Các lớp chính của chất vô cơ, ngoài oxit, axit và muối, bao gồm một nhóm các hợp chất được gọi là bazơ hoặc hiđroxit. Tất cả chúng đều có một sơ đồ cấu trúc phân tử duy nhất: chúng nhất thiết phải chứa một hoặc nhiều nhóm hydroxyl được kết nối với một ion kim loại trong thành phần của nó. Các hiđroxit cơ bản có liên quan về mặt di truyền với các oxit và muối kim loại, không chỉ xác định tính chất hóa học của chúng mà còn xác định phương pháp thu được trong phòng thí nghiệm và công nghiệp.
Có một số hình thức phân loại bazơ, dựa trên cả đặc tính của kim loại là một phần của phân tử, và khả năng hòa tan trong nước của chất đó. Trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi sẽ xem xét các đặc điểm này của hydroxit, cũng như làm quen với các tính chất hóa học của chúng, dựa vào đó việc sử dụng bazơ trong công nghiệp và cuộc sống hàng ngày.
Tính chất vật lý
Tất cả các bazơ được tạo thành bởi các kim loại hoạt động hoặc điển hình đều là chất rắn có nhiệt độ nóng chảy rộng. Liên quan đến nước, chúngđược chia thành nhiều chất hòa tan - kiềm và không hòa tan trong nước. Ví dụ, các hiđroxit bazơ có chứa các nguyên tố nhóm IA là cation dễ tan trong nước và là chất điện li mạnh. Chúng có tính xà phòng khi chạm vào, ăn mòn vải, da và được gọi là chất kiềm. Khi chúng phân ly trong dung dịch, các ion OH-được phát hiện, được xác định bằng cách sử dụng các chất chỉ thị. Ví dụ, phenolphtalein không màu trở nên đỏ thẫm trong môi trường kiềm. Cả hai dung dịch và sự nóng chảy của natri, kali, bari và canxi hydroxit đều là chất điện phân; dẫn điện và được coi là chất dẫn điện thuộc loại thứ hai. Bazơ hòa tan, được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp, bao gồm khoảng 11 hợp chất, chẳng hạn như hydroxit bazơ của natri, kali, amoni, v.v.
Cấu trúc của phân tử cơ sở
Liên kết ion được hình thành giữa cation kim loại và anion của nhóm hydroxyl trong phân tử chất. Nó đủ mạnh đối với các hydroxit không tan trong nước, vì vậy các phân tử nước phân cực không thể phá hủy mạng tinh thể của một hợp chất như vậy. Kiềm là những chất bền và thực tế không tạo oxit và nước khi đun nóng. Do đó, các hydroxit cơ bản của kali và natri sôi ở nhiệt độ trên 1000 ° C, trong khi chúng không bị phân hủy. Trong công thức đồ thị của tất cả các bazơ, có thể thấy rõ rằng nguyên tử oxy của nhóm hydroxyl được liên kết bằng một liên kết cộng hóa trị với nguyên tử kim loại và liên kết kia với nguyên tử hydro. Cấu trúc của phân tử và loại liên kết hóa học không chỉ xác định vật lý mà cònvà tất cả các đặc điểm hóa học của các chất. Hãy xem xét chi tiết hơn về chúng.
Canxi và magiê và các đặc điểm tính chất của các hợp chất của chúng
Cả hai nguyên tố đều là đại diện điển hình của kim loại hoạt động và có thể tương tác với oxy và nước. Sản phẩm của phản ứng đầu tiên là một oxit bazơ. Hydroxit được hình thành là kết quả của một quá trình tỏa nhiệt, giải phóng một lượng nhiệt lớn. Bazơ canxi và magiê là những chất bột màu trắng ít hòa tan. Những tên sau đây thường được sử dụng cho các hợp chất của canxi: sữa vôi (nếu nó là huyền phù trong nước) và nước vôi. Là một hiđroxit bazơ điển hình, Ca (OH)2tương tác với các oxit, axit và bazơ lưỡng tính, chẳng hạn như nhôm và kẽm hiđroxit. Không giống như các chất kiềm chịu nhiệt điển hình, các hợp chất magiê và canxi phân hủy thành oxit và nước dưới tác động của nhiệt độ. Cả hai bazơ, đặc biệt là Ca (OH)2, đều được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp và nhu cầu sinh hoạt. Hãy xem xét ứng dụng của họ thêm.
Lĩnh vực ứng dụng của hợp chất canxi và magie
Ai cũng biết rằng việc xây dựng sử dụng một vật liệu hóa học được gọi là lông tơ hoặc vôi tôi. Nó là một cơ sở canxi. Thông thường, nó thu được bằng phản ứng của nước với oxit bazơ. Tính chất hóa học của các hiđroxit bazơ cho phép chúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành khác nhau của nền kinh tế quốc dân. Ví dụ, để làm sạch tạp chất trong sản xuấtđường thô, để có được chất tẩy trắng, trong quá trình tẩy trắng sợi bông và vải lanh. Trước khi phát minh ra chất trao đổi ion - chất trao đổi cation, bazơ canxi và magiê đã được sử dụng trong công nghệ làm mềm nước, giúp loại bỏ các hydrocacbon làm giảm chất lượng của nó. Để làm điều này, nước được đun sôi với một lượng nhỏ tro soda hoặc vôi tôi. Dung dịch magie hydroxit trong nước có thể được sử dụng như một phương thuốc cho bệnh nhân bị viêm dạ dày để giảm độ axit của dịch vị.
Tính chất của oxit và hiđroxit bazơ
Quan trọng nhất đối với các chất thuộc nhóm này là phản ứng với oxit axit, axit, bazơ lưỡng tính và muối. Điều thú vị là, các bazơ không hòa tan như hydroxit đồng, sắt hoặc niken không thể thu được bằng phản ứng trực tiếp của oxit với nước. Trong trường hợp này, phòng thí nghiệm sử dụng phản ứng giữa muối và kiềm tương ứng. Kết quả là, bazơ được tạo thành kết tủa. Ví dụ, đây là cách thu được kết tủa xanh lam của đồng hiđroxit, kết tủa xanh lục của một bazơ màu. Sau đó, chúng được làm bay hơi thành các chất bột rắn liên quan đến các hydroxit không tan trong nước. Đặc điểm nổi bật của các hợp chất này là dưới tác dụng của nhiệt độ cao, chúng bị phân hủy thành oxit tương ứng và nước, điều này không thể không nói đến kiềm. Rốt cuộc, các bazơ tan trong nước là bền nhiệt.
Khả năng điện phân
Tiếp tục nghiên cứu tính chất cơ bản của hiđroxit, chúng ta hãy đi sâu vào một đặc điểm nữa để phân biệt bazơ của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ với các hợp chất không tan trong nước. Đây là khả năng sau này không thể phân ly thành ion dưới tác dụng của dòng điện. Ngược lại, các chất nóng chảy và dung dịch hydroxit kali, natri, bari và stronti dễ bị điện phân và là chất dẫn điện thuộc loại thứ hai.
Lấy căn cứ
Nói về tính chất của loại chất vô cơ này, chúng tôi đã liệt kê một phần các phản ứng hóa học làm cơ sở cho quá trình sản xuất chúng trong điều kiện phòng thí nghiệm và công nghiệp. Phương pháp dễ tiếp cận và tiết kiệm chi phí nhất có thể được coi là sự phân hủy nhiệt của đá vôi tự nhiên, do đó vôi sống thu được. Nếu bạn thực hiện phản ứng với nước, thì nó tạo thành một hiđroxit bazơ - Ca (OH)2. Hỗn hợp chất này với cát và nước được gọi là vữa. Nó tiếp tục được sử dụng để trát tường, dán gạch và các loại công trình xây dựng khác. Alkalis cũng có thể thu được bằng cách cho các oxit tương ứng phản ứng với nước. Ví dụ: K2O + H2O=2KON. Quá trình tỏa nhiệt với việc giải phóng một lượng nhiệt lớn.
Tương tác của kiềm với oxit axit và oxit lưỡng tính
Tính chất hóa học đặc trưng của bazơ tan trong nước bao gồm khả năng tạo muối trong phản ứng với oxit chứa nguyên tử phi kim loại trong phân tử,ví dụ, chẳng hạn như carbon dioxide, lưu huỳnh đioxit hoặc oxit silic. Đặc biệt, canxi hiđroxit được dùng để làm khô các chất khí, còn natri và kali hiđroxit để thu được các muối cacbonat tương ứng. Oxit của kẽm và nhôm, liên quan đến các chất lưỡng tính, có thể tương tác với cả axit và kiềm. Trong trường hợp thứ hai, các hợp chất phức tạp có thể được hình thành, chẳng hạn như natri hydroxozincate.
Phản ứng trung hòa
Một trong những tính chất quan trọng nhất của bazơ, cả không tan trong nước và kiềm, là khả năng phản ứng với axit vô cơ hoặc hữu cơ. Phản ứng này được rút gọn thành sự tương tác giữa hai loại ion: nhóm hydro và hydroxyl. Nó dẫn đến sự hình thành các phân tử nước: HCI + KOH=KCI + H2O. Theo quan điểm của lý thuyết về sự điện ly, toàn bộ phản ứng được giảm xuống để tạo thành chất điện ly yếu, phân ly nhẹ - nước.
Trong ví dụ trên, một muối trung bình được tạo thành - kali clorua. Nếu hydroxit bazơ được sử dụng cho phản ứng với một lượng nhỏ hơn cần thiết để trung hòa hoàn toàn axit polybasic, thì khi làm bay hơi sản phẩm tạo thành, các tinh thể của muối axit được tìm thấy. Phản ứng trung hòa đóng một vai trò quan trọng trong các quá trình trao đổi chất xảy ra trong các hệ thống sống - tế bào và cho phép chúng, với sự trợ giúp của các phức hợp đệm của chính chúng, trung hòa lượng ion hydro dư thừa tích tụ trong các phản ứng phân hủy.
