Les hydroxydes d'acides sont des composés inorganiques du groupe hydroxyle -OH et un métal ou un non-métal avec un état d'oxydation de +5, +6. Un autre nom est les acides inorganiques contenant de l'oxygène. Leur caractéristique est l'élimination d'un proton lors de la dissociation.
Classification des hydroxydes
Les hydroxydes sont aussi appelés hydroxydes et vodoxydes. Presque tous les éléments chimiques en contiennent, certains sont largement répandus dans la nature, par exemple, les minéraux hydrargillite et brucite sont respectivement des hydroxydes d'aluminium et de magnésium.
On distingue les types d'hydroxydes suivants:
- de base;
- amphotère;
- acide.
La classification est basée sur le fait que l'oxyde formant l'hydroxyde est basique, acide ou amphotère.
Propriétés générales
Les plus intéressantes sont les propriétés acido-basiques des oxydes et des hydroxydes, car la possibilité de réactions en dépend. Que l'hydroxyde présente des propriétés acides, basiques ou amphotères dépend de la force de la liaison entre l'oxygène, l'hydrogène et l'élément.
La force des ions est affectéepotentiel, avec une augmentation dans laquelle les propriétés basiques des hydroxydes s'affaiblissent et les propriétés acides des hydroxydes augmentent.
Hydroxydes supérieurs
Les hydroxydes supérieurs sont des composés dans lesquels l'élément formant est à l'état d'oxydation le plus élevé. Ce sont parmi tous les types de la classe. Un exemple de base est l'hydroxyde de magnésium. L'hydroxyde d'aluminium est amphotère, tandis que l'acide perchlorique peut être classé comme un hydroxyde acide.
Le changement des caractéristiques de ces substances en fonction de l'élément formant peut être tracé selon le système périodique de D. I. Mendeleïev. Les propriétés acides des hydroxydes supérieurs augmentent de gauche à droite, tandis que les propriétés métalliques, respectivement, s'affaiblissent dans cette direction.
Hydroxydes basiques
Au sens étroit, ce type est appelé une base, car l'anion OH est séparé lors de sa dissociation. Les plus connus de ces composés sont les alcalis, par exemple:
- Chaux éteinte Ca(OH)2 utilisée dans les salles de blanchiment, le tannage du cuir, la préparation de liquides antifongiques, de mortiers et de béton, l'adoucissement de l'eau, la production de sucre, d'eau de Javel et d'engrais, la caustification de carbonates de sodium et de potassium, neutralisation de solutions acides, détection de dioxyde de carbone, désinfection, réduction de la résistivité du sol, comme additif alimentaire.
- KOH potasse caustique utilisée dans la photographie, le raffinage du pétrole, l'alimentation, le papier et les industries métallurgiques, ainsi qu'une pile alcaline, un neutralisant d'acide, un catalyseur, un purificateur de gaz, un régulateur de pH, un électrolyte,composant de détergents, fluides de forage, colorants, engrais, potasse, substances organiques et inorganiques, pesticides, préparations pharmaceutiques pour le traitement des verrues, savons, caoutchouc synthétique.
- Soude caustique NaOH, nécessaire pour l'industrie des pâtes et papiers, la saponification des graisses dans la production de détergents, la neutralisation des acides, la production de biodiesel, la dissolution du blocage, le dégazage des substances toxiques, le traitement du coton et de la laine, le lavage des moules, la production alimentaire, cosmétologie, photographie.
Les hydroxydes basiques se forment à la suite de l'interaction avec l'eau des oxydes métalliques correspondants, dans la grande majorité des cas avec un état d'oxydation de +1 ou +2. Ceux-ci incluent les éléments alcalins, alcalino-terreux et de transition.
De plus, les bases peuvent être obtenues des manières suivantes:
- interaction d'un alcali avec un sel d'un métal peu actif;
- réaction entre un élément alcalin ou alcalino-terreux et l'eau;
- par électrolyse d'une solution aqueuse de sel.
Les hydroxydes acides et basiques interagissent les uns avec les autres pour former du sel et de l'eau. Cette réaction est appelée neutralisation et est d'une grande importance pour l'analyse titrimétrique. De plus, il est utilisé dans la vie de tous les jours. Lorsque de l'acide est renversé, un réactif dangereux peut être neutralisé avec de la soude et du vinaigre est utilisé pour l'alcali.
De plus, les hydroxydes basiques déplacent l'équilibre ionique lors de la dissociation en solution, ce qui se manifeste par une modification des couleurs des indicateurs, et entrent dans des réactions d'échange.
Lorsqu'ils sont chauffés, les composés insolubles se décomposent en oxyde et en eau, et les alcalis fondent. Un hydroxyde basique et un oxyde acide forment un sel.
Hydroxydes amphotères
Certains éléments, selon les conditions, présentent des propriétés basiques ou acides. Les hydroxydes à base d'eux sont appelés amphotères. Ils sont faciles à identifier par le métal inclus dans la composition, qui a un état d'oxydation de +3, +4. Par exemple, une substance gélatineuse blanche - l'hydroxyde d'aluminium Al(OH)3, utilisée dans la purification de l'eau en raison de sa grande capacité d'adsorption, dans la fabrication de vaccins en tant que substance qui améliore la réponse immunitaire, en médecine pour le traitement des maladies acido-dépendantes tractus gastro-intestinal. Il est également souvent incorporé dans les plastiques ignifuges et sert de support pour les catalyseurs.
Mais il y a des exceptions lorsque la valeur de l'état d'oxydation de l'élément est +2. Ceci est typique pour le béryllium, l'étain, le plomb et le zinc. L'hydroxyde du dernier métal Zn(OH)2 est largement utilisé dans les industries chimiques, principalement pour la synthèse de divers composés.
Vous pouvez obtenir de l'hydroxyde amphotère en faisant réagir une solution d'un sel de métal de transition avec un alcali dilué.
L'hydroxyde amphotère et l'oxyde d'acide, l'alcali ou l'acide forment un sel lorsqu'ils interagissent. Le chauffage de l'hydroxyde entraîne sa décomposition en eau et en métahydroxyde, qui, lors d'un chauffage supplémentaire, est converti en oxyde.
Amphoteric etles hydroxydes acides se comportent de la même manière en milieu alcalin. Lorsqu'ils interagissent avec des acides, les hydroxydes amphotères agissent comme des bases.
Hydroxydes acides
Ce type se caractérise par la présence d'un élément à l'état d'oxydation de +4 à +7. En solution, ils sont capables de donner un cation hydrogène ou d'accepter une paire d'électrons et de former une liaison covalente. Le plus souvent, ils ont un état d'agrégation d'un liquide, mais il y a aussi des solides parmi eux.
Forme un oxyde hydroxyde acide capable de formation de sel et contenant un non-métal ou un métal de transition. L'oxyde est obtenu à la suite de l'oxydation d'un non-métal, de la décomposition d'un acide ou d'un sel.
Les propriétés acides des hydroxydes se manifestent par leur capacité à colorer les indicateurs, à dissoudre les métaux actifs avec dégagement d'hydrogène, à réagir avec les bases et les oxydes basiques. Leur particularité est la participation aux réactions redox. Au cours du processus chimique, ils attachent à eux-mêmes des particules élémentaires chargées négativement. La capacité d'agir comme un accepteur d'électrons est affaiblie par la dilution et la conversion en sels.
Ainsi, il est possible de distinguer non seulement les propriétés acido-basiques des hydroxydes, mais aussi celles oxydantes.
Acide nitrique
HNO3 est considéré comme un acide monobasique fort. Il est très toxique, laisse des ulcères sur la peau avec une coloration jaune du tégument, et ses vapeurs irritent instantanément la muqueuse respiratoire. L'ancien nom est la vodka forte. Il s'agit d'hydroxydes acides, en solutions aqueusesse dissocie complètement en ions. Extérieurement, il ressemble à un liquide incolore fumant dans l'air. Une solution aqueuse concentrée est considérée comme étant de 60 à 70 % de la substance, et si la teneur dépasse 95 %, elle est appelée acide nitrique fumant.
Plus la concentration est élevée, plus le liquide apparaît sombre. Il peut même avoir une couleur brune due à la décomposition en oxyde, oxygène et eau à la lumière ou avec un léger chauffage, il doit donc être stocké dans un récipient en verre foncé dans un endroit frais.
Les propriétés chimiques de l'hydroxyde d'acide sont telles qu'il ne peut être distillé sans décomposition que sous pression réduite. Tous les métaux réagissent avec lui sauf l'or, certains représentants du groupe du platine et le tantale, mais le produit final dépend de la concentration de l'acide.
Par exemple, une substance à 60 %, lorsqu'elle interagit avec le zinc, donne du dioxyde d'azote comme sous-produit prédominant, 30 % - monoxyde, 20 % - oxyde de diazote (gaz hilarant). Des concentrations encore plus faibles de 10% et 3% donnent une substance simple, l'azote sous forme de gaz et de nitrate d'ammonium, respectivement. Ainsi, divers composés nitrés peuvent être obtenus à partir de l'acide. Comme on peut le voir dans l'exemple, plus la concentration est faible, plus la réduction de l'azote est profonde. L'activité du métal affecte également cela.
Une substance ne peut dissoudre l'or ou le platine que dans la composition de l'eau régale - un mélange de trois parties d'acide chlorhydrique et d'un acide nitrique. Le verre et le PTFE y sont résistants.
En plus des métaux, la substance réagit avecoxydes basiques et amphotères, bases, acides faibles. Dans tous les cas, le résultat est des sels, avec des non-métaux - acides. Toutes les réactions ne se produisent pas en toute sécurité, par exemple, les amines et la térébenthine s'enflamment spontanément au contact de l'hydroxyde à l'état concentré.
Les sels sont appelés nitrates. Lorsqu'ils sont chauffés, ils se décomposent ou présentent des propriétés oxydantes. En pratique, ils sont utilisés comme engrais. Ils ne se produisent pratiquement pas dans la nature en raison de leur grande solubilité. Par conséquent, tous les sels, à l'exception du potassium et du sodium, sont obtenus artificiellement.
L'acide lui-même est obtenu à partir d'ammoniac de synthèse et, si nécessaire, concentré de plusieurs manières:
- modifier l'équilibre en augmentant la pression;
- par chauffage en présence d'acide sulfurique;
- distillation.
En outre, il est utilisé dans la production d'engrais minéraux, de colorants et de médicaments, l'industrie militaire, les graphiques de chevalet, les bijoux, la synthèse organique. Parfois, l'acide dilué est utilisé en photographie pour acidifier les solutions de teinture.
Acide sulfurique
Н2SO4 est un acide dibasique fort. Il ressemble à un liquide huileux lourd incolore, inodore. Le nom obsolète est le vitriol (solution aqueuse) ou l'huile de vitriol (un mélange avec du dioxyde de soufre). Ce nom a été donné en raison du fait qu'au début du 19e siècle, le soufre était produit dans les usines de vitriol. En hommage à la tradition, les hydrates de sulfate sont encore appelés vitriol à ce jour.
La production d'acide est établie à l'échelle industrielle etest d'environ 200 millions de tonnes par an. Il est obtenu en oxydant le dioxyde de soufre avec de l'oxygène ou du dioxyde d'azote en présence d'eau, ou en faisant réagir du sulfure d'hydrogène avec du sulfate de cuivre, d'argent, de plomb ou de mercure. La substance concentrée résultante est un agent oxydant puissant: elle déplace les halogènes des acides correspondants, convertit le carbone et le soufre en oxydes acides. L'hydroxyde est ensuite réduit en dioxyde de soufre, en hydrogène sulfuré ou en soufre. Un acide dilué ne présente généralement pas de propriétés oxydantes et forme des sels ou des esters moyens et acides.
La substance peut être détectée et identifiée par réaction avec des sels de baryum solubles, ce qui entraîne la formation d'un précipité blanc de sulfate.
L'acide est en outre utilisé dans le traitement des minerais, la production d'engrais minéraux, de fibres chimiques, de colorants, de fumée et d'explosifs, diverses industries, la synthèse organique, comme électrolyte, pour obtenir des sels minéraux.
Mais l'utilisation comporte certains dangers. La substance corrosive provoque des brûlures chimiques au contact de la peau ou des muqueuses. Lorsqu'il est inhalé, une toux apparaît d'abord, puis - des maladies inflammatoires du larynx, de la trachée et des bronches. Dépasser la concentration maximale autorisée de 1 mg par mètre cube est mortel.
Vous pouvez rencontrer des vapeurs d'acide sulfurique non seulement dans les industries spécialisées, mais aussi dans l'atmosphère de la ville. Cela se produit lorsque la chimie et la métallurgieles entreprises émettent des oxydes de soufre, qui tombent ensuite sous forme de pluies acides.
Tous ces dangers ont conduit au fait que la circulation d'acide sulfurique contenant plus de 45 % de concentration en masse en Russie est limitée.
Acide sulfureux
Н2SO3 - acide plus faible que l'acide sulfurique. Sa formule ne diffère que par un seul atome d'oxygène, mais cela la rend instable. Il n'a pas été isolé à l'état libre, il n'existe qu'en solutions aqueuses diluées. Ils peuvent être identifiés par une odeur piquante spécifique, rappelant une allumette brûlée. Et pour confirmer la présence d'un ion sulfite - par réaction avec le permanganate de potassium, à la suite de quoi la solution rouge-violet devient incolore.
Une substance dans différentes conditions peut agir comme agent réducteur et agent oxydant, former des sels acides et moyens. Il est utilisé pour la conservation des aliments, l'obtention de cellulose à partir du bois, ainsi que pour le blanchiment délicat de la laine, de la soie et d'autres matériaux.
Acide orthophosphorique
H3PO4 est un acide de force moyenne qui ressemble à des cristaux incolores. L'acide orthophosphorique est également appelé une solution à 85% de ces cristaux dans l'eau. Il se présente sous la forme d'un liquide inodore et sirupeux qui est sujet à l'hypothermie. Un chauffage au-dessus de 210 degrés Celsius le transforme en acide pyrophosphorique.
L'acide phosphorique se dissout bien dans l'eau, se neutralise avec les alcalis et l'hydrate d'ammoniac, réagit avec les métaux,forme des composés polymères.
Vous pouvez obtenir la substance de différentes manières:
- dissoudre le phosphore rouge dans de l'eau sous pression, à une température de 700 à 900 degrés, en utilisant du platine, du cuivre, du titane ou du zirconium;
- faire bouillir du phosphore rouge dans de l'acide nitrique concentré;
- en ajoutant de l'acide nitrique concentré chaud à la phosphine;
- oxydation de l'oxygène phosphine à 150 degrés;
- exposer le décaooxyde de tétraphosphore à une température de 0 degré, puis l'augmenter progressivement jusqu'à 20 degrés et une transition en douceur vers l'ébullition (de l'eau est nécessaire à toutes les étapes);
- dissolution de pentachlorure ou d'oxyde de trichlorure de phosphore dans l'eau.
L'utilisation du produit résultant est large. Avec son aide, la tension superficielle est réduite et les oxydes sont éliminés des surfaces se préparant au brasage, les métaux sont nettoyés de la rouille et un film protecteur est créé sur leur surface qui empêche toute corrosion supplémentaire. De plus, l'acide orthophosphorique est utilisé dans les congélateurs industriels et pour la recherche en biologie moléculaire.
En outre, le composé fait partie des fluides hydrauliques pour l'aviation, des additifs alimentaires et des régulateurs d'acidité. Il est utilisé en élevage pour la prévention de la lithiase urinaire chez les visons et en dentisterie pour les manipulations avant obturation.
Acide pyrophosphorique
H4R2O7 - un acide caractérisé comme fort dans le premier stade et faible dans d'autres. Elle fond sansdécomposition, car ce processus nécessite un chauffage sous vide ou la présence d'acides forts. Il est neutralisé par les alcalis et réagit avec le peroxyde d'hydrogène. Obtenez-le de l'une des manières suivantes:
- décomposition du décaoxyde de tétraphosphore dans de l'eau à température nulle, puis chauffage à 20 degrés;
- en chauffant de l'acide phosphorique à 150 degrés;
- réaction de l'acide phosphorique concentré avec le décaoxyde de tétraphosphore à 80-100 degrés.
Utilisé principalement pour la production d'engrais.
En plus de ceux-ci, il existe de nombreux autres représentants des hydroxydes acides. Chacun d'eux a ses propres caractéristiques et caractéristiques, mais en général, les propriétés acides des oxydes et des hydroxydes résident dans leur capacité à séparer l'hydrogène, à se décomposer, à interagir avec les alcalis, les sels et les métaux.
