Kiseli hidroksidi su neorganska jedinjenja hidroksilne grupe –OH i metala ili nemetala sa oksidacionim stanjem +5, +6. Drugi naziv su anorganske kiseline koje sadrže kiseonik. Njihova karakteristika je eliminacija protona tokom disocijacije.
Klasifikacija hidroksida
Hidroksidi se takođe nazivaju hidroksidi i vodooksidi. Imaju ih skoro svi hemijski elementi, neki su široko rasprostranjeni u prirodi, na primer, minerali hidrargilit i brucit su aluminijum i magnezijum hidroksidi, respektivno.
Razlikuju se sljedeće vrste hidroksida:
- basic;
- amphoteric;
- acid.
Klasifikacija se zasniva na tome da li je oksid koji formira hidroksid bazičan, kiseli ili amfoteričan.
Opća svojstva
Najzanimljivija su kiselinsko-bazna svojstva oksida i hidroksida, jer od njih zavisi mogućnost reakcija. Da li će hidroksid pokazati kisela, bazična ili amfoterna svojstva zavisi od jačine veze između kiseonika, vodonika i elementa.
Utječe na snagu jonapotencijal, sa povećanjem u kojem slabe osnovna svojstva hidroksida, a rastu kisela svojstva hidroksida.
Viši hidroksidi
Viši hidroksidi su jedinjenja u kojima je formirajući element u najvišem oksidacionom stanju. Ovo su među svim vrstama u klasi. Primjer baze je magnezijum hidroksid. Aluminijum hidroksid je amfoteričan, dok se perhlorna kiselina može klasifikovati kao kiseli hidroksid.
Promena karakteristika ovih supstanci u zavisnosti od elementa formiranja može se pratiti prema periodičnom sistemu D. I. Mendeljejeva. Kisela svojstva viših hidroksida rastu s lijeva na desno, dok metalna svojstva, respektivno, slabe u ovom smjeru.
Bazni hidroksidi
U užem smislu, ovaj tip se naziva baza, pošto se OH anjon odvaja tokom svoje disocijacije. Najpoznatija od ovih jedinjenja su alkalije, na primjer:
- Gašeno vapno Ca(OH)2 koristi se u sobama za krečenje, štavljenje kože, pripremanje antifungalnih tečnosti, m altera i betona, omekšavanje vode, proizvodnja šećera, izbeljivača i đubriva, kaustizacija natrijum i kalijum karbonati, neutralizacija kiselih rastvora, detekcija ugljen-dioksida, dezinfekcija, smanjenje otpornosti tla, kao dodatak hrani.
- KOH kaustična potaša koja se koristi u fotografiji, preradi nafte, prehrambenoj, papirnoj i metalurškoj industriji, kao i alkalna baterija, neutralizator kiseline, katalizator, prečistač plina, pH regulator, elektrolit,komponenta deterdženata, tekućina za bušenje, bojila, gnojiva, potaša organskih i anorganskih tvari, pesticida, farmaceutskih preparata za liječenje bradavica, sapuna, sintetičke gume.
- Kaustična soda NaOH, potrebna za celulozno-papirnu industriju, saponifikacija masti u proizvodnji deterdženata, neutralizacija kiselina, proizvodnja biodizela, rastvaranje blokada, otplinjavanje toksičnih materija, prerada pamuka i vune, pranje kalupa, proizvodnja hrane, kozmetologija, fotografija.
Bazni hidroksidi nastaju kao rezultat interakcije sa vodom odgovarajućih metalnih oksida, u velikoj većini slučajeva sa oksidacionim stanjem +1 ili +2. To uključuje alkalne, zemnoalkalne i prelazne elemente.
Pored toga, baze se mogu dobiti na sljedeće načine:
- interakcija alkalije sa soli niskoaktivnog metala;
- reakcija između alkalnog ili zemnoalkalnog elementa i vode;
- elektrolizom vodenog rastvora soli.
Kiseli i bazični hidroksidi međusobno djeluju kako bi formirali sol i vodu. Ova reakcija se naziva neutralizacija i od velike je važnosti za titrimetrijsku analizu. Osim toga, koristi se u svakodnevnom životu. Kada se prolije kiselina, opasan reagens se može neutralizirati sodom, a sirće se koristi za lužinu.
Pored toga, bazični hidroksidi pomeraju ionsku ravnotežu tokom disocijacije u rastvoru, što se manifestuje u promeni boja indikatora, i ulaze u reakcije razmene.
Kada se zagreju, nerastvorljiva jedinjenja se razlažu na oksid i vodu, a lužine se tope. Bazni hidroksid i kiseli oksid formiraju so.
Amfoterni hidroksidi
Neki elementi, u zavisnosti od uslova, pokazuju ili bazična ili kisela svojstva. Hidroksidi na njihovoj osnovi nazivaju se amfoternim. Lako ih je prepoznati po metalu uključenom u sastav, koji ima oksidacijsko stanje +3, +4. Na primjer, bijela želatinasta supstanca - aluminijum hidroksid Al(OH)3, koja se koristi u prečišćavanju vode zbog svog visokog kapaciteta adsorbovanja, u proizvodnji vakcina kao supstanca koja pojačava imuni odgovor, u medicini za liječenje bolesti gastrointestinalnog trakta zavisnih od kiseline. Takođe se često ugrađuje u plastiku otpornu na vatru i djeluje kao nosač za katalizatore.
Ali postoje izuzeci kada je vrijednost oksidacijskog stanja elementa +2. Ovo je tipično za berilijum, kalaj, olovo i cink. Hidroksid poslednjeg metala Zn(OH)2 se široko koristi u hemijskoj industriji, prvenstveno za sintezu različitih jedinjenja.
Možete dobiti amfoterni hidroksid reakcijom rastvora soli prelaznog metala sa razblaženom alkalijom.
Amfoterni hidroksid i kiseli oksid, alkalija ili kiselina formiraju so prilikom interakcije. Zagrevanje hidroksida dovodi do njegovog razlaganja na vodu i metahidroksid, koji se daljim zagrevanjem pretvara u oksid.
Amfoterično ikiseli hidroksidi se ponašaju na isti način u alkalnoj sredini. Kada su u interakciji sa kiselinama, amfoterni hidroksidi djeluju kao baze.
Kiseli hidroksidi
Ovaj tip karakteriše prisustvo elementa u oksidacionom stanju od +4 do +7. U rastvoru, oni su u stanju da doniraju vodikov kation ili prihvate elektronski par i formiraju kovalentnu vezu. Najčešće imaju agregatno stanje tečnosti, ali među njima ima i čvrstih materija.
Formira hidroksidni kiseli oksid sposoban za stvaranje soli i koji sadrži nemetal ili prelazni metal. Oksid se dobija kao rezultat oksidacije nemetala, razgradnje kiseline ili soli.
Kisela svojstva hidroksida se manifestuju u njihovoj sposobnosti da boje indikatore, rastvaraju aktivne metale sa izdvajanjem vodonika, reaguju sa bazama i bazičnim oksidima. Njihova karakteristična karakteristika je učešće u redoks reakcijama. Tokom hemijskog procesa, oni pričvršćuju negativno nabijene elementarne čestice za sebe. Sposobnost da djeluje kao akceptor elektrona je oslabljena razrjeđivanjem i pretvaranjem u soli.
Dakle, moguće je razlikovati ne samo kiselinsko-bazna svojstva hidroksida, već i ona oksidirajuća.
Azotna kiselina
HNO3 smatra se jakom jednobaznom kiselinom. Veoma je otrovan, ostavlja čireve na koži sa žutim mrljama na integumentu, a njegove pare trenutno nadražuju respiratornu sluznicu. Stari naziv je jaka votka. Odnosi se na kisele hidrokside, u vodenim rastvorimapotpuno disocira na jone. Spolja izgleda kao bezbojna tečnost koja dimi u vazduhu. Koncentrovanom vodenom otopinom smatra se 60 - 70% supstance, a ako sadržaj prelazi 95%, naziva se dimeća dušična kiselina.
Što je veća koncentracija, to je tečnost tamnija. Može imati čak i smeđu boju zbog raspadanja u oksid, kiseonik i vodu na svetlu ili uz blago zagrevanje, pa ga treba čuvati u tamnoj staklenoj posudi na hladnom mestu.
Hemijska svojstva kiselog hidroksida su takva da se može destilirati samo bez raspadanja pod sniženim pritiskom. Sa njim reaguju svi metali osim zlata, nekih predstavnika platinske grupe i tantala, ali konačni proizvod zavisi od koncentracije kiseline.
Na primjer, 60% supstance, kada je u interakciji sa cinkom, daje dušikov dioksid kao preovlađujući nusproizvod, 30% - monoksid, 20% - dizot-oksid (gas za smijeh). Još niže koncentracije od 10% i 3% daju jednostavnu tvar dušik u obliku plina i amonijum nitrata, respektivno. Tako se iz kiseline mogu dobiti različita nitro jedinjenja. Kao što se može vidjeti iz primjera, što je niža koncentracija, to je dublja redukcija dušika. Aktivnost metala također utiče na to.
Supstanca može da rastvori zlato ili platinu samo u sastavu kraljevske vode - mešavine tri dela hlorovodonične i jedne azotne kiseline. Staklo i PTFE su otporni na njega.
Pored metala, supstanca reaguje sabazični i amfoterni oksidi, baze, slabe kiseline. U svim slučajevima rezultat su soli, sa nemetalima - kiseline. Ne odvijaju se sve reakcije bezbedno, na primer, amini i terpentin se spontano zapale kada su u kontaktu sa hidroksidom u koncentrovanom stanju.
Soli se nazivaju nitrati. Kada se zagriju, oni se raspadaju ili pokazuju oksidirajuća svojstva. U praksi se koriste kao gnojiva. Praktično se ne javljaju u prirodi zbog velike rastvorljivosti, stoga se sve soli osim kalijuma i natrijuma dobijaju veštački.
Sama kiselina se dobija iz sintetizovanog amonijaka i po potrebi se koncentriše na nekoliko načina:
- promjena ravnoteže povećanjem pritiska;
- zagrevanjem u prisustvu sumporne kiseline;
- destilacija.
Dalje, koristi se u proizvodnji mineralnih đubriva, boja i lekova, vojnoj industriji, štafelajnoj grafiki, nakitu, organskoj sintezi. Povremeno se u fotografiji koristi razrijeđena kiselina za zakiseljavanje otopina za nijansiranje.
Sumporna kiselina
N2SO4 je jaka dvobazna kiselina. Izgleda kao bezbojna teška uljasta tečnost, bez mirisa. Zastarjeli naziv je vitriol (vodeni rastvor) ili ulje vitriola (mješavina sa sumpordioksidom). Ovaj naziv je dobio zbog činjenice da se početkom 19. stoljeća sumpor proizvodio u pogonima vitriola. Odajući počast tradiciji, sulfatni hidrati se i danas nazivaju vitriol.
Proizvodnja kiseline je uspostavljena u industrijskom obimu iiznosi oko 200 miliona tona godišnje. Dobiva se oksidacijom sumpordioksida kisikom ili dušikovim dioksidom u prisustvu vode, ili reakcijom sumporovodika sa bakrenim, srebrnim, olovnim ili živinim sulfatom. Dobivena koncentrirana tvar je jako oksidacijsko sredstvo: istiskuje halogene iz odgovarajućih kiselina, pretvara ugljik i sumpor u kisele okside. Hidroksid se zatim reducira u sumpor dioksid, sumporovodik ili sumpor. Razrijeđena kiselina obično ne pokazuje oksidirajuća svojstva i stvara srednje i kisele soli ili estre.
Supstanca se može detektovati i identifikovati reakcijom sa rastvorljivim solima barijuma, usled čega se taloži beli talog sulfata.
Kiselina se dalje koristi u preradi ruda, proizvodnji mineralnih đubriva, hemijskih vlakana, boja, dima i eksploziva, raznim industrijama, organskoj sintezi, kao elektrolit, za dobijanje mineralnih soli.
Ali upotreba je puna određenih opasnosti. Korozivna supstanca izaziva hemijske opekotine u kontaktu sa kožom ili sluzokožom. Prilikom udisanja prvo se javlja kašalj, a potom - upalne bolesti larinksa, dušnika i bronhija. Prekoračenje maksimalno dozvoljene koncentracije od 1 mg po kubnom metru je smrtonosno.
Možete naići na pare sumporne kiseline ne samo u specijalizovanim industrijama, već iu atmosferi grada. To se dešava kada je hemijska i metalurškapreduzeća emituju okside sumpora, koji potom padaju kao kisele kiše.
Sve ove opasnosti dovele su do činjenice da je cirkulacija sumporne kiseline koja sadrži više od 45% masene koncentracije u Rusiji ograničena.
Sumporna kiselina
N2SO3 - slabija kiselina od sumporne kiseline. Njegova formula se razlikuje samo za jedan atom kisika, ali to ga čini nestabilnim. Nije izoliran u slobodnom stanju, postoji samo u razrijeđenim vodenim otopinama. Mogu se prepoznati po specifičnom oštrom mirisu, koji podsjeća na spaljenu šibicu. I da se potvrdi prisustvo sulfitnog jona - reakcijom sa kalijum permanganatom, usled čega crveno-ljubičasti rastvor postaje bezbojan.
Supstanca pod različitim uslovima može delovati kao redukciono sredstvo i oksidaciono sredstvo, formirajući kisele i srednje soli. Koristi se za konzerviranje hrane, dobijanje celuloze iz drveta, kao i za delikatno beljenje vune, svile i drugih materijala.
Ortofosforna kiselina
H3PO4 je kiselina srednje jačine koja izgleda kao bezbojni kristali. Ortofosforna kiselina se naziva i 85% rastvor ovih kristala u vodi. Izgleda kao sirupasta tečnost bez mirisa koja je sklona hipotermiji. Zagrijavanje iznad 210 stepeni Celzijusa uzrokuje da se pretvori u pirofosfornu kiselinu.
Fosforna kiselina se dobro rastvara u vodi, neutrališe sa alkalijama i amonijačnim hidratom, reaguje sa metalima,formira polimerna jedinjenja.
Supstancu možete dobiti na različite načine:
- rastvaranje crvenog fosfora u vodi pod pritiskom, na temperaturi od 700-900 stepeni, korišćenjem platine, bakra, titana ili cirkonijuma;
- vrući crveni fosfor u koncentrovanoj azotnoj kiselini;
- dodavanjem vruće koncentrirane dušične kiseline fosfinu;
- oksidacija fosfin kiseonika na 150 stepeni;
- izlaganje tetrafosfor dekaooksida temperaturi od 0 stepeni, zatim postepeno povećanje na 20 stepeni i glatki prelazak na ključanje (voda je potrebna u svim fazama);
- otapanje pentaklorida ili fosfor trihlorid oksida u vodi.
Upotreba rezultirajućeg proizvoda je široka. Uz njegovu pomoć smanjuje se površinska napetost i uklanjaju se oksidi s površina koje se pripremaju za lemljenje, metali se čiste od hrđe i stvara se zaštitni film na njihovoj površini koji sprječava daljnju koroziju. Osim toga, ortofosforna kiselina se koristi u industrijskim zamrzivačima i za istraživanja u molekularnoj biologiji.
Takođe, jedinjenje je deo vazduhoplovnih hidrauličnih tečnosti, aditiva za hranu i regulatora kiselosti. Koristi se u stočarstvu za prevenciju urolitijaze kod kura i u stomatologiji za manipulacije prije punjenja.
Pirofosforna kiselina
H4R2O7 - kiselina karakterizirana kao jaka u prvom pozornica i slaba kod drugih. Ona se topi bezrazlaganje, jer ovaj proces zahtijeva zagrijavanje u vakuumu ili prisustvo jakih kiselina. Neutralizira se alkalijama i reagira s vodikovim peroksidom. Nabavite ga na jedan od sljedećih načina:
- razlaganje tetrafosfor deoksida u vodi na nultoj temperaturi i zatim zagrevanje na 20 stepeni;
- zagrijavanjem fosforne kiseline na 150 stepeni;
- reakcija koncentrovane fosforne kiseline sa tetrafosfor dekaoksidom na 80-100 stepeni.
Koristi se uglavnom za proizvodnju đubriva.
Osim ovih, postoje i mnogi drugi predstavnici kiselih hidroksida. Svaki od njih ima svoje karakteristike i karakteristike, ali općenito, kisela svojstva oksida i hidroksida leže u njihovoj sposobnosti da odvajaju vodonik, razlažu se, komuniciraju sa alkalijama, solima i metalima.
