Daudzi aktīvo metālu oksīdi, piemēram, kālija, nātrija vai litija oksīdi, var mijiedarboties ar ūdeni. Šajā gadījumā reakcijas produktos ir atrodami savienojumi, kas saistīti ar hidroksīdiem. Šo vielu īpašības, ķīmisko procesu norises iezīmes, kurās ir iesaistītas bāzes, ir saistītas ar hidroksilgrupas klātbūtni to molekulās. Tātad elektrolītiskās disociācijas reakcijās bāzes sadalās metālu jonos un anjonos OH-. Kā bāzes mijiedarbojas ar nemetālu oksīdiem, skābēm un sāļiem, mēs apskatīsim mūsu rakstā.
Molekulas nomenklatūra un struktūra
Lai pareizi nosauktu bāzi, metāla elementa nosaukumam jāpievieno vārds hidroksīds. Sniegsim konkrētus piemērus. Alumīnija bāze pieder pie amfoteriskajiem hidroksīdiem, kuru īpašības mēs apsvērsim rakstā. Hidroksilgrupas obligāto klātbūtni bāzes molekulās, kas saistīta ar metāla katjonu ar jonu saites veidu, var noteikt, izmantojottādi indikatori kā fenolftaleīns. Ūdens vidē OH- jonu pārpalikumu nosaka indikatoršķīduma krāsas maiņa: bezkrāsains fenolftaleīns kļūst tumšsarkanā krāsā. Ja metālam ir vairākas valences, tas var veidot vairākas bāzes. Piemēram, dzelzs ir divas bāzes, kurās metāla valence ir 2 vai 3. Pirmajam savienojumam raksturīgas bāzisku hidroksīdu pazīmes, otrajam ir amfotērisks. Tāpēc augstāko hidroksīdu īpašības atšķiras no savienojumiem, kuros metālam ir zemāka valences pakāpe.
Fiziskās īpašības
Pamatnes ir cietas vielas, kas ir izturīgas pret karstumu. Attiecībā uz ūdeni tos iedala šķīstošajos (sārmos) un nešķīstošajos. Pirmo grupu veido ķīmiski aktīvie metāli - pirmās un otrās grupas elementi. Ūdenī nešķīstošās vielas sastāv no citu metālu atomiem, kuru aktivitāte ir zemāka par nātriju, kāliju vai kalciju. Šādu savienojumu piemēri ir dzelzs vai vara bāzes. Hidroksīdu īpašības būs atkarīgas no tā, kurai vielu grupai tie pieder. Tātad sārmi ir termiski stabili un karsējot nesadalās, savukārt ūdenī nešķīstošās bāzes tiek iznīcinātas augstas temperatūras ietekmē, veidojot oksīdu un ūdeni. Piemēram, vara bāze sadalās šādi:
Cu(OH)2=CuO + H2O
Hidroksīdu ķīmiskās īpašības
Mijiedarbība starp divām vissvarīgākajām savienojumu grupām -skābes un bāzes ķīmijā sauc par neitralizācijas reakcijām. Šis nosaukums skaidrojams ar to, ka ķīmiski agresīvie hidroksīdi un skābes veido neitrālus produktus – sāļus un ūdeni. Tā kā faktiski notiek apmaiņas process starp divām sarežģītām vielām, neitralizācija ir raksturīga gan sārmiem, gan ūdenī nešķīstošām bāzēm. Šeit ir vienādojums neitralizācijas reakcijai starp kodīgo potašu un sālsskābi:
KOH + HCl=KCl + H2O
Svarīga sārmu metālu bāzu īpašība ir to spēja reaģēt ar skābiem oksīdiem, kā rezultātā veidojas sāls un ūdens. Piemēram, izlaižot oglekļa dioksīdu caur nātrija hidroksīdu, jūs varat iegūt tā karbonātu un ūdeni:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
Jonu apmaiņas reakcijas ietver sārmu un sāļu mijiedarbību, kas izraisa nešķīstošu hidroksīdu vai sāļu veidošanos. Tātad, vara sulfāta šķīdumam pa pilienam pievienojot kaustiskās sodas šķīdumu, var iegūt zilas želejveida nogulsnes. Tā ir vara bāze, kas nešķīst ūdenī:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
Ūdenī nešķīstošo hidroksīdu ķīmiskās īpašības atšķiras no sārmiem ar to, ka tie, nedaudz karsējot, zaudē ūdeni - tie dehidratējas, pārvēršoties atbilstošā bāzes oksīda formā.
Zemes ar diviem īpašumiem
Ja elements vai sarežģīta viela var reaģēt gan ar skābēm, gan sārmiem, to sauc par amfotērisku. Tajos ietilpst, piemēram, cinks,alumīnijs un to pamatnes. Amfotēro hidroksīdu īpašības ļauj uzrakstīt to molekulārās formulas gan bāzu veidā, vienlaikus izolējot hidroksogrupu, gan skābju veidā. Iesniegsim vairākus vienādojumus alumīnija bāzes reakcijām ar sālsskābi un nātrija hidroksīdu. Tie ilustrē amfotēro hidroksīdu īpašās īpašības. Otrā reakcija notiek ar sārmu sabrukšanu:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
Procesu produkti būs ūdens un sāļi: alumīnija hlorīds un nātrija alumināts. Visas amfoteriskās bāzes nešķīst ūdenī. Tie tiek iegūti attiecīgo sāļu un sārmu mijiedarbības rezultātā.
Iegūšanas un pielietošanas metodes
Nozarē, kurā nepieciešams liels daudzums sārmu, tos iegūst, elektrolīzes ceļā sāļus, kas satur periodiskās sistēmas pirmās un otrās grupas aktīvo metālu katjonus. Ekstrakcijas izejviela, piemēram, kaustiskais nātrijs, ir vārāmā sāls šķīdums. Reakcijas vienādojums būs:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
Zema aktīvo metālu bāzes laboratorijā tiek iegūtas, mijiedarbojoties sārmiem ar to sāļiem. Reakcija pieder pie jonu apmaiņas veida un beidzas ar bāzes nogulsnēšanos. Vienkāršs veids, kā iegūt sārmus, ir aizvietošanas reakcija starp aktīvo metālu un ūdeni. To papildina reaģējošā maisījuma karsēšana, un tas ir eksotermisks.
Hidroksīdu īpašības tiek izmantotas rūpniecībā. Sārmiem šeit ir īpaša loma. Tos izmanto kā petrolejas un benzīna attīrītājus, ziepju gatavošanā, dabīgās ādas apstrādē, kā arī viskozes un papīra ražošanas tehnoloģijās.
