Անօրգանական նյութերի հիմնական դասերը, բացի օքսիդներից, թթուներից և աղերից, ներառում են միացությունների խումբ, որը կոչվում է հիմքեր կամ հիդրօքսիդներ: Նրանք բոլորն ունեն մեկ մոլեկուլային կառուցվածքի պլան. դրանք անպայման պարունակում են մեկ կամ մի քանի հիդրօքսիլ խմբեր, որոնք կապված են դրա բաղադրության մեջ գտնվող մետաղի իոնի հետ: Հիմնական հիդրօքսիդները գենետիկորեն կապված են մետաղների օքսիդների և աղերի հետ, ինչը որոշում է ոչ միայն դրանց քիմիական հատկությունները, այլև լաբորատորիայում և արդյունաբերության մեջ ստանալու եղանակները։
Գոյություն ունեն հիմքերի դասակարգման մի քանի ձևեր, որոնք հիմնված են ինչպես մոլեկուլի մաս կազմող մետաղի բնութագրերի, այնպես էլ նյութի ջրում լուծվելու ունակության վրա։ Մեր հոդվածում կդիտարկենք հիդրօքսիդների այս հատկանիշները, ինչպես նաև կծանոթանանք դրանց քիմիական հատկություններին, որոնցից է կախված հիմքերի օգտագործումը արդյունաբերության և առօրյա կյանքում։
Ֆիզիկական հատկություններ
Ակտիվ կամ բնորոշ մետաղներից առաջացած բոլոր հիմքերը պինդ մարմիններ են՝ հալման կետերի լայն շրջանակով: Ջրի առնչությամբ նրանքբաժանվում են խիստ լուծվող՝ ալկալիների և ջրում չլուծվողների։ Օրինակ, հիմնական հիդրօքսիդները, որոնք պարունակում են IA խմբի տարրեր որպես կատիոններ, հեշտությամբ լուծվում են ջրի մեջ և ուժեղ էլեկտրոլիտներ են: Դրանք դիպչելիս օճառ են, քայքայում են գործվածքը, մաշկը և կոչվում են ալկալիներ։ Երբ դրանք տարանջատվում են լուծույթում, հայտնաբերվում են OH- իոններ, որոնք որոշվում են ցուցիչների միջոցով: Օրինակ, անգույն ֆենոլֆթալեինը ալկալային միջավայրում դառնում է բոսորագույն: Նատրիումի, կալիումի, բարիումի և կալցիումի հիդրօքսիդների և՛ լուծույթները, և՛ հալվածքները էլեկտրոլիտներ են. անցկացնում են էլեկտրականություն և համարվում են երկրորդ տեսակի հաղորդիչներ։ Լուծվող հիմքերը, որոնք առավել հաճախ օգտագործվում են արդյունաբերության մեջ, ներառում են մոտ 11 միացություններ, ինչպիսիք են նատրիումի, կալիումի, ամոնիումի հիմնական հիդրօքսիդները և այլն:
Բազային մոլեկուլի կառուցվածքը
Իոնային կապ է առաջանում նյութի մոլեկուլում մետաղի կատիոնի և հիդրօքսիլ խմբերի անիոնների միջև: Այն բավականաչափ ուժեղ է ջրում չլուծվող հիդրօքսիդների համար, ուստի բևեռային ջրի մոլեկուլներն ի վիճակի չեն ոչնչացնել նման միացության բյուրեղային ցանցը։ Ալկալիները կայուն նյութեր են և տաքացնելիս գործնականում օքսիդ և ջուր չեն առաջացնում։ Այսպիսով, կալիումի և նատրիումի հիմնական հիդրօքսիդները եռում են 1000 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանում, մինչդեռ դրանք չեն քայքայվում: Բոլոր հիմքերի գրաֆիկական բանաձևերում հստակ երևում է, որ հիդրօքսիլ խմբի թթվածնի ատոմը մի կովալենտ կապով կապված է մետաղի ատոմին, իսկ մյուսը՝ ջրածնի ատոմին։ Մոլեկուլի կառուցվածքը և քիմիական կապի տեսակը որոշում են ոչ միայն ֆիզիկական, այլևև նյութերի բոլոր քիմիական բնութագրերը: Անդրադառնանք դրանց ավելի մանրամասն։
Կալցիում և մագնեզիում և դրանց միացությունների հատկությունների առանձնահատկությունները
Երկու տարրերն էլ ակտիվ մետաղների բնորոշ ներկայացուցիչներ են և կարող են փոխազդել թթվածնի և ջրի հետ: Առաջին ռեակցիայի արդյունքը հիմնական օքսիդն է։ Հիդրօքսիդը առաջանում է էկզոթերմիկ պրոցեսի արդյունքում, որն ազատում է մեծ քանակությամբ ջերմություն։ Կալցիումի և մագնեզիումի հիմքերը քիչ լուծվող սպիտակ փոշի նյութեր են։ Կալցիումի միացությունների համար հաճախ օգտագործվում են հետևյալ անվանումները՝ կրաքարի կաթ (եթե դա կախոց է ջրի մեջ) և կրաքարի ջուր։ Լինելով տիպիկ հիմնական հիդրօքսիդ՝ Ca(OH)2 փոխազդում է թթվային և ամֆոտերային օքսիդների, թթուների և ամֆոտերային հիմքերի հետ, ինչպիսիք են ալյումինի և ցինկի հիդրօքսիդները: Ի տարբերություն սովորական ջերմակայուն ալկալիների, մագնեզիումի և կալցիումի միացությունները ջերմաստիճանի ազդեցության տակ քայքայվում են օքսիդի և ջրի: Երկու հիմքերն էլ, հատկապես Ca(OH)2, լայնորեն օգտագործվում են արդյունաբերության, գյուղատնտեսության և կենցաղային կարիքների մեջ: Եկեք քննարկենք նրանց դիմումը հետագա:
Կալցիումի և մագնեզիումի միացությունների կիրառման ոլորտները
Հայտնի է, որ շինարարության մեջ օգտագործվում է քիմիական նյութ, որը կոչվում է բմբուլ կամ խարխլված կրաքար: Այն կալցիումի հիմք է։ Ամենից հաճախ այն ստացվում է ջրի հակազդեցությամբ հիմնական կալցիումի օքսիդի հետ։ Հիմնական հիդրօքսիդների քիմիական հատկությունները թույլ են տալիս դրանք լայնորեն կիրառել ժողովրդական տնտեսության տարբեր ճյուղերում։ Օրինակ՝ արտադրության մեջ կեղտերը մաքրելու համարհում շաքարավազ, սպիտակեցնող նյութ ստանալու համար, բամբակի և կտավատի մանվածքի սպիտակեցման ժամանակ։ Մինչև իոնափոխանակիչների՝ կատիոնափոխանակիչների գյուտը, ջրի փափկեցման տեխնոլոգիաներում օգտագործվում էին կալցիումի և մագնեզիումի հիմքեր, որոնք հնարավորություն տվեցին ազատվել դրա որակը քայքայող ածխաջրածիններից։ Դրա համար ջուրը եփում էին փոքր քանակությամբ սոդայի մոխիրով կամ խարխլված կրաքարի հետ։ Մագնեզիումի հիդրօքսիդի ջրային կասեցումը կարող է օգտագործվել որպես գաստրիտով հիվանդների համար ստամոքսահյութի թթվայնությունը նվազեցնելու միջոց։
հիմնական օքսիդների և հիդրօքսիդների հատկությունները
Այս խմբի նյութերի համար ամենակարևորը ռեակցիաներն են թթվային օքսիդների, թթուների, ամֆոտերային հիմքերի և աղերի հետ։ Հետաքրքիր է, որ չլուծվող հիմքերը, ինչպիսիք են պղնձի, երկաթի կամ նիկելի հիդրօքսիդները, չեն կարող ստացվել ջրի հետ օքսիդի անմիջական արձագանքից: Այս դեպքում լաբորատորիան օգտագործում է համապատասխան աղի և ալկալիի ռեակցիան։ Արդյունքում ձևավորվում են հիմքեր, որոնք նստում են: Օրինակ՝ այսպես է ստացվում պղնձի հիդրօքսիդի կապույտ նստվածք՝ սեւ հիմքի կանաչ նստվածք։ Այնուհետև դրանք գոլորշիացվում են ջրի մեջ չլուծվող հիդրօքսիդների հետ կապված պինդ փոշու նյութերի: Այս միացությունների տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ դրանք քայքայվում են համապատասխան օքսիդի և ջրի մեջ, ինչը չի կարելի ասել ալկալիների մասին: Ի վերջո, ջրում լուծվող հիմքերը ջերմապես կայուն են։
Էլեկտրոլիզի ունակություն
Շարունակելով ուսումնասիրել հիդրօքսիդների հիմնական հատկությունները, անդրադառնանք ևս մեկ հատկանիշի, որով կարելի է տարբերել ալկալային և հողալկալիական մետաղների հիմքերը ջրում չլուծվող միացություններից։ Սա վերջինիս անհնարինությունն է էլեկտրական հոսանքի ազդեցությամբ տարանջատվել իոնների։ Ընդհակառակը, կալիումի, նատրիումի, բարիումի և ստրոնցիումի հիդրօքսիդների հալվածքները և լուծույթները հեշտությամբ ենթարկվում են էլեկտրոլիզի և հանդիսանում են երկրորդ տեսակի հաղորդիչներ։
Հիմքեր ստանալու
Խոսելով այս դասի անօրգանական նյութերի հատկությունների մասին՝ մենք մասամբ թվարկել ենք այն քիմիական ռեակցիաները, որոնք ընկած են լաբորատոր և արդյունաբերական պայմաններում դրանց արտադրության հիմքում։ Ամենամատչելի և ծախսարդյունավետ մեթոդը կարելի է համարել բնական կրաքարի ջերմային տարրալուծումը, որի արդյունքում ստացվում է չաշխատող կրաքար։ Եթե դուք ռեակցիա եք իրականացնում ջրի հետ, ապա այն ձևավորում է հիմնական հիդրօքսիդ՝ Ca (OH) 2: Այս նյութի խառնուրդը ավազի և ջրի հետ կոչվում է շաղախ: Այն շարունակում է օգտագործվել պատերի սվաղման, աղյուսների ամրացման և այլ տեսակի շինարարական աշխատանքների համար։ Ալկալիներ կարելի է ստանալ նաև համապատասխան օքսիդները ջրի հետ փոխազդելով։ Օրինակ՝ K2O + H2O=2KON: Գործընթացը էկզոթերմիկ է՝ մեծ քանակությամբ ջերմության արտազատմամբ։
Ալկալիների փոխազդեցությունը թթվային և ամֆոտերային օքսիդների հետ
Ջրում լուծվող հիմքերի բնորոշ քիմիական հատկությունները ներառում են մոլեկուլներում ոչ մետաղական ատոմներ պարունակող օքսիդների հետ ռեակցիաներում աղեր առաջացնելու նրանց կարողությունը,օրինակ՝ ածխածնի երկօքսիդ, ծծմբի երկօքսիդ կամ սիլիցիումի օքսիդ: Մասնավորապես, կալցիումի հիդրօքսիդն օգտագործվում է գազերի չորացման համար, իսկ նատրիումի և կալիումի հիդրօքսիդները՝ համապատասխան կարբոնատներ ստանալու համար։ Ցինկի և ալյումինի օքսիդները՝ կապված ամֆոտերային նյութերի հետ, կարող են փոխազդել ինչպես թթուների, այնպես էլ ալկալիների հետ։ Վերջին դեպքում կարող են առաջանալ բարդ միացություններ, ինչպիսին է նատրիումի հիդրոքսոզինկատը։
Չեզոքացման ռեակցիա
Հիմքերի՝ և՛ ջրում, և՛ ալկալիների մեջ չլուծվող ամենակարևոր հատկություններից մեկը անօրգանական կամ օրգանական թթուների հետ փոխազդելու կարողությունն է: Այս ռեակցիան վերածվում է երկու տեսակի իոնների՝ ջրածնի և հիդրօքսիլ խմբերի փոխազդեցության: Այն հանգեցնում է ջրի մոլեկուլների առաջացմանը՝ HCI + KOH=KCI + H2O ։ Էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիայի տեսության տեսանկյունից ամբողջ ռեակցիան վերածվում է թույլ, փոքր-ինչ տարանջատված էլեկտրոլիտի՝ ջրի առաջացմանը։
Վերոնշյալ օրինակում ձևավորվել է միջին աղ՝ կալիումի քլորիդ։ Եթե ռեակցիայի համար հիմնային հիդրօքսիդներ են վերցվում պոլիբազային թթվի ամբողջական չեզոքացման համար անհրաժեշտից պակաս քանակով, ապա ստացված արտադրանքի գոլորշիացման ժամանակ հայտնաբերվում են թթվային աղի բյուրեղներ։ Չեզոքացման ռեակցիան կարևոր դեր է խաղում կենդանի համակարգերում՝ բջիջներում տեղի ունեցող նյութափոխանակության գործընթացներում և թույլ է տալիս նրանց սեփական բուֆերային համալիրների օգնությամբ չեզոքացնել դիսիմիլացիոն ռեակցիաներում կուտակված ջրածնի իոնների ավելցուկային քանակությունը։
