A savas hidroxidok az –OH hidroxilcsoport és fém vagy nemfém szervetlen vegyületei, amelyek oxidációs állapota +5, +6. Egy másik név az oxigéntartalmú szervetlen savak. Jellemzőjük a proton eltávolítása a disszociáció során.
A hidroxidok osztályozása
A hidroxidokat hidroxidoknak és vodoxidoknak is nevezik. Szinte minden kémiai elem rendelkezik ilyenekkel, némelyik széles körben elterjedt a természetben, például a hidrargillit és brucit ásványok alumínium-, illetve magnézium-hidroxidok.
A következő típusú hidroxidok különböztethetők meg:
- alap;
- amfoterikus;
- sav.
A besorolás azon alapul, hogy a hidroxidot alkotó oxid bázikus, savas vagy amfoter.
Általános tulajdonságok
A legérdekesebbek az oxidok és hidroxidok sav-bázis tulajdonságai, mivel ezektől függ a reakciók lehetősége. Az, hogy a hidroxid savas, bázikus vagy amfoter tulajdonságokat mutat, az oxigén, hidrogén és az elem közötti kötés erősségétől függ.
Az ionerősség hatással vanA potenciál növekedésével a hidroxidok bázikus tulajdonságai gyengülnek, a hidroxidok savas tulajdonságai pedig nőnek.
Magasabb hidroxidok
A magasabb hidroxidok olyan vegyületek, amelyekben az alkotóelem a legmagasabb oxidációs állapotban van. Ezek az osztály összes típusa közé tartoznak. Bázisra példa a magnézium-hidroxid. Az alumínium-hidroxid amfoter, míg a perklórsav a savas hidroxidok közé sorolható.
Ezen anyagok jellemzőinek változása az alkotóelemtől függően D. I. Mengyelejev periodikus rendszere szerint nyomon követhető. A magasabb hidroxidok savas tulajdonságai balról jobbra nőnek, míg a fémes tulajdonságok gyengülnek ebbe az irányba.
Bázikus hidroxidok
Szűk értelemben ezt a típust bázisnak nevezzük, mivel az OH-anion a disszociációja során leszakad. Ezek közül a vegyületek közül a leghíresebbek a lúgok, például:
- Oltatott mész Ca(OH)2 helyiségek meszeléséhez, bőr cserzéséhez, gombaellenes folyadékok, habarcsok és beton készítéséhez, vízlágyításhoz, cukor, fehérítő és műtrágya előállításához, a kausztifikációhoz nátrium- és kálium-karbonátok, savas oldatok semlegesítése, szén-dioxid kimutatása, fertőtlenítés, talajellenállás csökkentése, élelmiszer-adalékanyagként.
- KOH maró hamuzsír, amelyet fényképezésben, olajfinomításban, élelmiszer-, papír- és kohászati iparban használnak, valamint alkáli elemet, savsemlegesítőt, katalizátort, gáztisztítót, pH-szabályozót, elektrolitot,tisztítószerek, fúrófolyadékok, színezékek, műtrágyák, hamuzsír szerves és szervetlen anyagok, peszticidek, szemölcsök kezelésére szolgáló gyógyszerészeti készítmények, szappanok, szintetikus gumi összetevője.
- Nátriumlúg NaOH, cellulóz- és papíriparhoz szükséges, zsírok elszappanosítása mosószerek gyártásánál, savsemlegesítés, biodízel gyártás, dugulásoldás, mérgező anyagok gáztalanítása, pamut- és gyapjúfeldolgozás, formamosás, élelmiszergyártás, kozmetológia, fotózás.
Bázikus hidroxidok keletkeznek a megfelelő fém-oxidok vízzel való kölcsönhatása következtében, az esetek túlnyomó többségében +1 vagy +2 oxidációs állapotúak. Ide tartoznak az alkáli-, alkáliföldfém- és átmeneti elemek.
Ezen túlmenően az alapok a következő módokon szerezhetők be:
- lúg kölcsönhatása egy alacsony aktivitású fém sójával;
- alkáli vagy alkáliföldfém elem és víz közötti reakció;
- vizes sóoldat elektrolízisével.
A savas és bázikus hidroxidok kölcsönhatásba lépnek egymással, és sót és vizet képeznek. Ezt a reakciót közömbösítésnek nevezik, és nagy jelentősége van a titrimetriás elemzésben. Ezenkívül a mindennapi életben is használják. Ha sav kiömlik, a veszélyes reagens szódával semlegesíthető, lúghoz pedig ecetet használnak.
Ezenkívül a bázikus hidroxidok az oldatban történő disszociáció során eltolják az ionegyensúlyt, ami az indikátorok színének változásában nyilvánul meg, és cserereakciókba lépnek.
Hevítéskor az oldhatatlan vegyületek oxiddá és vízzé bomlanak, a lúgok pedig megolvadnak. Egy bázikus hidroxid és egy savas oxid sót képez.
Amfoter hidroxidok
Egyes elemek a körülményektől függően bázikus vagy savas tulajdonságokat mutatnak. Az ezeken alapuló hidroxidokat amfoternek nevezik. Könnyen azonosíthatók a készítményben lévő fémről, amelynek oxidációs állapota +3, +4. Például egy fehér kocsonyás anyag - alumínium-hidroxid Al(OH)3, amelyet nagy adszorbeáló képessége miatt víztisztításban használnak, vakcinák gyártásában, mint immunválaszt fokozó anyag., a gyógyászatban gyomor-bél traktus savfüggő betegségek kezelésére. Gyakran beépítik égésgátló műanyagokba is, és katalizátorok hordozójaként szolgál.
De vannak kivételek, amikor az elem oxidációs állapotának értéke +2. Ez jellemző a berilliumra, ónra, ólomra és cinkre. A Zn(OH)2 utolsó fém hidroxidját széles körben használják a vegyiparban, elsősorban különféle vegyületek szintézisére.
Amfoter-hidroxidot kaphat, ha átmeneti fémsó oldatát híg lúggal reagáltatja.
Amfoter hidroxid és sav-oxid, lúg vagy sav kölcsönhatás közben sót képeznek. A hidroxid hevítése vízzé és metahidroxiddá bomlásához vezet, amely további melegítés hatására oxiddá alakul.
Amfoter ésa savas hidroxidok ugyanúgy viselkednek lúgos közegben. Amikor savakkal kölcsönhatásba lépnek, az amfoter hidroxidok bázisként hatnak.
Sav-hidroxidok
Ezt a típust egy +4 és +7 közötti oxidációs állapotú elem jelenléte jellemzi. Oldatban képesek hidrogénkationt adományozni vagy elektronpárt elfogadni és kovalens kötést kialakítani. Leggyakrabban folyékony halmazállapotúak, de vannak köztük szilárd anyagok is.
Hidroxid savas oxidot képez, amely sóképzésre képes, és nemfémet vagy átmenetifémet tartalmaz. Az oxid egy nem fém oxidációja, egy sav vagy egy só bomlása eredményeként keletkezik.
A hidroxidok savas tulajdonságai abban nyilvánulnak meg, hogy képesek színezni az indikátorokat, hidrogénfejlődéssel feloldják az aktív fémeket, reagálnak bázisokkal és bázikus oxidokkal. Megkülönböztető jellemzőjük a redox reakciókban való részvétel. A kémiai folyamat során negatív töltésű elemi részecskéket kötnek magukhoz. Az elektronakceptor szerepét a hígítás és a sókká alakítás gyengíti.
Így nem csak a hidroxidok sav-bázis tulajdonságait lehet megkülönböztetni, hanem az oxidáló tulajdonságokat is.
Salétromsav
A
HNO3 erős egybázisú savnak számít. Nagyon mérgező, fekélyeket hagy a bőrön, a bőr sárgás elszíneződésével, gőzei azonnal irritálják a légúti nyálkahártyát. A régi név erős vodka. Savas hidroxidok, vizes oldatokbanteljesen disszociál ionokká. Kívülről úgy néz ki, mint egy színtelen folyadék, amely a levegőben füstölög. Tömény vizes oldatnak tekintjük az anyag 60-70%-át, és ha a tartalom meghaladja a 95%-ot, azt füstölgő salétromsavnak nevezik.
Minél magasabb a koncentráció, annál sötétebbnek tűnik a folyadék. Fény hatására vagy enyhe melegítés hatására oxiddá, oxigénné és vízzé bomlása miatt akár barna színű is lehet, ezért sötét üvegedényben, hűvös helyen kell tárolni.
A savas hidroxid kémiai tulajdonságai olyanok, hogy csak csökkentett nyomáson bomlás nélkül desztillálható. Minden fém reagál vele, kivéve az aranyat, a platinacsoport néhány képviselőjét és a tantált, de a végtermék a sav koncentrációjától függ.
Például egy 60%-os anyag cinkkel való kölcsönhatása során nitrogén-dioxidot ad túlnyomórészt melléktermékként, 30%-ban -monoxidot, 20%-ban - dinitrogén-oxidot (nevetőgázt). Még alacsonyabb, 10%-os és 3%-os koncentrációk is egyszerű anyagot adnak nitrogénnek gáz, illetve ammónium-nitrát formájában. Így a savból különféle nitrovegyületek nyerhetők. Amint a példából látható, minél alacsonyabb a koncentráció, annál mélyebb a nitrogén redukciója. A fém aktivitása is befolyásolja ezt.
Egy anyag csak az aqua regia összetételében képes feloldani az aranyat vagy a platinát - három rész sósav és egy salétromsav keveréke. Az üveg és a PTFE ellenáll neki.
A fémeken kívül az anyag reakcióba lépbázikus és amfoter oxidok, bázisok, gyenge savak. Az eredmény minden esetben sók, nem fémekkel - savakkal. Nem minden reakció megy végbe biztonságosan, például az aminok és a terpentin spontán meggyulladnak, ha koncentrált állapotban érintkeznek hidroxiddal.
A sókat nitrátoknak nevezik. Melegítéskor lebomlanak vagy oxidáló tulajdonságokat mutatnak. A gyakorlatban műtrágyaként használják őket. A természetben a nagy oldhatóság miatt gyakorlatilag nem fordulnak elő, ezért a kálium és a nátrium kivételével minden sót mesterségesen nyernek.
Magát a savat szintetizált ammóniából nyerik, és ha szükséges, többféleképpen koncentrálják:
- egyensúly eltolása a nyomás növelésével;
- kénsav jelenlétében történő melegítéssel;
- lepárlás.
Továbbá ásványi műtrágyák, színezékek és gyógyszerek gyártásában, hadiiparban, festőállványgrafikában, ékszerekben, szerves szintézisben használják. Alkalmanként híg savat használnak a fotózásban a színező oldatok savanyítására.
Kénsav
Н2SO4 egy erős kétbázisú sav. Színtelen, nehéz olajos folyadéknak tűnik, szagtalan. Az elavult név vitriol (vizes oldat) vagy vitriololaj (kén-dioxid keveréke). Ezt az elnevezést azért kapta, mert a 19. század elején vitriolgyárakban ként termeltek. A hagyományok előtt tisztelegve a szulfáthidrátokat a mai napig vitriolnak nevezik.
A savgyártást ipari méretekben ésévi 200 millió tonna. Úgy nyerik, hogy a kén-dioxidot oxigénnel vagy nitrogén-dioxiddal oxidálják víz jelenlétében, vagy hidrogén-szulfidot rézzel, ezüsttel, ólommal vagy higany-szulfáttal reagáltatnak. A keletkező koncentrált anyag erős oxidálószer: kiszorítja a megfelelő savakból a halogéneket, a szenet és a ként savas oxidokká alakítja. A hidroxidot ezután kén-dioxiddá, hidrogén-szulfiddá vagy kénné redukálják. A híg sav általában nem mutat oxidáló tulajdonságokat, és közepes és savas sókat vagy észtereket képez.
Az anyag kimutatható és azonosítható oldható báriumsókkal való reakcióval, melynek eredményeként fehér szulfátcsapadék válik ki.
A savat tovább használják ércek feldolgozásában, ásványi műtrágyák, vegyi rostok, színezékek, füst és robbanóanyagok előállításában, különböző iparágakban, szerves szintézisben, elektrolitként ásványi sók előállítására.
De a használat tele van bizonyos veszélyekkel. A maró hatású anyag bőrrel vagy nyálkahártyával érintkezve vegyi égési sérülést okoz. Belélegzéskor először köhögés jelenik meg, majd a gége, a légcső és a hörgők gyulladásos betegségei. A megengedett legnagyobb, köbméterenkénti 1 mg-os koncentráció túllépése halálos.
Nemcsak a speciális iparágakban találkozhat kénsavgőzökkel, hanem a város légkörében is. Ez akkor történik, ha kémiai és kohászatia vállalkozások kén-oxidokat bocsátanak ki, amelyek aztán savas esőként hullanak.
Mindezek a veszélyek oda vezettek, hogy a 45%-nál nagyobb tömegkoncentrációt tartalmazó kénsav keringése Oroszországban korlátozott.
Kénsav
Н2SO3 - gyengébb sav, mint a kénsav. Képletében csak egy oxigénatom különbözik, de ez instabillá teszi. Szabad állapotban nem izolálták, csak híg vizes oldatokban létezik. Azonosítani lehet őket egy sajátos csípős szagról, amely egy megégett gyufára emlékeztet. És a szulfition jelenlétének megerősítésére - kálium-permanganáttal való reakcióval, amelynek eredményeként a vörös-lila oldat színtelenné válik.
Egy anyag különböző körülmények között redukálószerként és oxidálószerként működhet, savas és közepes sókat képezhet. Élelmiszerek tartósítására, cellulóz fából történő előállítására, valamint gyapjú, selyem és egyéb anyagok finom fehérítésére használják.
Ortofoszforsav
A
H3PO4 egy közepes erősségű sav, amely színtelen kristályoknak tűnik. Az ortofoszforsavat ezen kristályok 85%-os vizes oldatának is nevezik. Szagtalan, szirupos folyadéknak tűnik, amely hajlamos hipotermiára. 210 Celsius fok fölé melegítve pirofoszforsavvá alakul.
A foszforsav jól oldódik vízben, semlegesít lúgokkal és ammónia-hidráttal, reagál fémekkel,polimer vegyületeket képez.
Az anyagot többféleképpen is beszerezheti:
- vörös foszfor feloldása vízben nyomás alatt, 700-900 fokos hőmérsékleten, platina, réz, titán vagy cirkónium felhasználásával;
- vörös foszfor forralása tömény salétromsavban;
- forró tömény salétromsav foszfinhoz való hozzáadásával;
- foszfin-oxigén oxidációja 150 fokon;
- tetrafoszfor-dekaooxidot 0 fokos hőmérsékletnek teszünk ki, majd fokozatosan 20 fokra emeljük, és zökkenőmentesen forraljuk át (víz szükséges minden szakaszban);
- pentaklorid vagy foszfor-triklorid-oxid feloldása vízben.
A kapott termék széles körben használható fel. Segítségével csökkentik a felületi feszültséget és eltávolítják a forrasztásra előkészített felületekről az oxidokat, a fémeket megtisztítják a rozsdától és felületükön védőréteget képeznek, amely megakadályozza a további korróziót. Ezenkívül az ortofoszforsavat ipari fagyasztókban és a molekuláris biológiai kutatásokban használják.
Ezenkívül a vegyület a repülési hidraulika folyadékok, élelmiszer-adalékanyagok és savasságszabályozók részét képezi. Az állattenyésztésben a nercek húgyhólyag-gyulladásának megelőzésére, a fogászatban pedig a tömés előtti manipulációkra használják.
Pirofoszforsav
H4R2O7 - az elsőben erősnek jellemezhető sav színpadi és gyenge másokban. Elolvad anélkülbomlás, mivel ez a folyamat vákuumban történő melegítést vagy erős savak jelenlétét igényel. Lúgok semlegesítik és hidrogén-peroxiddal reagál. Szerezze be a következő módok egyikén:
- tetrafoszfor-dekaoxid lebontása vízben nulla hőmérsékleten, majd 20 fokra melegítve;
- foszforsavat 150 fokra melegítve;
- tömény foszforsav reakciója tetrafoszfor-dekaoxiddal 80-100 fokon.
Főleg műtrágyagyártáshoz használják.
Ezeken kívül a savas hidroxidok sok más képviselője is létezik. Mindegyiknek megvannak a maga sajátosságai és jellemzői, de általában az oxidok és hidroxidok savas tulajdonságai abban rejlenek, hogy képesek lebontani a hidrogént, lebontani, kölcsönhatásba lépnek lúgokkal, sókkal és fémekkel.
