Թթվային հիդրօքսիդները հիդրօքսիլ խմբի անօրգանական միացություններ են –OH և մետաղի կամ ոչ մետաղի օքսիդացման աստիճանով +5, +6: Մեկ այլ անուն թթվածին պարունակող անօրգանական թթուներ են: Նրանց առանձնահատկությունը պրոտոնի վերացումն է տարանջատման ժամանակ։
Հիդրօքսիդների դասակարգում
Հիդրօքսիդները կոչվում են նաև հիդրօքսիդներ և վոդօքսիդներ: Գրեթե բոլոր քիմիական տարրերն ունեն դրանք, որոշները լայնորեն տարածված են բնության մեջ, օրինակ՝ հիդրարգիլիտ և բրուցիտ հանքանյութերը համապատասխանաբար ալյումինի և մագնեզիումի հիդրօքսիդներն են։
Տարբերում են հիդրօքսիդների հետևյալ տեսակները՝
- հիմնական;
- ամֆոտերիկ;
- թթու.
Դասակարգումը հիմնված է այն բանի վրա, թե հիդրօքսիդը ձևավորող օքսիդը հիմնային է, թթվային կամ ամֆոտերային:
Ընդհանուր հատկություններ
Ամենահետաքրքիրը օքսիդների և հիդրօքսիդների թթու-հիմնային հատկություններն են, քանի որ դրանցից է կախված ռեակցիաների հավանականությունը։ Արդյոք հիդրօքսիդը կցուցաբերի թթվային, հիմնային կամ ամֆոտերային հատկություններ, կախված է թթվածնի, ջրածնի և տարրի միջև կապի ուժից:
Իոնների ուժը ազդում էպոտենցիալ, որի աճով հիդրօքսիդների հիմնական հատկությունները թուլանում են և հիդրօքսիդների թթվային հատկությունները մեծանում են։
Բարձր հիդրօքսիդներ
Բարձր հիդրօքսիդները միացություններ են, որոնցում ձևավորող տարրը գտնվում է ամենաբարձր օքսիդացման վիճակում: Դրանք դասի բոլոր տեսակներից են: Հիմքի օրինակ է մագնեզիումի հիդրօքսիդը: Ալյումինի հիդրօքսիդը ամֆոտերային է, մինչդեռ պերքլորաթթուն կարող է դասակարգվել որպես թթվային հիդրօքսիդ:
Այս նյութերի բնութագրերի փոփոխությունը՝ կախված ձևավորող տարրից, կարելի է հետևել Դ. Ի. Մենդելեևի պարբերական համակարգի համաձայն: Ավելի բարձր հիդրօքսիդների թթվային հատկությունները մեծանում են ձախից աջ, մինչդեռ մետաղական հատկությունները, համապատասխանաբար, թուլանում են այս ուղղությամբ։
Հիմնական հիդրօքսիդներ
Նեղ իմաստով այս տեսակը կոչվում է հիմք, քանի որ OH անիոնը բաժանվում է իր տարանջատման ժամանակ: Այս միացություններից ամենահայտնին ալկալիներն են, օրինակ՝
- Խամրած կրաքար Ca(OH)2 օգտագործվում է սպիտակեցման սենյակներում, կաշվի դաբաղում, հակասնկային հեղուկների, շաղախների և բետոնի պատրաստման, փափկեցնող ջրի, շաքարի, սպիտակեցնողի և պարարտանյութերի արտադրության մեջ, այրման համար: նատրիումի և կալիումի կարբոնատներ, թթվային լուծույթների չեզոքացում, ածխաթթու գազի հայտնաբերում, ախտահանում, հողի դիմադրողականության նվազեցում, որպես սննդային հավելում։
- KOH կաուստիկ պոտաշ, որն օգտագործվում է լուսանկարչության, նավթի վերամշակման, սննդի, թղթի և մետալուրգիական արդյունաբերության մեջ, ինչպես նաև ալկալային մարտկոց, թթվային չեզոքացուցիչ, կատալիզատոր, գազի մաքրիչ, pH կարգավորիչ, էլեկտրոլիտ,Լվացող միջոցների, հորատող հեղուկների, ներկերի, պարարտանյութերի, պոտաշի օրգանական և անօրգանական նյութերի, թունաքիմիկատների, գորտնուկների, օճառների, սինթետիկ կաուչուկի բուժման համար նախատեսված դեղագործական պատրաստուկների բաղադրիչ։
- Կաուստիկ սոդա NaOH, որն անհրաժեշտ է ցելյուլոզայի և թղթի արդյունաբերության համար, ճարպերի սապոնացում լվացող միջոցների արտադրության մեջ, թթվի չեզոքացում, կենսադիզելի արտադրություն, խցանումների լուծարում, թունավոր նյութերի գազազերծում, բամբակի և բրդի վերամշակում, կաղապարների լվացում, սննդի արտադրություն, կոսմետոլոգիա, լուսանկարչություն.
Հիմնական հիդրօքսիդներն առաջանում են համապատասխան մետաղների օքսիդների ջրի հետ փոխազդեցության արդյունքում՝ ճնշող մեծամասնությունում +1 կամ +2 օքսիդացման աստիճանով։ Դրանք ներառում են ալկալային, հողալկալային և անցումային տարրեր։
Բացի այդ, հիմքերը կարելի է ձեռք բերել հետևյալ եղանակներով՝
- ալկալիի փոխազդեցությունը ցածր ակտիվ մետաղի աղի հետ;
- հակազդեցություն ալկալային կամ հողալկալիական տարրի և ջրի միջև;
- աղի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզով:
Թթվային և հիմնային հիդրօքսիդները փոխազդում են միմյանց հետ՝ առաջացնելով աղ և ջուր: Այս ռեակցիան կոչվում է չեզոքացում և մեծ նշանակություն ունի տիտրաչափական վերլուծության համար։ Բացի այդ, այն օգտագործվում է առօրյա կյանքում: Երբ թթուն թափվում է, վտանգավոր ռեագենտը կարելի է չեզոքացնել սոդայով, իսկ քացախն օգտագործում են ալկալիների համար։
Բացի այդ, հիմնական հիդրօքսիդները լուծույթում տարանջատման ժամանակ փոխում են իոնային հավասարակշռությունը, որն արտահայտվում է ցուցիչների գույների փոփոխությամբ և մտնում փոխանակման ռեակցիաների մեջ։
Տաքացնելիս չլուծվող միացությունները քայքայվում են օքսիդի և ջրի, իսկ ալկալիները հալվում են։ Հիմնական հիդրօքսիդը և թթվային օքսիդը կազմում են աղ:
Ամֆոտերային հիդրօքսիդներ
Որոշ տարրեր, կախված պայմաններից, դրսևորում են հիմնային կամ թթվային հատկություններ: Դրանց վրա հիմնված հիդրօքսիդները կոչվում են ամֆոտեր։ Դրանք հեշտ է նույնականացնել բաղադրության մեջ ներառված մետաղով, որն ունի +3, +4 օքսիդացման աստիճան։ Օրինակ՝ սպիտակ դոնդողանման նյութ՝ ալյումինի հիդրօքսիդ Al(OH)3, որն օգտագործվում է ջրի մաքրման մեջ՝ շնորհիվ իր բարձր կլանող կարողության, պատվաստանյութերի արտադրության մեջ՝ որպես իմունային պատասխանը ուժեղացնող նյութ։, բժշկության մեջ՝ ստամոքս-աղիքային տրակտի թթվակախյալ հիվանդությունների բուժման համար։ Այն նաև հաճախ ընդգրկվում է բոցավառվող պլաստմասսաների մեջ և հանդես է գալիս որպես կատալիզատորների կրող:
Բայց կան բացառություններ, երբ տարրի օքսիդացման աստիճանի արժեքը +2 է։ Սա բնորոշ է բերիլիումի, անագի, կապարի և ցինկի համար։ Վերջին մետաղի հիդրօքսիդ Zn(OH)2 լայնորեն օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ, հիմնականում տարբեր միացությունների սինթեզի համար:
Դուք կարող եք ստանալ ամֆոտերային հիդրօքսիդ՝ փոխազդելով անցումային մետաղի աղի լուծույթը նոսր ալկալիով:
Ամֆոտերային հիդրօքսիդը և թթվային օքսիդը, ալկալը կամ թթուն փոխազդեցության ժամանակ աղ են կազմում: Ջեռուցման հիդրօքսիդը հանգեցնում է դրա տարրալուծմանը ջրի և մետահիդրօքսիդի, որը հետագա տաքացման դեպքում վերածվում է օքսիդի։
Ամֆոտերիկ ևթթվային հիդրօքսիդները նույն կերպ են վարվում ալկալային միջավայրում: Թթուների հետ փոխազդեցության ժամանակ ամֆոտերային հիդրօքսիդները գործում են որպես հիմքեր։
Թթվային հիդրօքսիդներ
Այս տեսակը բնութագրվում է տարրի առկայությամբ +4-ից +7 օքսիդացման վիճակում։ Լուծման մեջ նրանք կարողանում են նվիրաբերել ջրածնի կատիոն կամ ընդունել էլեկտրոնային զույգ և ձևավորել կովալենտային կապ։ Ամենից հաճախ դրանք ունենում են հեղուկի ագրեգացման վիճակ, սակայն դրանց մեջ կան նաև պինդ նյութեր։
ձևավորում է հիդրօքսիդ թթվային օքսիդ, որը կարող է աղ առաջացնել և պարունակում է ոչ մետաղ կամ անցումային մետաղ: Օքսիդը ստացվում է ոչ մետաղի օքսիդացման, թթվի կամ աղի քայքայման արդյունքում։
Հիդրօքսիդների թթվային հատկությունները դրսևորվում են ցուցիչները գունավորելու, ջրածնի էվոլյուցիայի հետ ակտիվ մետաղները լուծելու, հիմքերի և հիմնական օքսիդների հետ փոխազդելու ունակությամբ: Նրանց տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ մասնակցությունը ռեդոքս ռեակցիաներին: Քիմիական գործընթացի ընթացքում նրանք իրենց վրա կցում են բացասական լիցքավորված տարրական մասնիկներ։ Որպես էլեկտրոն ընդունող գործելու ունակությունը թուլանում է նոսրացման և աղերի վերածվելու արդյունքում:
Այսպիսով կարելի է տարբերակել հիդրօքսիդների ոչ միայն թթու-հիմնային հատկությունները, այլև օքսիդացնող հատկությունները։
Ազոտական թթու
HNO3 համարվում է ուժեղ միաբազային թթու: Այն շատ թունավոր է, մաշկի վրա թողնում է խոցեր՝ մաշկի դեղնավուն երանգով, իսկ նրա գոլորշիներն ակնթարթորեն գրգռում են շնչառական լորձաթաղանթը։ Հին անունը թունդ օղի է։ Այն վերաբերում է թթվային հիդրօքսիդներին՝ ջրային լուծույթներումամբողջությամբ տարանջատվում է իոնների: Արտաքնապես այն կարծես անգույն հեղուկ լինի, որը ծխում է օդում: Խտացված ջրային լուծույթը համարվում է նյութի 60-70%-ը, իսկ եթե պարունակությունը գերազանցում է 95%-ը, կոչվում է գոլորշիացնող ազոտաթթու:
Որքան բարձր է կոնցենտրացիան, այնքան ավելի մուգ է հայտնվում հեղուկը: Այն կարող է ունենալ նույնիսկ շագանակագույն երանգ՝ օքսիդի, թթվածնի և ջրի քայքայվելու պատճառով լույսի ներքո կամ թեթև տաքացմամբ, ուստի այն պետք է պահել մուգ ապակե տարայի մեջ զով տեղում։
Թթվային հիդրօքսիդի քիմիական հատկություններն այնպիսին են, որ այն կարելի է թորել առանց քայքայվելու միայն նվազեցված ճնշման ներքո: Բոլոր մետաղները արձագանքում են դրա հետ, բացի ոսկուց, պլատինի խմբի որոշ ներկայացուցիչներ և տանտալից, սակայն վերջնական արդյունքը կախված է թթվի կոնցենտրացիայից։
Օրինակ, 60% նյութը, երբ փոխազդում է ցինկի հետ, տալիս է ազոտի երկօքսիդ՝ որպես գերակշռող կողմնակի արտադրանք, 30%՝ մոնօքսիդ, 20%՝ դիազոտի օքսիդ (ծիծաղի գազ): Նույնիսկ ավելի ցածր կոնցենտրացիաները՝ 10% և 3%, տալիս են պարզ նյութ ազոտ՝ համապատասխանաբար գազի և ամոնիումի նիտրատի տեսքով: Այսպիսով, թթվից կարելի է ստանալ տարբեր նիտրոմիացություններ։ Ինչպես երևում է օրինակից, որքան ցածր է կոնցենտրացիան, այնքան խորանում է ազոտի կրճատումը։ Դրա վրա ազդում է նաև մետաղի ակտիվությունը։
Նյութը կարող է լուծարել ոսկին կամ պլատինը միայն ջրային ռեգիայի բաղադրության մեջ՝ երեք մասի աղաթթվի և մեկ ազոտական թթվի խառնուրդ: Ապակին և PTFE-ն դիմացկուն են դրան:
Բացի մետաղներից նյութը փոխազդում էհիմնային և ամֆոտերային օքսիդներ, հիմքեր, թույլ թթուներ։ Բոլոր դեպքերում արդյունքը աղեր են, ոչ մետաղներով՝ թթուներ։ Ոչ բոլոր ռեակցիաներն են տեղի ունենում անվտանգ, օրինակ՝ ամինները և տորպենտինը ինքնաբուխ բռնկվում են կոնցենտրացված վիճակում հիդրօքսիդի հետ շփվելիս:
Աղերը կոչվում են նիտրատներ: Երբ տաքանում են, դրանք քայքայվում են կամ ցուցաբերում օքսիդացնող հատկություն։ Գործնականում դրանք օգտագործվում են որպես պարարտանյութ: Բնության մեջ դրանք գործնականում չեն հանդիպում բարձր լուծելիության պատճառով, հետևաբար բոլոր աղերը, բացի կալիումից և նատրիումից, ստացվում են արհեստական ճանապարհով։
Թթուն ինքնին ստացվում է սինթեզված ամոնիակից և, անհրաժեշտության դեպքում, խտացվում է մի քանի եղանակով.
- հավասարակշռության փոփոխություն՝ ճնշումը մեծացնելով;
- ծծմբաթթվի ներկայությամբ տաքացնելով;
- թորում.
Այնուհետև այն օգտագործվում է հանքային պարարտանյութերի, ներկերի և դեղամիջոցների արտադրության, ռազմական արդյունաբերության, մոլբերտային գրաֆիկայի, ոսկերչական իրերի, օրգանական սինթեզի արտադրության մեջ: Երբեմն նոսր թթուն օգտագործվում է լուսանկարչության մեջ՝ ներկող լուծույթները թթվացնելու համար:
Ծծմբաթթու
Н2SO4-ը ուժեղ երկհիմնաթթու է: Կարծես անգույն ծանր յուղոտ հեղուկ է, առանց հոտի։ Հնացած անվանումն է՝ վիտրիոլ (ջրային լուծույթ) կամ վիտրիոլի յուղ (ծծմբի երկօքսիդի հետ խառնուրդ)։ Այս անունը տրվել է այն պատճառով, որ 19-րդ դարի սկզբին վիտրիոլի գործարաններում ծծումբ էին արտադրվում։ Ի հարգանք ավանդույթի, սուլֆատ հիդրատները մինչ օրս կոչվում են վիտրիոլ:
Թթվի արտադրությունը հաստատված է արդյունաբերական մասշտաբով ևկազմում է տարեկան մոտ 200 մլն տոննա։ Ստացվում է ծծմբի երկօքսիդը թթվածնով կամ ազոտի երկօքսիդով ջրի առկայությամբ օքսիդացնելուց կամ ջրածնի սուլֆիդը պղնձի, արծաթի, կապարի կամ սնդիկի սուլֆատի հետ փոխազդելու միջոցով։ Ստացված խտացված նյութը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է. այն հեռացնում է հալոգենները համապատասխան թթուներից, ածխածինը և ծծումբը վերածում է թթվային օքսիդների։ Այնուհետև հիդրօքսիդը վերածվում է ծծմբի երկօքսիդի, ջրածնի սուլֆիդի կամ ծծմբի: Նոսրացած թթուն սովորաբար օքսիդացնող հատկություն չի ցուցաբերում և ձևավորում է միջին և թթվային աղեր կամ էսթերներ։
Նյութը կարող է հայտնաբերվել և նույնականացվել բարիումի լուծվող աղերի հետ ռեակցիայի միջոցով, որի արդյունքում առաջանում է սուլֆատի սպիտակ նստվածք։
Թթուն հետագայում օգտագործվում է հանքաքարերի վերամշակման, հանքային պարարտանյութերի, քիմիական մանրաթելերի, ներկերի, ծխի և պայթուցիկ նյութերի արտադրության մեջ, տարբեր արդյունաբերություններում, օրգանական սինթեզում, որպես էլեկտրոլիտ, հանքային աղեր ստանալու համար:
Բայց օգտագործումը հղի է որոշակի վտանգներով: Քայքայիչ նյութը մաշկի կամ լորձաթաղանթների հետ շփման ժամանակ քիմիական այրվածքներ է առաջացնում: Ներշնչելիս սկզբում առաջանում է հազ, իսկ հետո՝ կոկորդի, շնչափողի և բրոնխների բորբոքային հիվանդություններ։ Առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան՝ 1 մգ/խմ-ի գերազանցումը մահացու է։
Ծծմբաթթվի գոլորշիներին կարող եք հանդիպել ոչ միայն մասնագիտացված արդյունաբերություններում, այլև քաղաքի մթնոլորտում։ Դա տեղի է ունենում, երբ քիմիական և մետալուրգիականձեռնարկություններն արտանետում են ծծմբի օքսիդներ, որոնք այնուհետև ընկնում են թթվային անձրևի տեսքով։
Այս բոլոր վտանգները հանգեցրել են նրան, որ 45%-ից ավելի զանգվածային կոնցենտրացիա պարունակող ծծմբաթթվի շրջանառությունը Ռուսաստանում սահմանափակ է։
Ծծմբաթթու
Н2SO3 - ավելի թույլ թթու, քան ծծմբաթթուն: Նրա բանաձևը տարբերվում է միայն մեկ թթվածնի ատոմով, բայց դա այն դարձնում է անկայուն: Այն ազատ վիճակում չի մեկուսացվել, գոյություն ունի միայն նոսր ջրային լուծույթներում։ Նրանց կարելի է ճանաչել հատուկ սուր հոտով, որը հիշեցնում է այրված լուցկի: Իսկ սուլֆիտի իոնի առկայությունը հաստատելու համար՝ կալիումի պերմանգանատի հետ ռեակցիայի միջոցով, որի արդյունքում կարմիր-մանուշակագույն լուծույթը դառնում է անգույն։
Նյութը տարբեր պայմաններում կարող է հանդես գալ որպես վերականգնող և օքսիդացնող նյութ, առաջացնել թթվային և միջին աղեր: Օգտագործվում է սննդամթերքի պահպանման, փայտից ցելյուլոզ ստանալու, ինչպես նաև բրդի, մետաքսի և այլ նյութերի նուրբ սպիտակեցման համար։
Օրթոֆոսֆորական թթու
H3PO4-ը միջին ուժգնության թթու է, որը նման է անգույն բյուրեղների: Օրթոֆոսֆորական թթուն կոչվում է նաև ջրի մեջ այս բյուրեղների 85% լուծույթ: Այն հայտնվում է որպես առանց հոտի, օշարակային հեղուկ, որը հակված է հիպոթերմային: Ցելսիուսի 210 աստիճանից բարձր տաքացումը հանգեցնում է նրան, որ այն վերածվում է պիրոֆոսֆորաթթվի:
Ֆոսֆորաթթուն լավ լուծվում է ջրի մեջ, չեզոքանում է ալկալիների և ամոնիակի հիդրատի հետ, փոխազդում է մետաղների հետ,առաջացնում է պոլիմերային միացություններ։
Դուք կարող եք նյութը ստանալ տարբեր ձևերով.
- լուծել կարմիր ֆոսֆորը ջրի մեջ ճնշման տակ, 700-900 աստիճան ջերմաստիճանում, օգտագործելով պլատին, պղինձ, տիտան կամ ցիրկոնիում;
- եռացնել կարմիր ֆոսֆորը խտացված ազոտաթթվի մեջ;
- ֆոսֆինին տաք խտացված ազոտական թթու ավելացնելով;
- ֆոսֆինային թթվածնի օքսիդացում 150 աստիճանում;
- տետրաֆոսֆորի դեկաոօքսիդի բացահայտում 0 աստիճան ջերմաստիճանում, այնուհետև աստիճանաբար բարձրացնելով մինչև 20 աստիճան և սահուն անցում դեպի եռման (ջուրը անհրաժեշտ է բոլոր փուլերում);
- պենտաքլորիդի կամ ֆոսֆորի տրիքլորիդ օքսիդի լուծարումը ջրում։
Ստացված արտադրանքի օգտագործումը լայն է։ Նրա օգնությամբ մակերևութային լարվածությունը նվազում է և օքսիդները հանվում են զոդման նախապատրաստվող մակերևույթներից, մետաղները մաքրվում են ժանգից և դրանց մակերեսի վրա ստեղծվում է պաշտպանիչ թաղանթ, որը կանխում է հետագա կոռոզիան: Բացի այդ, օրթոֆոսֆորական թթուն օգտագործվում է արդյունաբերական սառցարաններում և մոլեկուլային կենսաբանության հետազոտությունների համար:
Նաև միացությունը ավիացիոն հիդրավլիկ հեղուկների, սննդային հավելումների և թթվայնության կարգավորիչների մի մասն է: Օգտագործվում է անասնաբուծության մեջ՝ ջրաքիսներում միզաքարային հիվանդությունների կանխարգելման և ատամնաբուժության մեջ՝ նախքան լցոնումը մանիպուլյացիաների համար։
Պիրոֆոսֆորական թթու
H4R2O7 - թթու, որը բնութագրվում է որպես ուժեղ առաջինում բեմը և թույլ ուրիշների մեջ: Նա հալվում է առանցտարրալուծում, քանի որ այս գործընթացը պահանջում է ջեռուցում վակուումում կամ ուժեղ թթուների առկայություն: Այն չեզոքացվում է ալկալիներով և փոխազդում է ջրածնի պերօքսիդի հետ։ Ստացեք այն հետևյալ եղանակներից մեկով.
- տետրաֆոսֆորի դեկաօքսիդի քայքայումը ջրի մեջ զրոյական ջերմաստիճանում և այնուհետև տաքացնելով մինչև 20 աստիճան;
- ֆոսֆորաթթուն տաքացնելով մինչև 150 աստիճան;
- խտացված ֆոսֆորական թթվի ռեակցիա տետրաֆոսֆորի դեկաօքսիդի հետ 80-100 աստիճան ջերմաստիճանում:
Օգտագործվում է հիմնականում պարարտանյութերի արտադրության համար։
Սրանցից բացի, կան թթվային հիդրօքսիդների շատ այլ ներկայացուցիչներ: Նրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատկություններն ու առանձնահատկությունները, բայց ընդհանուր առմամբ, օքսիդների և հիդրօքսիդների թթվային հատկությունները կայանում են նրանում, որ նրանք կարող են պառակտել ջրածինը, քայքայվել, փոխազդել ալկալիների, աղերի և մետաղների հետ:
