ქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ბუნებაში მიმდინარე სხვადასხვა რეაქციებს, აგრეთვე ზოგიერთი ნაერთების ურთიერთქმედებას სხვებთან. აქ ძირითადი ნივთიერებებია მჟავები და ტუტეები, რომელთა შორის რეაქციებს ჩვეულებრივ ნეიტრალიზაციას უწოდებენ. ისინი იწვევს წყალში ხსნადი მარილის წარმოქმნას.
რა არის ცოცხალი
ტუტე (მთავარი (A) ქვეჯგუფის პირველი ჯგუფის ლითონები D. I. მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში) და ტუტე დედამიწის (მთავარი (A) ქვეჯგუფის მეორე ჯგუფის ლითონები, მათ შორის კალციუმი) ლითონებს, რომლებიც ძალადობრივად ურთიერთქმედებენ წყალთან და მთლიანად იხსნება მასში, ეწოდება ტუტე. ვინაიდან მათ შეუძლიათ ორგანული მასალის (ტყავი, ხე, ქაღალდი) განადგურება, მათ კაუსტიკური ეწოდება. მაგალითად, კალიუმის ჰიდროქსიდი (KOH) არის კაუსტიკური კალიუმი, ბარიუმი (Ba(OH)2) არის კაუსტიკური ბარიუმი და ასე შემდეგ.
ძლიერი ფუძეების ფიზიკური თვისებები
იმის მიხედვით, თუ რა არის ტუტე, შეგვიძლია დავამატოთ, რომ ეს ჰიდროქსიდები ასევე არის მყარი ჰიგიროსკოპიული (შეიძლება შეიწოვოს ჰაერიდან ორთქლიწყალი) თეთრი ნივთიერება. ყველაზე ძლიერი ტუტეა ცეზიუმის ჰიდროქსიდები CsOH და რადიუმი Ra(OH)2. ტუტე რეაქციებს ყველაზე ხშირად თან ახლავს სითბოს გამოყოფა (ეგზოთერმული). ასევე, ასეთი ფუძეების ფიზიკური თვისებები მოიცავს მათ უნარს, დაითხოვონ ზოგიერთ ორგანულ ნაერთში, მაგალითად, სპირტებში: მეთანოლსა და ეთანოლში.
ქიმიური თვისებები
ტუტეების ხსნარებს შეუძლიათ შევიდნენ სხვადასხვა რეაქციაში.
ძლიერ ფუძეებს აქვთ მჟავე და ამფოტერულ ოქსიდებთან ურთიერთქმედების უნარი:
- KOH + SO3=K2SO4 + H2O (SO3 არის მჟავე ოქსიდი);
- 2KOH + Al2O3=2KAlO2 + H2O (შერწყმის რეაქცია, მიმდინარეობს გაცხელებისას, სადაც Al2O3 არის ამფოტერული ოქსიდი);
- 2KOH + Al2O3 + 3H2O=2K[Al(OH)4] (რეაქცია მიმდინარეობს ხსნადი რთული მარილის - კალიუმის ტეტრაჰიდროქსოალუმინატის წარმოქმნით).
ამფოტერულ ლითონებთან (Zn, Al და სხვა) ურთიერთობისას შესაძლებელია როგორც დნობის, ისე შესაბამისი რთული მარილის წარმოქმნა. უფრო მეტიც, ორივე რეაქციას თან ახლავს აირისებრი წყალბადის ევოლუცია:
- 2KOH + 2Al=2KAlO2 + H2;
- 2KOH + 2Al + 6H2O=2K[Al(OH)4] + 3H2.
ტუტეებს ასევე შეუძლიათ მარილებთან რეაქცია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სხვა ფუძე და სხვა მარილი. რეაქციის გაგრძელების პირობაა, რომ შედეგად წარმოქმნილი ერთ-ერთი ნივთიერება წყალში უხსნადი იყოს:
NaOH + CuSO4=Na2SO4 + Cu(OH)2.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ტუტეები და მჟავები შედისნეიტრალიზაციის რეაქცია წარმოიქმნება მარილი და წყალი:
NaOH + HCl=NaCl + H2O.
ტუტე რეაგირებს სხვა ფუძეებთან მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ისინი არიან ამფოტერული ლითონების ჰიდროქსიდები:
NaOH + Al(OH)3=Na[Al(OH)4].
ზოგიერთ მათგანს შეუძლია ურთიერთქმედება მრავალ ორგანულ ნივთიერებასთან: ეთერებთან, ამიდებთან, პოლიჰიდრულ სპირტებთან:
2C2H6O2 + 2NaOH=C2H4O2Na2 + 2H2O (რეაქციის პროდუქტი არის ნატრიუმის ალკოქსიდი).
როგორ კეთდება მტკიცე ქვედაბოლოები
ტუტე მიიღება სხვადასხვა გზით, როგორც ინდუსტრიაში, ასევე ლაბორატორიებში.
სამრეწველო ინდუსტრიაში არსებობს ტუტეების წარმოების რამდენიმე მეთოდი: პიროლიზი, ცაცხვი, ფერიტი, ელექტროლიზი, რომელიც იყოფა დიაფრაგმის, მემბრანის და ვერცხლისწყლის მეთოდებად თხევად და მყარ კათოდებზე.
ეს არის ნატრიუმის და კალიუმის ქლორიდების ხსნარების ელექტროლიზი, რის შემდეგაც ანოდსა და კათოდში გამოიყოფა ქლორი და წყალბადი და მიიღება შესაბამისი ჰიდროქსიდები:
- 2NaCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2NaOH;
- 2KCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2KOH.
1000 გრადუსზე პიროლიზის დროს ნატრიუმის ოქსიდის წარმოქმნა ხდება პირველ ეტაპზე:
Na2CO3=Na2O + CO2.
მეორე ეტაპზე მიღებულ გაცივებულ ოქსიდს ხსნიან წყალში, რის შედეგადაც მიიღება საჭირო ტუტე:
Na2O + H2O=2NaOH.
ლაბორატორიები ასევე იყენებენ ელექტროლიზს. ტუტეების მიღება ასევე შესაძლებელია შესაბამისი ლითონების წყალთან ზემოქმედებით ან ამ ლითონების მარილების სხვა ფუძეებთან ურთიერთქმედებით, რის შედეგადაცმიიღება საჭირო ტუტე და რეაქციის მეორე პროდუქტი, წყალში უხსნადი, არის მარილი.
ცეზიუმის და წყლის ურთიერთქმედებისას მიიღება ცეზიუმის ჰიდროქსიდი და გამოიყოფა წყალბადი (რეაქცია მიმდინარეობს -120 გრადუს ტემპერატურაზეც):
2Cs + 2H2O=2CsOH + H2.
ლითიუმის ოქსიდზე წყლის მოქმედების შედეგად მიიღება ტუტე:
Li2O + 2H2O=2LiOH + H2.
აპლიკაცია
ტუტეს თავად განსაზღვრებიდან გამომდინარე, შეიძლება გავიგოთ, რომ ისინი ფართოდ გამოიყენება არა მხოლოდ ინდუსტრიაში, არამედ ყოველდღიურ ცხოვრებაში:
- ტბორების დეზინფექცია თევზაობისთვის.
- როგორც სასუქი.
- ფარმაცევტულ პროდუქტებში.
- ქაღალდის წარმოებაში.
- სინთეზური რეზინის წარმოება.
- საპნის და სარეცხი საშუალებების მიღება.
- ელექტროლიტური კომპონენტები ტუტე ბატარეებში.
- ნახშირორჟანგის შთამნთქმელი (ლითიუმის ჰიდროქსიდი).
- საპოხი მასალების წარმოება.
- საღებავები საკვების წარმოებაში (კვების დანამატები).
- ბატარეის ელექტროლიტები (კალიუმის ჰიდროქსიდი).
- კანალიზაციის მილებისა და ნიჟარების გაწმენდა საკვების ბლოკირებისგან.
- მჟავას ნეიტრალიზაცია.
- კატალიზატორები ქიმიურ მრეწველობაში.
- ფოტოების ქიმიური დამუშავება.
სიფრთხილის ზომები
აშკარა ხდება, რომ ტუტეებს, როგორიცაა ნატრიუმის, ლითიუმის, კალიუმის, ცეზიუმის ჰიდროქსიდები და სხვა, შეუძლიათ სერიოზულად დააზიანოს და დაწვას თვალების კანი და ლორწოვანი გარსი, მაშინაც კი, თუ ნაერთის უმცირესი ნაწილაკები იქ მოხვდება. ამის თავიდან ასაცილებლადაუცილებელია სათვალეების, რეზინის ხელთათმანების და სპეცტანსაცმლის ტარება, რომლებიც დამუშავებულია სპეციალური ნივთიერებებით, რომლებიც არ იძლევა მასალის ურთიერთქმედების საშუალებას ტუტეებთან.
