Ķīmija ir zinātne, kas pēta dažādas dabā notiekošas reakcijas, kā arī dažu savienojumu mijiedarbību ar citiem. Galvenās vielas šeit ir skābes un sārmi, kuru savstarpējās reakcijas parasti sauc par neitralizāciju. Tie izraisa ūdenī šķīstoša sāls veidošanos.
Kas ir sārms
Sārmu hidroksīdi (galvenās (A) apakšgrupas pirmās grupas metāli D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskajā tabulā) un sārmzemju (galvenās (A) apakšgrupas otrās grupas metāli, t.sk. kalcijs) metālus, kas spēcīgi mijiedarbojas ar ūdeni un pilnībā izšķīst tajā, sauc par sārmiem. Tā kā tie spēj iznīcināt organiskos materiālus (ādu, koku, papīru), tos sauc par kodīgiem. Piemēram, kālija hidroksīds (KOH) ir kodīgais potašs, bārijs (Ba(OH)2) ir kodīgais bārijs un tā tālāk.
Spēcīgu bāzu fizikālās īpašības
Pamatojoties uz definīciju, kas ir sārms, mēs varam piebilst, ka šie hidroksīdi ir arī cieti higroskopiski (spēj absorbēt tvaikus no gaisaūdens) b alta viela. Spēcīgākie sārmi ir cēzija hidroksīdi CsOH un rādija Ra(OH)2. Sārmu reakcijas visbiežāk pavada siltuma izdalīšanās (eksotermiska). Arī šādu bāzu fizikālās īpašības ietver to spēju šķīst dažos organiskos savienojumos, piemēram, spirtos: metanolā un etanolā.
Ķīmiskās īpašības
Sārmu šķīdumi spēj iesaistīties dažādās reakcijās.
Spēcīgām bāzēm ir spēja mijiedarboties ar skābiem un amfotēriem oksīdiem:
- KOH + SO3=K2SO4 + H2O (SO3 ir skābs oksīds);
- 2KOH + Al2O3=2KAlO2 + H2O (sintēzes reakcija, notiek karsējot, kur Al2O3 ir amfoterisks oksīds);
- 2KOH + Al2O3 + 3H2O=2K[Al(OH)4] (reakcija norisinās, veidojot šķīstošu kompleksu sāli - kālija tetrahidroksoaluminātu).
Reaģējot ar amfotēriem metāliem (Zn, Al un citiem), iespējama arī kausējuma un atbilstošā kompleksa sāls veidošanās. Turklāt abas reakcijas pavada gāzveida ūdeņraža izdalīšanās:
- 2KOH + 2Al=2KAlO2 + H2;
- 2KOH + 2Al + 6H2O=2K[Al(OH)4] + 3H2.
Sārmi spēj reaģēt arī ar sāļiem, kā rezultātā veidojas cita bāze un cits sāls. Reakcijas norises nosacījums ir tāds, ka rezultātā vienai no izveidotajām vielām jābūt ūdenī nešķīstošai:
NaOH + CuSO4=Na2SO4 + Cu(OH)2.
Kā minēts iepriekš, sārmi un skābes iekļūstneitralizācijas reakcija, veidojas sāls un ūdens:
NaOH + HCl=NaCl + H2O.
Sārmi reaģē ar citām bāzēm tikai tad, ja tie ir amfotēru metālu hidroksīdi:
NaOH + Al(OH)3=Na[Al(OH)4].
Daži no tiem var mijiedarboties ar daudzām organiskām vielām: esteriem, amīdiem, daudzvērtīgajiem spirtiem:
2C2H6O2 + 2NaOH=C2H4O2Na2 + 2H2O (reakcijas produkts ir nātrija alkoksīds).
Cik stipras apakšas top
Sārmus iegūst dažādos veidos gan rūpniecībā, gan laboratorijās.
Rūpnieciskajā rūpniecībā ir vairākas metodes sārmu iegūšanai: pirolīze, kaļķis, ferīts, elektrolīze, kas ir sadalīta diafragmas, membrānas un dzīvsudraba metodēs uz šķidriem un cietiem katodiem.
Šī ir nātrija un kālija hlorīdu šķīdumu elektrolīze, pēc kuras pie anoda un katoda izdalās hlors un ūdeņradis un tiek iegūti attiecīgie hidroksīdi:
- 2NaCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2NaOH;
- 2KCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2KOH.
Kad pirolīze notiek 1000 grādu temperatūrā, pirmajā posmā veidojas nātrija oksīds:
Na2CO3=Na2O + CO2.
Otrajā posmā iegūtais atdzesētais oksīds tiek izšķīdināts ūdenī, kā rezultātā tiek iegūts nepieciešamais sārms:
Na2O + H2O=2NaOH.
Laboratorijās izmanto arī elektrolīzi. Sārmus var iegūt arī, pakļaujot attiecīgos metālus ūdens iedarbībai vai šo metālu sāļus reaģējot ar citām bāzēm, kā rezultātātiek iegūts nepieciešamais sārms un otrs ūdenī nešķīstošs reakcijas produkts ir sāls.
Cēzijam un ūdenim mijiedarbojoties, tiek iegūts cēzija hidroksīds un izdalās ūdeņradis (reakcija norit pat -120 grādu temperatūrā):
2Cs + 2H2O=2CsOH + H2.
Ūdens iedarbības rezultātā uz litija oksīdu tiek iegūts sārms:
Li2O + 2H2O=2LiOH + H2.
Pieteikums
Pamatojoties uz pašu definīciju, kas ir sārms, var saprast, ka tos plaši izmanto ne tikai rūpniecībā, bet arī ikdienā:
- Dīķu dezinfekcija makšķerēšanai.
- Kā mēslojums.
- Farmācijā.
- Papīra ražošanā.
- Sintētiskā kaučuka ražošana.
- Ziepju un mazgāšanas līdzekļu iegūšana.
- Elektrolītu komponenti sārma baterijās.
- Oglekļa dioksīda absorbētājs (litija hidroksīds).
- Smērvielu ražošana.
- Krāsvielas pārtikas ražošanā (pārtikas piedevas).
- Akumulatora elektrolīti (kālija hidroksīds).
- Kanalizācijas cauruļu un izlietņu tīrīšana no pārtikas aizsprostojumiem.
- Skābes neitralizācija.
- Katalizatori ķīmiskajā rūpniecībā.
- Fotoattēlu ķīmiskā apstrāde.
Piesardzības pasākumi
Kļūst acīmredzams, ka sārmi, piemēram, nātrija, litija, kālija, cēzija un citi hidroksīdi, var nopietni bojāt un apdedzināt ādu un acu gļotādas, pat ja tur nokļūst mazākās savienojuma daļiņas. Lai to novērstujāvalkā aizsargbrilles, gumijas cimdi un kombinezoni, kas apstrādāti ar īpašām vielām, kas neļauj materiālam mijiedarboties ar sārmiem.
