن تجاوز الحد الأقصى المسموح به للتركيز البالغ 1 مجم لكل متر مكعب هو أمر مميت.
يمكنك مواجهة أبخرة حامض الكبريتيك ليس فقط في الصناعات المتخصصة ، ولكن أيضًا في أجواء المدينة. يحدث هذا عند المواد الكيميائية والمعدنيةتنبعث من الشركات أكاسيد الكبريت ، والتي تسقط بعد ذلك على شكل أمطار حمضية.
كل هذه المخاطر أدت إلى حقيقة أن تداول حامض الكبريتيك المحتوي على أكثر من 45٪ تركيز كتلة في روسيا محدود.
حامض كبريتي
Н2SO3- حمض أضعف من حمض الكبريتيك. تختلف صيغته عن طريق ذرة أكسجين واحدة فقط ، لكن هذا يجعلها غير مستقرة. لم يتم عزله في الحالة الحرة ؛ إنه موجود فقط في المحاليل المائية المخففة. يمكن التعرف عليها برائحة نفاذة معينة تذكرنا بمباراة محترقة. ولتأكيد وجود أيون الكبريتيت - بالتفاعل مع برمنجنات البوتاسيوم ، ونتيجة لذلك يصبح محلول البنفسج الأحمر عديم اللون.
يمكن للمادة في ظل ظروف مختلفة أن تعمل كعامل اختزال وعامل مؤكسد ، وتشكل أملاحًا حمضية ومتوسطة. يتم استخدامه لحفظ الطعام ، والحصول على السليلوز من الخشب ، وكذلك للتبييض الدقيق للصوف والحرير وغيرها من المواد.
حمض الفوسفوريك
H3PO4هو حمض متوسط القوة يشبه بلورات عديمة اللون. يسمى حمض الفوسفوريك أيضًا بمحلول 85 ٪ من هذه البلورات في الماء. يبدو كسائل شراب عديم الرائحة عرضة لانخفاض درجة حرارة الجسم. التسخين فوق 210 درجة مئوية يجعله يتحول إلى حمض البيروفوسفوريك.
يذوب حمض الفوسفوريك جيدًا في الماء ، ويعادل القلويات وهيدرات الأمونيا ، ويتفاعل مع المعادن ،تشكل مركبات البوليمر.
يمكنك الحصول على المادة بطرق مختلفة:
- إذابة الفسفور الأحمر في الماء تحت الضغط ، عند درجة حرارة 700-900 درجة ، باستخدام البلاتين أو النحاس أو التيتانيوم أو الزركونيوم ؛
- غليان الفسفور الأحمر في حمض النيتريك المركز ؛
- عن طريق إضافة حمض النيتريك الساخن المركز إلى الفوسفين ؛
- أكسدة أكسجين الفوسفين عند 150 درجة ؛
- تعريض decaooxide رباعي الفوسفور إلى درجة حرارة 0 درجة ، ثم زيادتها تدريجياً إلى 20 درجة والانتقال السلس إلى الغليان (الماء مطلوب في جميع المراحل) ؛
- إذابة خماسي كلوريد أو أكسيد الفوسفور ثلاثي كلوريد في الماء.
استخدام المنتج الناتج واسع. بفضل مساعدتها ، يتم تقليل التوتر السطحي وإزالة الأكاسيد من الأسطح المعدة للحام ، ويتم تنظيف المعادن من الصدأ ويتم إنشاء فيلم واقية على سطحها يمنع المزيد من التآكل. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم حمض الفوسفوريك في المجمدات الصناعية وللبحث في البيولوجيا الجزيئية.
أيضًا ، يعتبر المركب جزءًا من السوائل الهيدروليكية للطيران والمضافات الغذائية ومنظمات الحموضة. يتم استخدامه في تربية الحيوانات للوقاية من تحص بولي في المنك وفي طب الأسنان للتلاعب قبل الحشو.
حمض البيروفوسفوريك
H4R2O7- حمض يتميز بأنه قوي في الأول المرحلة والضعف في الآخرين. تذوب بدونهاالتحلل ، لأن هذه العملية تتطلب التسخين في الفراغ أو وجود أحماض قوية. يتم تحييده بواسطة القلويات ويتفاعل مع بيروكسيد الهيدروجين. احصل عليه بإحدى الطرق التالية:
- تحلل ديكاوكسيد رباعي الفوسفور في الماء عند درجة حرارة صفر ثم تسخينه إلى 20 درجة ؛
- بتسخين حامض الفوسفوريك إلى 150 درجة ؛
- تفاعل حمض الفوسفوريك المركز مع ديكاوكسيد رباعي الفوسفور عند 80-100 درجة.
تستخدم بشكل رئيسي لإنتاج الأسمدة.
إلى جانب هؤلاء ، هناك العديد من الممثلين الآخرين للهيدروكسيدات الحمضية. لكل منها خصائصه وخصائصه ، ولكن بشكل عام ، تكمن الخواص الحمضية للأكاسيد والهيدروكسيدات في قدرتها على فصل الهيدروجين ، والتحلل ، والتفاعل مع القلويات والأملاح والمعادن.
