მჟავა ჰიდროქსიდები არის ჰიდროქსილის ჯგუფის არაორგანული ნაერთები -OH და მეტალი ან არალითონი +5, +6 ჟანგვის მდგომარეობით. სხვა სახელია ჟანგბადის შემცველი არაორგანული მჟავები. მათი თვისებაა პროტონის ელიმინაცია დისოციაციის დროს.
ჰიდროქსიდების კლასიფიკაცია
ჰიდროქსიდებს ასევე უწოდებენ ჰიდროქსიდებს და ვოდოქსიდებს. თითქმის ყველა ქიმიურ ელემენტს აქვს ისინი, ზოგი ფართოდ არის გავრცელებული ბუნებაში, მაგალითად, მინერალები ჰიდრარგილიტი და ბრუციტი არის ალუმინის და მაგნიუმის ჰიდროქსიდები, შესაბამისად.
გამოყოფენ ჰიდროქსიდების შემდეგ ტიპებს:
- ძირითადი;
- ამფოტერული;
- მჟავა.
კლასიფიკაცია დაფუძნებულია იმის მიხედვით, არის თუ არა ჰიდროქსიდის შემქმნელი ოქსიდი ძირითადი, მჟავე ან ამფოტერული.
ზოგადი თვისებები
ყველაზე საინტერესოა ოქსიდების და ჰიდროქსიდების მჟავა-ტუტოვანი თვისებები, ვინაიდან მათზეა დამოკიდებული რეაქციების შესაძლებლობა. ექნება თუ არა ჰიდროქსიდი მჟავე, ფუძე თუ ამფოტერულ თვისებებს, დამოკიდებულია ჟანგბადის, წყალბადის და ელემენტის კავშირის სიძლიერეზე.
იონის სიძლიერე გავლენას ახდენსპოტენციალი, რომლის მატებასთან ერთად ჰიდროქსიდების ძირითადი თვისებები სუსტდება და ჰიდროქსიდების მჟავე თვისებები იზრდება.
უმაღლესი ჰიდროქსიდები
უმაღლესი ჰიდროქსიდები არის ნაერთები, რომლებშიც წარმომქმნელი ელემენტი იმყოფება უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობაში. ესენი არიან კლასში ყველა ტიპს შორის. ბაზის მაგალითია მაგნიუმის ჰიდროქსიდი. ალუმინის ჰიდროქსიდი ამფოტერიულია, ხოლო პერქლორინის მჟავა შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც მჟავე ჰიდროქსიდი.
ამ ნივთიერებების მახასიათებლებში ცვლილება ფორმირების ელემენტის მიხედვით შეიძლება გამოიკვეთოს D. I. მენდელეევის პერიოდული სისტემის მიხედვით. უმაღლესი ჰიდროქსიდების მჟავე თვისებები იზრდება მარცხნიდან მარჯვნივ, ხოლო მეტალის თვისებები, შესაბამისად, სუსტდება ამ მიმართულებით.
ძირითადი ჰიდროქსიდები
ვიწრო გაგებით, ამ ტიპს ეწოდება ფუძე, რადგან OH ანიონი იყოფა მისი დისოციაციის დროს. ამ ნაერთებიდან ყველაზე ცნობილია ტუტეები, მაგალითად:
- ჩამქრალი ცაცხვი Ca(OH)2 გამოიყენება ქვითკირის ოთახებში, ტყავის სათრიმლავში, სოკოს საწინააღმდეგო სითხეების, ნაღმტყორცნების და ბეტონის მოსამზადებლად, დარბილების წყალში, წარმოქმნის შაქარს, მათეთრებელს და სასუქს, ადუღებს ნატრიუმის და კალიუმის კარბონატები, მჟავე ხსნარების განეიტრალება, ნახშირორჟანგის გამოვლენა, დეზინფექცია, ნიადაგის წინააღმდეგობის შემცირება, როგორც საკვები დანამატი.
- KOH კაუსტიკური კალიუმი, რომელიც გამოიყენება ფოტოგრაფიაში, ნავთობის გადამუშავებაში, კვების, ქაღალდისა და მეტალურგიის მრეწველობაში, ასევე ტუტე ბატარეაში, მჟავას ნეიტრალიზატორი, კატალიზატორი, გაზის გამწმენდი, pH რეგულატორი, ელექტროლიტი,შემადგენელი სარეცხი საშუალებები, საბურღი სითხეები, საღებავები, სასუქები, კალიუმის ორგანული და არაორგანული ნივთიერებები, პესტიციდები, ფარმაცევტული პრეპარატები მეჭეჭების სამკურნალოდ, საპნები, სინთეზური რეზინი.
- კაუსტიკური სოდა NaOH, საჭირო რბილობისა და ქაღალდის მრეწველობისთვის, ცხიმების საპონიფიკაცია სარეცხი საშუალებების წარმოებაში, მჟავას განეიტრალება, ბიოდიზელის წარმოება, ბლოკირების დაშლა, ტოქსიკური ნივთიერებების გაჟონვა, ბამბის და მატყლის გადამუშავება, ობის რეცხვა, საკვების წარმოება, კოსმეტოლოგია, ფოტოგრაფია.
ძირითადი ჰიდროქსიდები წარმოიქმნება შესაბამისი ლითონის ოქსიდების წყალთან ურთიერთქმედების შედეგად, უმეტეს შემთხვევაში +1 ან +2 ჟანგვის მდგომარეობით. მათ შორისაა ტუტე, ტუტე დედამიწა და გარდამავალი ელემენტები.
გარდა ამისა, ბაზების მიღება შესაძლებელია შემდეგი გზით:
- ტუტის ურთიერთქმედება დაბალაქტიური ლითონის მარილთან;
- რეაქცია ტუტე ან ტუტე მიწის ელემენტსა და წყალს შორის;
- მარილის წყალხსნარის ელექტროლიზით.
მჟავე და ძირითადი ჰიდროქსიდები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან მარილისა და წყლის წარმოქმნით. ამ რეაქციას ნეიტრალიზაციას უწოდებენ და დიდი მნიშვნელობა აქვს ტიტრიმეტრული ანალიზისთვის. გარდა ამისა, იგი გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში. როდესაც მჟავა დაიღვრება, საშიში რეაგენტის განეიტრალება შესაძლებელია სოდით, ხოლო ძმარი გამოიყენება ტუტეზე.
გარდა ამისა, ძირითადი ჰიდროქსიდები ცვლის იონურ წონასწორობას ხსნარში დისოციაციის დროს, რაც გამოიხატება ინდიკატორების ფერების ცვლილებით და შედიან გაცვლით რეაქციებში.
გახურებისას უხსნადი ნაერთები იშლება ოქსიდად და წყალად და ტუტე დნება. ძირითადი ჰიდროქსიდი და მჟავე ოქსიდი ქმნიან მარილს.
ამფოტერული ჰიდროქსიდები
ზოგიერთი ელემენტი, პირობებიდან გამომდინარე, ავლენს ფუძე ან მჟავე თვისებებს. მათზე დაფუძნებულ ჰიდროქსიდებს ამფოტერულს უწოდებენ. მათი იდენტიფიცირება ადვილია შემადგენლობაში შემავალი ლითონის მიხედვით, რომელსაც აქვს +3, +4 დაჟანგვის მდგომარეობა. მაგალითად, თეთრი ჟელატინისებრი ნივთიერება - ალუმინის ჰიდროქსიდი Al(OH)3, გამოიყენება წყლის გაწმენდაში მისი მაღალი ადსორბციული უნარის გამო, ვაქცინების წარმოებაში, როგორც ნივთიერება, რომელიც აძლიერებს იმუნურ პასუხს. მედიცინაში კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის მჟავადამოკიდებული დაავადებების სამკურნალოდ. ის ასევე ხშირად შედის ცეცხლგამძლე პლასტმასებში და მოქმედებს როგორც კატალიზატორების გადამზიდავი.
მაგრამ არის გამონაკლისები, როდესაც ელემენტის დაჟანგვის მდგომარეობის მნიშვნელობა არის +2. ეს დამახასიათებელია ბერილიუმის, კალის, ტყვიისა და თუთიისთვის. უკანასკნელი ლითონის ჰიდროქსიდი Zn(OH)2 ფართოდ გამოიყენება ქიმიურ მრეწველობაში, ძირითადად სხვადასხვა ნაერთების სინთეზისთვის.
შეგიძლიათ მიიღოთ ამფოტერული ჰიდროქსიდი გარდამავალი ლითონის მარილის ხსნარის განზავებულ ტუტესთან რეაგირებით.
ამფოტერული ჰიდროქსიდი და მჟავა ოქსიდი, ტუტე ან მჟავა ურთიერთქმედებისას ქმნიან მარილს. გამაცხელებელი ჰიდროქსიდი იწვევს მის დაშლას წყალად და მეტაჰიდროქსიდად, რომელიც შემდგომი გახურებისას გარდაიქმნება ოქსიდად.
ამფოტერული დამჟავე ჰიდროქსიდები ისევე იქცევიან ტუტე გარემოში. მჟავებთან ურთიერთობისას ამფოტერული ჰიდროქსიდები მოქმედებენ როგორც ფუძე.
მჟავა ჰიდროქსიდები
ამ ტიპს ახასიათებს ელემენტის არსებობა ჟანგვის მდგომარეობაში +4-დან +7-მდე. ხსნარში მათ შეუძლიათ წყალბადის კატიონის შემოწირულობა ან ელექტრონული წყვილის მიღება და კოვალენტური ბმის შექმნა. ყველაზე ხშირად მათ აქვთ სითხის აგრეგაციის მდგომარეობა, მაგრამ მათ შორის არის მყარიც.
აყალიბებს ჰიდროქსიდის მჟავე ოქსიდს, რომელსაც შეუძლია მარილის წარმოქმნა და შეიცავს არალითონს ან გარდამავალ ლითონს. ოქსიდი მიიღება არამეტალის დაჟანგვის, მჟავის ან მარილის დაშლის შედეგად.
ჰიდროქსიდების მჟავე თვისებები გამოიხატება მათი შეღებვის უნარში, წყალბადის ევოლუციით აქტიური ლითონების დაშლაში, ფუძეებთან და ძირითად ოქსიდებთან რეაქციაში. მათი გამორჩეული თვისებაა რედოქს რეაქციებში მონაწილეობა. ქიმიური პროცესის დროს ისინი საკუთარ თავს ამაგრებენ უარყოფითად დამუხტულ ელემენტარულ ნაწილაკებს. ელექტრონის მიმღებად მოქმედების უნარი სუსტდება განზავებისა და მარილებად გარდაქმნით.
ამგვარად, შესაძლებელია განვასხვავოთ ჰიდროქსიდების არა მხოლოდ მჟავა-ტუტოვანი თვისებები, არამედ ჟანგვის თვისებებიც.
აზოტის მჟავა
HNO3 ითვლება ძლიერ მონობაზის მჟავად. ის ძალიან შხამიანია, ტოვებს წყლულებს კანზე ყვითელ შეფერილობით და მისი ორთქლები მყისიერად აღიზიანებს სასუნთქი გზების ლორწოვან გარსს. ძველი სახელია ძლიერი არაყი. ეს ეხება მჟავა ჰიდროქსიდებს, წყალხსნარებშიმთლიანად იშლება იონებად. გარეგნულად ის ჰგავს უფერო სითხეს ჰაერში. კონცენტრირებულ წყალხსნარად ითვლება ნივთიერების 60-70%, ხოლო თუ შემცველობა 95%-ს აღემატება, მას უწოდებენ აზოტმჟავას აორთქლებას.
რაც უფრო მაღალია კონცენტრაცია, მით უფრო მუქი ჩნდება სითხე. მას შეიძლება ჰქონდეს ყავისფერი ფერიც კი, ოქსიდად, ჟანგბადად და წყალში დაშლის გამო შუქზე ან ოდნავ გაცხელებით, ამიტომ უნდა ინახებოდეს მუქი შუშის კონტეინერში გრილ ადგილას.
მჟავა ჰიდროქსიდის ქიმიური თვისებები ისეთია, რომ მისი გამოხდა შესაძლებელია მხოლოდ შემცირებული წნევის ქვეშ დაშლის გარეშე. მასთან ყველა ლითონი რეაგირებს ოქროს გარდა, პლატინის ჯგუფის ზოგიერთი წარმომადგენელი და ტანტალი, მაგრამ საბოლოო პროდუქტი დამოკიდებულია მჟავას კონცენტრაციაზე.
მაგალითად, 60%-იანი ნივთიერება თუთიასთან ურთიერთობისას იძლევა აზოტის დიოქსიდს, როგორც უპირატეს სუბპროდუქტს, 30% - მონოქსიდს, 20% - დინატროგენის ოქსიდს (სიცილის აირი). კიდევ უფრო დაბალი კონცენტრაცია 10% და 3% იძლევა მარტივ ნივთიერებას აზოტს შესაბამისად აირის და ამონიუმის ნიტრატის სახით. ამრიგად, მჟავისგან შეიძლება მიღებულ იქნას სხვადასხვა ნიტრო ნაერთები. როგორც მაგალითიდან ჩანს, რაც უფრო დაბალია კონცენტრაცია, მით უფრო ღრმაა აზოტის შემცირება. ლითონის აქტივობაც ამაზე მოქმედებს.
ნივთიერებას შეუძლია დაშალოს ოქრო ან პლატინი მხოლოდ აკვა რეგიას შემადგენლობაში - სამი ნაწილის მარილმჟავას და ერთი აზოტის მჟავის ნარევი. მინა და PTFE მდგრადია მის მიმართ.
მეტალების გარდა ნივთიერება რეაგირებსძირითადი და ამფოტერული ოქსიდები, ფუძეები, სუსტი მჟავები. ყველა შემთხვევაში, შედეგი არის მარილები, არალითონებით - მჟავებით. ყველა რეაქცია არ ხდება უსაფრთხოდ, მაგალითად, ამინები და ტურპენტინი სპონტანურად ანთებენ კონცენტრირებულ მდგომარეობაში ჰიდროქსიდთან შეხებისას.
მარილებს ნიტრატები ეწოდება. გაცხელებისას ისინი იშლება ან ავლენენ ჟანგვის თვისებებს. პრაქტიკაში, ისინი გამოიყენება როგორც სასუქი. ისინი პრაქტიკულად არ გვხვდება ბუნებაში მაღალი ხსნადობის გამო, ამიტომ კალიუმის და ნატრიუმის გარდა ყველა მარილი ხელოვნურად მიიღება.
თავად მჟავა მიიღება სინთეზირებული ამიაკისგან და, საჭიროების შემთხვევაში, კონცენტრირებულია რამდენიმე გზით:
- ბალანსის შეცვლა წნევის გაზრდით;
- გაცხელებით გოგირდმჟავას თანდასწრებით;
- დისტილაცია.
შემდეგ, იგი გამოიყენება მინერალური სასუქების, საღებავებისა და მედიკამენტების წარმოებაში, სამხედრო ინდუსტრიაში, დაზგური გრაფიკის, სამკაულების, ორგანული სინთეზის წარმოებაში. ხანდახან განზავებულ მჟავას იყენებენ ფოტოგრაფიაში შეფერილობის ხსნარების დასამჟავებლად.
გოგირდმჟავა
Н2SO4 არის ძლიერი ორფუძიანი მჟავა. ის ჰგავს უფერო მძიმე ცხიმიან სითხეს, უსუნო. მოძველებული სახელია ვიტრიოლი (წყალხსნარი) ან ვიტრიოლის ზეთი (გოგირდის დიოქსიდის ნარევი). ეს სახელი მიენიჭა იმის გამო, რომ მე-19 საუკუნის დასაწყისში გოგირდი იწარმოებოდა ვიტრიოლის ქარხნებში. ტრადიციის პატივისცემით სულფატ ჰიდრატებს დღემდე ვიტრიოლს უწოდებენ.
მჟავას წარმოება იქმნება სამრეწველო მასშტაბით დაარის დაახლოებით 200 მილიონი ტონა წელიწადში. იგი მიიღება გოგირდის დიოქსიდის ჟანგბადით ან აზოტის დიოქსიდით დაჟანგვით წყლის თანდასწრებით, ან წყალბადის სულფიდის სპილენძთან, ვერცხლთან, ტყვიასთან ან ვერცხლისწყლის სულფატთან რეაქციით. შედეგად მიღებული კონცენტრირებული ნივთიერება არის ძლიერი ჟანგვის აგენტი: ის ანაცვლებს ჰალოგენებს შესაბამისი მჟავებიდან, გარდაქმნის ნახშირბადს და გოგირდს მჟავა ოქსიდებად. შემდეგ ჰიდროქსიდი მცირდება გოგირდის დიოქსიდში, წყალბადის სულფიდად ან გოგირდად. განზავებული მჟავა ჩვეულებრივ არ ავლენს ჟანგვის თვისებებს და ქმნის საშუალო და მჟავე მარილებს ან ეთერებს.
ნივთიერების აღმოჩენა და იდენტიფიცირება შესაძლებელია ხსნად ბარიუმის მარილებთან რეაქციით, რის შედეგადაც სულფატის თეთრი ნალექი გროვდება.
მჟავა შემდგომში გამოიყენება მადნების გადამუშავებაში, მინერალური სასუქების, ქიმიური ბოჭკოების, საღებავების, კვამლისა და ფეთქებადი ნივთიერებების წარმოებაში, სხვადასხვა ინდუსტრიაში, ორგანულ სინთეზში, როგორც ელექტროლიტი, მინერალური მარილების მისაღებად.
მაგრამ გამოყენება სავსეა გარკვეული საფრთხეებით. კოროზიული ნივთიერება იწვევს ქიმიურ დამწვრობას კანთან ან ლორწოვან გარსებთან შეხებისას. ჩასუნთქვისას ჯერ ჩნდება ხველა, შემდგომში – ხორხის, ტრაქეის და ბრონქების ანთებითი დაავადებები. მაქსიმალური დასაშვები კონცენტრაციის 1 მგ კუბურ მეტრზე გადაჭარბება სასიკვდილოა.
გოგირდმჟავას ორთქლს შეხვდებით არა მხოლოდ სპეციალიზებულ ინდუსტრიებში, არამედ ქალაქის ატმოსფეროშიც. ეს ხდება, როდესაც ქიმიური და მეტალურგიულისაწარმოები ასხივებენ გოგირდის ოქსიდებს, რომლებიც შემდეგ მჟავე წვიმის სახით მოდის.
ყველა ამ საშიშროებამ განაპირობა ის, რომ რუსეთში 45%-ზე მეტი მასის კონცენტრაციის შემცველი გოგირდმჟავას ცირკულაცია შეზღუდულია.
გოგირდმჟავა
Н2SO3 - უფრო სუსტი მჟავა ვიდრე გოგირდის მჟავა. მისი ფორმულა განსხვავდება მხოლოდ ერთი ჟანგბადის ატომით, მაგრამ ეს მას არასტაბილურს ხდის. ის არ არის იზოლირებული თავისუფალ მდგომარეობაში, ის არსებობს მხოლოდ განზავებულ წყალხსნარებში. მათი ამოცნობა შესაძლებელია სპეციფიკური მძაფრი სუნით, რომელიც დამწვარი ასანთის მსგავსია. ხოლო სულფიტის იონის არსებობის დასადასტურებლად - კალიუმის პერმანგანატთან რეაქციით, რის შედეგადაც წითელ-იისფერი ხსნარი ხდება უფერული.
ნივთიერებას სხვადასხვა პირობებში შეუძლია იმოქმედოს როგორც შემამცირებელი და ჟანგვის აგენტი, შექმნას მჟავე და საშუალო მარილები. გამოიყენება საკვების შესანარჩუნებლად, ხისგან ცელულოზის მისაღებად, აგრეთვე მატყლის, აბრეშუმის და სხვა მასალების დელიკატური გასათეთრებლად.
ორთოფოსფორის მჟავა
H3PO4 არის საშუალო სიძლიერის მჟავა, რომელიც ჰგავს უფერო კრისტალებს. ორთოფოსფორის მჟავას ასევე უწოდებენ ამ კრისტალების 85%-იან ხსნარს წყალში. როგორც ჩანს, როგორც უსუნო, სიროფი სითხე, რომელიც მიდრეკილია ჰიპოთერმიისკენ. 210 გრადუს ცელსიუსზე ზემოთ გაცხელება იწვევს პიროფოსფორის მჟავად გადაქცევას.
ფოსფორის მჟავა კარგად იხსნება წყალში, ანეიტრალებს ტუტეებთან და ამიაკის ჰიდრატთან, რეაგირებს ლითონებთან,ქმნის პოლიმერულ ნაერთებს.
შეგიძლიათ მიიღოთ ნივთიერება სხვადასხვა გზით:
- წითელი ფოსფორის დაშლა წყალში წნევის ქვეშ, 700-900 გრადუს ტემპერატურაზე, პლატინის, სპილენძის, ტიტანის ან ცირკონიუმის გამოყენებით;
- წითელი ფოსფორის დუღილი კონცენტრირებულ აზოტმჟავაში;
- ფოსფინში ცხელი კონცენტრირებული აზოტის მჟავის დამატებით;
- ფოსფინის ჟანგბადის დაჟანგვა 150 გრადუსზე;
- ტეტრაფოსფორის დეკაოოქსიდის გამოფენა 0 გრადუს ტემპერატურაზე, შემდეგ თანდათან გაზრდის 20 გრადუსამდე და გლუვი გადასვლა ადუღებაზე (წყალი საჭიროა ყველა ეტაპზე);
- პენტაქლორიდის ან ფოსფორის ტრიქლორიდის ოქსიდის დაშლა წყალში.
მიღებული პროდუქტის გამოყენება ფართოა. მისი დახმარებით მცირდება ზედაპირული დაძაბულობა და ოქსიდები ამოღებულია შედუღებისთვის მომზადებული ზედაპირებიდან, ლითონები იწმინდება ჟანგისაგან და მათ ზედაპირზე იქმნება დამცავი ფილმი, რომელიც ხელს უშლის შემდგომ კოროზიას. გარდა ამისა, ორთოფოსფორის მჟავა გამოიყენება სამრეწველო საყინულეებში და მოლეკულურ ბიოლოგიაში კვლევისთვის.
ასევე, ნაერთი არის საავიაციო ჰიდრავლიკური სითხეების, საკვები დანამატებისა და მჟავიანობის რეგულატორების ნაწილი. იგი გამოიყენება მეცხოველეობაში უროლიტიზის პროფილაქტიკისთვის მინებში და სტომატოლოგიაში მანიპულაციების ჩასატარებლად.
პიროფოსფორის მჟავა
H4R2O7 - მჟავა, რომელიც ხასიათდება როგორც ძლიერი პირველში სცენაზე და სუსტი სხვებში. ის დნება გარეშედაშლა, რადგან ეს პროცესი მოითხოვს გათბობას ვაკუუმში ან ძლიერი მჟავების არსებობას. ის ნეიტრალიზდება ტუტეებით და რეაგირებს წყალბადის ზეჟანგთან. მიიღეთ ის ერთ-ერთი შემდეგი გზით:
- ტეტრაფოსფორის დეკაოქსიდის დაშლა წყალში ნულოვან ტემპერატურაზე და შემდეგ გაცხელება 20 გრადუსამდე;
- ფოსფორის მჟავას 150 გრადუსამდე გაცხელებით;
- კონცენტრირებული ფოსფორმჟავას რეაქცია ტეტრაფოსფორის დეკაოქსიდთან 80-100 გრადუსზე.
გამოიყენება ძირითადად სასუქის წარმოებისთვის.
გარდა ამისა, არსებობს მჟავე ჰიდროქსიდების მრავალი სხვა წარმომადგენელი. თითოეულ მათგანს აქვს თავისი მახასიათებლები და მახასიათებლები, მაგრამ ზოგადად, ოქსიდების და ჰიდროქსიდების მჟავე თვისებები მდგომარეობს წყალბადის გაყოფის, დაშლის, ტუტეებთან, მარილებთან და ლითონებთან ურთიერთქმედების უნარში.
