Les principales classes de substances inorganiques, en plus des oxydes, des acides et des sels, comprennent un groupe de composés appelés bases ou hydroxydes. Tous ont un plan de structure moléculaire unique: ils contiennent nécessairement un ou plusieurs groupements hydroxyle liés à un ion métallique entrant dans sa composition. Les hydroxydes basiques sont génétiquement liés aux oxydes et sels métalliques, ce qui détermine non seulement leurs propriétés chimiques, mais également les méthodes d'obtention en laboratoire et dans l'industrie.
Il existe plusieurs formes de classification des bases, qui reposent à la fois sur les caractéristiques du métal faisant partie de la molécule et sur la capacité de la substance à se dissoudre dans l'eau. Dans notre article, nous examinerons ces caractéristiques des hydroxydes et nous nous familiariserons avec leurs propriétés chimiques, dont dépend l'utilisation des bases dans l'industrie et la vie quotidienne.
Propriétés physiques
Toutes les bases formées par des métaux actifs ou typiques sont des solides avec une large gamme de points de fusion. En ce qui concerne l'eau, ilssont divisés en hautement solubles - alcalins et insolubles dans l'eau. Par exemple, les hydroxydes basiques contenant des éléments du groupe IA en tant que cations se dissolvent facilement dans l'eau et sont des électrolytes puissants. Ils sont savonneux au toucher, corrodent les tissus, la peau et sont appelés alcalis. Lorsqu'ils se dissocient en solution, des ions OH- sont détectés, qui sont déterminés à l'aide d'indicateurs. Par exemple, la phénolphtaléine incolore devient pourpre en milieu alcalin. Les solutions et les fondus d'hydroxydes de sodium, de potassium, de baryum et de calcium sont des électrolytes; conduisent l'électricité et sont considérés comme des conducteurs de seconde espèce. Les bases solubles, les plus couramment utilisées dans l'industrie, comprennent environ 11 composés, tels que les hydroxydes basiques de sodium, de potassium, d'ammonium, etc.
La structure de la molécule de base
Une liaison ionique se forme entre un cation métallique et des anions de groupes hydroxyle dans une molécule de substance. Il est suffisamment puissant pour les hydroxydes insolubles dans l'eau, de sorte que les molécules d'eau polaires ne sont pas capables de détruire le réseau cristallin d'un tel composé. Les alcalis sont des substances stables et ne forment pratiquement pas d'oxyde et d'eau lorsqu'ils sont chauffés. Ainsi, les hydroxydes basiques de potassium et de sodium bouillent à des températures supérieures à 1000°C, alors qu'ils ne se décomposent pas. Dans les formules graphiques de toutes les bases, on voit clairement que l'atome d'oxygène du groupe hydroxyle est lié par une liaison covalente à l'atome de métal et l'autre à l'atome d'hydrogène. La structure de la molécule et le type de liaison chimique déterminent non seulement la physique, maiset toutes les caractéristiques chimiques des substances. Arrêtons-nous sur eux plus en détail.
Calcium et magnésium et caractéristiques des propriétés de leurs composés
Les deux éléments sont des représentants typiques des métaux actifs et peuvent interagir avec l'oxygène et l'eau. Le produit de la première réaction est un oxyde basique. L'hydroxyde se forme à la suite d'un processus exothermique qui libère une grande quantité de chaleur. Les bases de calcium et de magnésium sont des substances pulvérulentes blanches peu solubles. Les noms suivants sont souvent utilisés pour les composés de calcium: lait de chaux (s'il s'agit d'une suspension dans l'eau) et eau de chaux. Étant un hydroxyde basique typique, Ca(OH)2 interagit avec les oxydes acides et amphotères, les acides et les bases amphotères, comme les hydroxydes d'aluminium et de zinc. Contrairement aux alcalis typiques résistants à la chaleur, les composés de magnésium et de calcium se décomposent en oxyde et en eau sous l'influence de la température. Les deux bases, en particulier Ca(OH)2, sont largement utilisées dans l'industrie, l'agriculture et les besoins domestiques. Considérons leur application plus en détail.
Domaines d'application des composés de calcium et de magnésium
Il est bien connu que la construction utilise un matériau chimique appelé fluff ou chaux éteinte. C'est une base calcique. Le plus souvent, il est obtenu par réaction de l'eau avec de l'oxyde de calcium basique. Les propriétés chimiques des hydroxydes basiques leur permettent d'être largement utilisés dans diverses branches de l'économie nationale. Par exemple, pour nettoyer les impuretés dans la productionsucre brut, pour obtenir l'eau de Javel, dans le blanchiment des fils de coton et de lin. Avant l'invention des échangeurs d'ions - échangeurs de cations, des bases de calcium et de magnésium étaient utilisées dans les technologies d'adoucissement de l'eau, ce qui permettait de se débarrasser des hydrocarbures qui dégradent sa qualité. Pour ce faire, l'eau était bouillie avec une petite quantité de carbonate de sodium ou de chaux éteinte. Une suspension aqueuse d'hydroxyde de magnésium peut être utilisée comme remède pour les patients souffrant de gastrite afin de réduire l'acidité du suc gastrique.
Propriétés des oxydes et hydroxydes basiques
Les plus importantes pour les substances de ce groupe sont les réactions avec les oxydes acides, les acides, les bases amphotères et les sels. De manière intéressante, les bases insolubles telles que les hydroxydes de cuivre, de fer ou de nickel ne peuvent pas être obtenues par réaction directe de l'oxyde avec de l'eau. Dans ce cas, le laboratoire utilise la réaction entre le sel correspondant et l'alcali. En conséquence, des bases se forment qui précipitent. C'est ainsi par exemple qu'on obtient un précipité bleu d'hydroxyde de cuivre, un précipité vert d'une base ferreuse. Par la suite, ils sont évaporés en substances pulvérulentes solides liées aux hydroxydes insolubles dans l'eau. Une caractéristique distinctive de ces composés est que, sous l'action de températures élevées, ils se décomposent en oxyde et eau correspondants, ce qui ne peut être dit des alcalis. Après tout, les bases solubles dans l'eau sont thermiquement stables.
Capacité d'électrolyse
Continuant à étudier les propriétés de base des hydroxydes, arrêtons-nous sur une autre caractéristique par laquelle on peut distinguer les bases des métaux alcalins et alcalino-terreux des composés insolubles dans l'eau. C'est l'impossibilité pour ces derniers de se dissocier en ions sous l'influence d'un courant électrique. Au contraire, les masses fondues et les solutions d'hydroxydes de potassium, de sodium, de baryum et de strontium sont facilement soumises à l'électrolyse et sont des conducteurs de seconde espèce.
Obtenir des terrains
Parlant des propriétés de cette classe de substances inorganiques, nous avons partiellement répertorié les réactions chimiques qui sous-tendent leur production dans des conditions de laboratoire et industrielles. La méthode la plus accessible et la plus rentable peut être considérée comme la décomposition thermique du calcaire naturel, à la suite de laquelle de la chaux vive est obtenue. Si vous effectuez une réaction avec de l'eau, il se forme alors un hydroxyde basique - Ca (OH) 2. Un mélange de cette substance avec du sable et de l'eau est appelé mortier. Il continue d'être utilisé pour le plâtrage des murs, pour le collage des briques et dans d'autres types de travaux de construction. Les alcalis peuvent également être obtenus en faisant réagir les oxydes correspondants avec de l'eau. Par exemple: K2O + H2O=2KON. Le processus est exothermique avec le dégagement d'une grande quantité de chaleur.
Interaction des alcalis avec les oxydes acides et amphotères
Les propriétés chimiques caractéristiques des bases solubles dans l'eau comprennent leur capacité à former des sels dans des réactions avec des oxydes contenant des atomes non métalliques dans les molécules,par exemple, comme le dioxyde de carbone, le dioxyde de soufre ou l'oxyde de silicium. En particulier, l'hydroxyde de calcium est utilisé pour sécher les gaz, et les hydroxydes de sodium et de potassium pour obtenir les carbonates correspondants. Les oxydes de zinc et d'aluminium, liés aux substances amphotères, peuvent interagir avec les acides et les alcalis. Dans ce dernier cas, des composés complexes peuvent se former, comme l'hydroxyzincate de sodium.
Réaction de neutralisation
L'une des propriétés les plus importantes des bases, à la fois insolubles dans l'eau et les alcalis, est leur capacité à réagir avec des acides inorganiques ou organiques. Cette réaction se réduit à l'interaction entre deux types d'ions: l'hydrogène et les groupements hydroxyles. Elle conduit à la formation de molécules d'eau: HCI + KOH=KCI + H2O. Du point de vue de la théorie de la dissociation électrolytique, toute la réaction est réduite à la formation d'un électrolyte faible et légèrement dissocié - l'eau.
Dans l'exemple ci-dessus, un sel moyen s'est formé - le chlorure de potassium. Si des hydroxydes basiques sont pris pour la réaction en une quantité inférieure à ce qui est nécessaire pour la neutralisation complète de l'acide polybasique, alors lors de l'évaporation du produit résultant, des cristaux du sel acide sont trouvés. La réaction de neutralisation joue un rôle important dans les processus métaboliques se produisant dans les systèmes vivants - les cellules et leur permet, à l'aide de leurs propres complexes tampons, de neutraliser l'excès d'ions hydrogène accumulés dans les réactions de dissimilation.
