არაორგანული ნივთიერებების ძირითადი კლასები, ოქსიდების, მჟავებისა და მარილების გარდა, მოიცავს ნაერთების ჯგუფს, რომელსაც ეწოდება ფუძეები ან ჰიდროქსიდები. ყველა მათგანს აქვს ერთი მოლეკულური სტრუქტურის გეგმა: ისინი აუცილებლად შეიცავენ ერთ ან მეტ ჰიდროქსილის ჯგუფს, რომლებიც დაკავშირებულია მის შემადგენლობაში არსებულ მეტალის იონთან. ძირითადი ჰიდროქსიდები გენეტიკურად დაკავშირებულია ლითონის ოქსიდებთან და მარილებთან, რაც განსაზღვრავს არა მხოლოდ მათ ქიმიურ თვისებებს, არამედ ლაბორატორიაში და მრეწველობაში მიღების მეთოდებს.
არსებობს ფუძეების კლასიფიკაციის რამდენიმე ფორმა, რომლებიც დაფუძნებულია როგორც მოლეკულის შემადგენელი ლითონის მახასიათებლებზე, ასევე ნივთიერების წყალში დაშლის უნარზე. ჩვენს სტატიაში განვიხილავთ ჰიდროქსიდების ამ თავისებურებებს, ასევე გავეცნობით მათ ქიმიურ თვისებებს, რაზეც დამოკიდებულია ბაზის გამოყენება ინდუსტრიაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
ფიზიკური თვისებები
აქტიური ან ტიპიური ლითონებით წარმოქმნილი ყველა ფუძე არის მყარი დნობის წერტილების ფართო დიაპაზონით. წყალთან მიმართებაში ისინიიყოფა ძლიერ ხსნად - ტუტე და წყალში უხსნად. მაგალითად, ძირითადი ჰიდროქსიდები, რომლებიც შეიცავს IA ჯგუფის ელემენტებს, როგორც კატიონებს, ადვილად იხსნება წყალში და წარმოადგენენ ძლიერ ელექტროლიტებს. ისინი შეხებისას საპნი არიან, ახშობენ ქსოვილს, კანს და უწოდებენ ტუტეებს. როდესაც ისინი ხსნარში იშლება, აღმოჩენილია OH- იონები, რომლებიც განისაზღვრება ინდიკატორების გამოყენებით. მაგალითად, უფერო ფენოლფთალეინი ხდება ჟოლოსფერი ტუტე გარემოში. ნატრიუმის, კალიუმის, ბარიუმის და კალციუმის ჰიდროქსიდების ორივე ხსნარი და დნება ელექტროლიტებია; ატარებენ ელექტროენერგიას და ითვლებიან მეორე სახის გამტარებად. ხსნადი ფუძეები, რომლებიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება ინდუსტრიაში, მოიცავს დაახლოებით 11 ნაერთს, როგორიცაა ნატრიუმის, კალიუმის, ამონიუმის ძირითადი ჰიდროქსიდები და სხვ.
ბაზის მოლეკულის სტრუქტურა
იონური ბმა წარმოიქმნება ნივთიერების მოლეკულაში ლითონის კატიონსა და ჰიდროქსილის ჯგუფების ანიონებს შორის. ის საკმარისად ძლიერია წყალში უხსნადი ჰიდროქსიდებისთვის, ამიტომ პოლარული წყლის მოლეკულებს არ შეუძლიათ გაანადგურონ ასეთი ნაერთის კრისტალური ბადე. ტუტეები მდგრადი ნივთიერებებია და გაცხელებისას პრაქტიკულად არ წარმოქმნიან ოქსიდს და წყალს. ამრიგად, კალიუმის და ნატრიუმის ძირითადი ჰიდროქსიდები ადუღებენ 1000 ° C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე, ხოლო ისინი არ იშლება. ყველა ფუძის გრაფიკულ ფორმულებში ნათლად ჩანს, რომ ჰიდროქსილის ჯგუფის ჟანგბადის ატომი დაკავშირებულია ერთი კოვალენტური ბმით ლითონის ატომთან, მეორე კი წყალბადის ატომთან. მოლეკულის სტრუქტურა და ქიმიური ბმის ტიპი განსაზღვრავს არა მხოლოდ ფიზიკურ, არამედდა ნივთიერებების ყველა ქიმიური მახასიათებელი. მოდით ვისაუბროთ მათზე უფრო დეტალურად.
კალციუმი და მაგნიუმი და მათი ნაერთების თვისებები
ორივე ელემენტი აქტიური ლითონების ტიპიური წარმომადგენელია და შეუძლია ურთიერთქმედება ჟანგბადთან და წყალთან. პირველი რეაქციის პროდუქტი არის ძირითადი ოქსიდი. ჰიდროქსიდი წარმოიქმნება ეგზოთერმული პროცესის შედეგად, რომელიც გამოყოფს დიდი რაოდენობით სითბოს. კალციუმის და მაგნიუმის ფუძეები ნაკლებად ხსნადი თეთრი ფხვნილი ნივთიერებებია. კალციუმის ნაერთებისთვის ხშირად გამოიყენება შემდეგი სახელები: ცაცხვის რძე (თუ ის წყალში სუსპენზიაა) და კირის წყალი. როგორც ტიპიური ძირითადი ჰიდროქსიდი, Ca(OH)2 ურთიერთქმედებს მჟავე და ამფოტერულ ოქსიდებთან, მჟავებთან და ამფოტერულ ფუძეებთან, როგორიცაა ალუმინის და თუთიის ჰიდროქსიდები. ტიპიური სითბოს მდგრადი ტუტეებისგან განსხვავებით, მაგნიუმის და კალციუმის ნაერთები ტემპერატურის გავლენით იშლება ოქსიდად და წყალად. ორივე ბაზა, განსაკუთრებით Ca(OH)2, ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში, სოფლის მეურნეობაში და საშინაო საჭიროებებში. მოდით განვიხილოთ მათი განაცხადი შემდგომში.
კალციუმის და მაგნიუმის ნაერთების გამოყენების სფეროები
საყოველთაოდ ცნობილია, რომ მშენებლობა იყენებს ქიმიურ მასალას, რომელსაც ეწოდება ფუმფულა ან ჩამქრალი ცაცხვი. ეს არის კალციუმის ბაზა. ყველაზე ხშირად ის მიიღება წყლის რეაქციით კალციუმის ძირითად ოქსიდთან. ძირითადი ჰიდროქსიდების ქიმიური თვისებები საშუალებას აძლევს მათ ფართოდ გამოიყენონ ეროვნული ეკონომიკის სხვადასხვა დარგში. მაგალითად, წარმოებაში მინარევების გასაწმენდადნედლი შაქარი, გაუფერულების მისაღებად, ბამბისა და თეთრეულის ძაფის გაუფერულებაში. იონური გადამცვლელების - კათიონ გადამცვლელების გამოგონებამდე წყლის დარბილების ტექნოლოგიებში იყენებდნენ კალციუმის და მაგნიუმის ფუძეებს, რამაც შესაძლებელი გახადა ნახშირწყალბადების მოშორება, რომლებიც ამცირებენ მის ხარისხს. ამისთვის წყალს ადუღებდნენ მცირე რაოდენობით სოდიანი ნაცრის ან დაფქული ცაცხვით. მაგნიუმის ჰიდროქსიდის წყლიანი სუსპენზია შეიძლება გამოვიყენოთ გასტრიტის მქონე პაციენტებისთვის კუჭის წვენის მჟავიანობის შესამცირებლად.
ძირითადი ოქსიდების და ჰიდროქსიდების თვისებები
ამ ჯგუფის ნივთიერებებისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანია რეაქციები მჟავა ოქსიდებთან, მჟავებთან, ამფოტერულ ფუძეებთან და მარილებთან. საინტერესოა, რომ უხსნადი ფუძეები, როგორიცაა სპილენძი, რკინის ან ნიკელის ჰიდროქსიდები, ვერ მიიღება ოქსიდის წყალთან პირდაპირი რეაქციით. ამ შემთხვევაში ლაბორატორია იყენებს რეაქციას შესაბამის მარილსა და ტუტეს შორის. შედეგად, იქმნება ფუძეები, რომლებიც ნალექს ახდენენ. მაგალითად, ასე მიიღება სპილენძის ჰიდროქსიდის ლურჯი ნალექი, შავი ფუძის მწვანე ნალექი. შემდგომში ისინი აორთქლდებიან მყარ ფხვნილ ნივთიერებებად, რომლებიც დაკავშირებულია წყალში უხსნად ჰიდროქსიდებთან. ამ ნაერთების გამორჩეული თვისება ის არის, რომ მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედებით ისინი იშლება შესაბამის ოქსიდში და წყალში, რაც არ შეიძლება ითქვას ტუტეებზე. ბოლოს და ბოლოს, წყალში ხსნადი ფუძეები თერმულად სტაბილურია.
ელექტროლიზის უნარი
განვაგრძობთ ჰიდროქსიდების ძირითადი თვისებების შესწავლას, შევჩერდეთ კიდევ ერთ მახასიათებელზე, რომლითაც შეიძლება განვასხვავოთ ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონების ფუძეები წყალში უხსნადი ნაერთებისგან. ეს არის ამ უკანასკნელის შეუძლებლობა იონებად დაშლა ელექტრული დენის გავლენის ქვეშ. პირიქით, კალიუმის, ნატრიუმის, ბარიუმის და სტრონციუმის ჰიდროქსიდების დნება და ხსნარები ადვილად ექვემდებარება ელექტროლიზს და წარმოადგენს მეორე ტიპის გამტარებს.
მიღების საფუძველი
არაორგანული ნივთიერებების ამ კლასის თვისებებზე საუბრისას, ჩვენ ნაწილობრივ ჩამოვთვალეთ ქიმიური რეაქციები, რომლებიც საფუძვლად უდევს მათ წარმოებას ლაბორატორიულ და სამრეწველო პირობებში. ყველაზე ხელმისაწვდომ და ეკონომიურ მეთოდად შეიძლება ჩაითვალოს ბუნებრივი კირქვის თერმული დაშლა, რის შედეგადაც მიიღება ცოცხალი კირი. თუ რეაქციას აწარმოებთ წყალთან, მაშინ ის წარმოქმნის ძირითად ჰიდროქსიდს - Ca (OH) 2. ამ ნივთიერების ნარევს ქვიშასა და წყალთან ეწოდება ნაღმტყორცნები. იგი კვლავ გამოიყენება კედლების შელესვისთვის, აგურის დასამაგრებლად და სხვა სახის სამშენებლო სამუშაოებში. ტუტეების მიღება ასევე შესაძლებელია წყალთან შესაბამისი ოქსიდების რეაქციით. მაგალითად: K2O + H2O=2KON. პროცესი ეგზოთერმულია დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით.
ტუტეების ურთიერთქმედება მჟავე და ამფოტერულ ოქსიდებთან
წყალში ხსნადი ფუძეების დამახასიათებელი ქიმიური თვისებები მოიცავს მათ უნარს შექმნან მარილები მოლეკულებში არამეტალის ატომების შემცველ ოქსიდებთან რეაქციაში.მაგალითად, როგორიცაა ნახშირორჟანგი, გოგირდის დიოქსიდი ან სილიციუმის ოქსიდი. კერძოდ, კალციუმის ჰიდროქსიდი გამოიყენება გაზების გასაშრობად, ხოლო ნატრიუმის და კალიუმის ჰიდროქსიდები შესაბამისი კარბონატების მისაღებად. თუთიისა და ალუმინის ოქსიდებს, რომლებიც დაკავშირებულია ამფოტერულ ნივთიერებებთან, შეუძლიათ ურთიერთქმედება როგორც მჟავებთან, ასევე ტუტეებთან. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში შეიძლება წარმოიქმნას რთული ნაერთები, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსინკატი.
ნეიტრალიზაციის რეაქცია
ფუძეების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისება, წყალში და ტუტეებში უხსნადია, არის მათი უნარი არაორგანულ ან ორგანულ მჟავებთან რეაქციაში. ეს რეაქცია მცირდება ორი ტიპის იონების ურთიერთქმედებამდე: წყალბადის და ჰიდროქსილის ჯგუფებს შორის. ეს იწვევს წყლის მოლეკულების წარმოქმნას: HCI + KOH=KCI + H2O. ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის თვალსაზრისით მთელი რეაქცია მცირდება სუსტი, ოდნავ დისოცირებული ელექტროლიტის - წყლის წარმოქმნამდე.
ზემოხსენებულ მაგალითში წარმოიქმნა საშუალო მარილი - კალიუმის ქლორიდი. თუ ძირითადი ჰიდროქსიდები მიიღება რეაქციისთვის იმ რაოდენობით, ვიდრე საჭიროა პოლიბაზური მჟავის სრული ნეიტრალიზაციისთვის, მაშინ მიღებული პროდუქტის აორთქლებისას აღმოჩენილია მჟავა მარილის კრისტალები. ნეიტრალიზაციის რეაქცია მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცოცხალ სისტემებში - უჯრედებში მიმდინარე მეტაბოლურ პროცესებში და საშუალებას აძლევს მათ, საკუთარი ბუფერული კომპლექსების დახმარებით, გაანეიტრალონ დისიმილაციის რეაქციებში დაგროვილი წყალბადის იონების ჭარბი რაოდენობა.
