აქტიური ლითონების ბევრ ოქსიდს, როგორიცაა კალიუმის, ნატრიუმის ან ლითიუმის ოქსიდები, შეუძლია წყალთან ურთიერთქმედება. ამ შემთხვევაში, ჰიდროქსიდებთან დაკავშირებული ნაერთები გვხვდება რეაქციის პროდუქტებში. ამ ნივთიერებების თვისებები, ქიმიური პროცესების მიმდინარეობის თავისებურებები, რომლებშიც ჩართულია ბაზები, განპირობებულია მათ მოლეკულებში ჰიდროქსილის ჯგუფის არსებობით. ასე რომ, ელექტროლიტური დისოციაციის რეაქციებში ფუძეები იყოფა ლითონის იონებად და ანიონებად OH-. როგორ ურთიერთქმედებენ ფუძეები არალითონების ოქსიდებთან, მჟავებთან და მარილებთან, განვიხილავთ ჩვენს სტატიაში.
მოლეკულის ნომენკლატურა და სტრუქტურა
ძირის სწორად დასასახელებლად, ლითონის ელემენტის სახელს უნდა დაამატოთ სიტყვა ჰიდროქსიდი. კონკრეტული მაგალითები მოვიყვანოთ. ალუმინის ბაზა მიეკუთვნება ამფოტერულ ჰიდროქსიდებს, რომელთა თვისებებს განვიხილავთ სტატიაში. ჰიდროქსილის ჯგუფის სავალდებულო ყოფნა ფუძე მოლეკულებში, რომელიც დაკავშირებულია ლითონის კატიონთან იონური ბმის ტიპის მიხედვით, შეიძლება განისაზღვროს გამოყენებითისეთი ინდიკატორები, როგორიცაა ფენოლფთალეინი. წყლის გარემოში OH- იონების სიჭარბე განისაზღვრება ინდიკატორის ხსნარის ფერის ცვლილებით: უფერო ფენოლფთალეინი ხდება ჟოლოსფერი. თუ ლითონი ავლენს მრავალ ვალენტობას, მას შეუძლია შექმნას მრავალი საფუძველი. მაგალითად, რკინას აქვს ორი ფუძე, რომლებშიც ლითონის ვალენტობა არის 2 ან 3. პირველი ნაერთი ხასიათდება ძირითადი ჰიდროქსიდების ნიშნებით, მეორე არის ამფოტერული. ამრიგად, უმაღლესი ჰიდროქსიდების თვისებები განსხვავდება ნაერთებისგან, რომლებშიც ლითონს აქვს ვალენტობის დაბალი ხარისხი.
ფიზიკური მახასიათებლები
ფუძები არის მყარი, რომლებიც მდგრადია სითბოს მიმართ. წყალთან მიმართებაში ისინი იყოფა ხსნად (ტუტე) და უხსნად. პირველ ჯგუფს ქმნიან ქიმიურად აქტიური ლითონები - პირველი და მეორე ჯგუფის ელემენტები. წყალში უხსნადი ნივთიერებები შედგება სხვა ლითონების ატომებისგან, რომელთა აქტივობა ჩამოუვარდება ნატრიუმს, კალიუმს ან კალციუმს. ასეთი ნაერთების მაგალითებია რკინის ან სპილენძის ფუძეები. ჰიდროქსიდების თვისებები დამოკიდებული იქნება იმაზე, თუ რომელ ჯგუფს მიეკუთვნებიან ისინი. ასე რომ, ტუტეები თერმულად სტაბილურია და გაცხელებისას არ იშლება, ხოლო წყალში უხსნადი ფუძეები ნადგურდება მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედებით, წარმოქმნის ოქსიდს და წყალს. მაგალითად, სპილენძის ფუძე იშლება შემდეგნაირად:
Cu(OH)2=CuO + H2O
ჰიდროქსიდების ქიმიური თვისებები
ურთიერთქმედება ნაერთების ორ ყველაზე მნიშვნელოვან ჯგუფს შორის -მჟავებს და ფუძეებს ქიმიაში ნეიტრალიზაციის რეაქციები ეწოდება. ეს სახელი აიხსნება იმით, რომ ქიმიურად აგრესიული ჰიდროქსიდები და მჟავები ქმნიან ნეიტრალურ პროდუქტებს - მარილებს და წყალს. ფაქტობრივად, გაცვლითი პროცესი ორ რთულ ნივთიერებას შორის, ნეიტრალიზაცია დამახასიათებელია როგორც ტუტეებისთვის, ასევე წყალში უხსნად ფუძეებისთვის. აქ არის განტოლება ნეიტრალიზაციის რეაქციისთვის კაუსტიკური კალიუმის და მარილმჟავას შორის:
KOH + HCl=KCl + H2O
ტუტე ლითონის ფუძეების მნიშვნელოვანი თვისებაა მჟავე ოქსიდებთან რეაგირების უნარი, რაც იწვევს მარილს და წყალს. მაგალითად, ნახშირორჟანგის ნატრიუმის ჰიდროქსიდის გავლით, შეგიძლიათ მიიღოთ მისი კარბონატი და წყალი:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
იონის გაცვლის რეაქციები მოიცავს ურთიერთქმედებას ტუტეებსა და მარილებს შორის, რაც იწვევს უხსნადი ჰიდროქსიდების ან მარილების წარმოქმნას. ასე რომ, სპილენძის სულფატის ხსნარს წვეთოვანი კაუსტიკური სოდას ხსნარის დამატებით, შეგიძლიათ მიიღოთ ლურჯი ჟელესმაგვარი ნალექი. ეს არის სპილენძის ფუძე, წყალში უხსნადი:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
წყალში უხსნადი ჰიდროქსიდების ქიმიური თვისებები განსხვავდება ტუტეებისგან იმით, რომ ისინი კარგავენ წყალს მცირე გახურებისას - დეჰიდრატდებიან და გადაიქცევიან შესაბამისი ძირითადი ოქსიდის სახით.
მიწები ორმაგი თვისებების გამოფენით
თუ ელემენტს ან რთულ ნივთიერებას შეუძლია რეაგირება მჟავებთან და ტუტეებთან, მას ამფოტერული ეწოდება. ეს მოიცავს, მაგალითად, თუთიას,ალუმინი და მათი ბაზები. ამფოტერული ჰიდროქსიდების თვისებები შესაძლებელს ხდის მათი მოლეკულური ფორმულების დაწერას როგორც ბაზების სახით, ასევე ჰიდროქსო ჯგუფის იზოლირებისას და მჟავების სახით. წარმოგიდგენთ რამდენიმე განტოლებას ალუმინის ფუძის მარილმჟავასთან და ნატრიუმის ჰიდროქსიდთან რეაქციაზე. ისინი ასახავს ამფოტერული ჰიდროქსიდების განსაკუთრებულ თვისებებს. მეორე რეაქცია ხდება ტუტეს დაშლით:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
პროცესების პროდუქტები იქნება წყალი და მარილები: ალუმინის ქლორიდი და ნატრიუმის ალუმინატი. ყველა ამფოტერული ფუძე წყალში უხსნადია. მათი მოპოვება ხდება შესაბამისი მარილებისა და ტუტეების ურთიერთქმედების შედეგად.
მოპოვებისა და გამოყენების მეთოდები
ინდუსტრიაში, რომელიც მოითხოვს დიდი მოცულობის ტუტეებს, ისინი მიიღება პერიოდული სისტემის პირველი და მეორე ჯგუფის აქტიური ლითონების კათიონების შემცველი მარილების ელექტროლიზით. მოპოვების ნედლეული, მაგალითად, კაუსტიკური ნატრიუმი, არის ჩვეულებრივი მარილის ხსნარი. რეაქციის განტოლება იქნება:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
დაბალაქტიური ლითონების ფუძეები ლაბორატორიაში მიიღება ტუტეების მარილებთან ურთიერთქმედებით. რეაქცია მიეკუთვნება იონური გაცვლის ტიპს და მთავრდება ფუძის ნალექით. ტუტეების მიღების მარტივი გზა არის ჩანაცვლებითი რეაქცია აქტიურ ლითონსა და წყალს შორის. მას თან ახლავს რეაქტიული ნარევის გაცხელება და არის ეგზოთერმული ტიპის.
ჰიდროქსიდების თვისებები გამოიყენება ინდუსტრიაში. აქ ტუტეები განსაკუთრებულ როლს თამაშობენ. ისინი გამოიყენება როგორც ნავთის და ბენზინის გამწმენდი, საპნის დასამზადებლად, ნატურალური ტყავის დასამუშავებლად, ასევე რაიონისა და ქაღალდის წარმოების ტექნოლოგიებში.
