As principais classes de substâncias inorgânicas, além dos óxidos, ácidos e sais, incluem um grupo de compostos denominados bases ou hidróxidos. Todos eles têm um único plano de estrutura molecular: necessariamente contêm um ou mais grupos hidroxila ligados a um íon metálico em sua composição. Os hidróxidos básicos são geneticamente relacionados aos óxidos e sais metálicos, o que determina não apenas suas propriedades químicas, mas também os métodos de obtenção em laboratório e na indústria.
Existem várias formas de classificação de bases, que se baseiam tanto nas características do metal que faz parte da molécula, quanto na capacidade da substância de se dissolver em água. Em nosso artigo, consideraremos essas características dos hidróxidos, além de conhecer suas propriedades químicas, das quais depende o uso de bases na indústria e na vida cotidiana.
Propriedades físicas
Todas as bases formadas por metais ativos ou típicos são sólidos com ampla faixa de pontos de fusão. Em relação à água, elessão divididos em altamente solúveis - alcalinos e insolúveis em água. Por exemplo, hidróxidos básicos contendo elementos do grupo IA como cátions dissolvem-se prontamente em água e são eletrólitos fortes. Eles são ensaboados ao toque, corroem o tecido, a pele e são chamados de álcalis. Quando eles se dissociam em solução, os íons OH- são detectados, os quais são determinados usando indicadores. Por exemplo, a fenolftaleína incolor torna-se carmesim em meio alcalino. Tanto as soluções quanto os fundidos de hidróxidos de sódio, potássio, bário e cálcio são eletrólitos; conduzem eletricidade e são considerados condutores do segundo tipo. As bases solúveis, mais comumente usadas na indústria, incluem cerca de 11 compostos, como hidróxidos básicos de sódio, potássio, amônio, etc.
A estrutura da molécula base
Uma ligação iônica é formada entre um cátion metálico e ânions de grupos hidroxila em uma molécula de substância. É forte o suficiente para hidróxidos insolúveis em água, de modo que as moléculas de água polares não são capazes de destruir a rede cristalina de tal composto. Os álcalis são substâncias estáveis e praticamente não formam óxido e água quando aquecidos. Assim, os hidróxidos básicos de potássio e sódio fervem em temperaturas acima de 1000°C, enquanto não se decompõem. Nas fórmulas gráficas de todas as bases, vê-se claramente que o átomo de oxigênio do grupo hidroxila está ligado por uma ligação covalente ao átomo de metal e a outra ao átomo de hidrogênio. A estrutura da molécula e o tipo de ligação química determinam não apenas física, mase todas as características químicas das substâncias. Vamos nos debruçar sobre eles com mais detalhes.
Cálcio e magnésio e características das propriedades de seus compostos
Ambos os elementos são representantes típicos de metais ativos e podem interagir com oxigênio e água. O produto da primeira reação é um óxido básico. O hidróxido é formado como resultado de um processo exotérmico que libera uma grande quantidade de calor. As bases de cálcio e magnésio são substâncias pulverulentas brancas pouco solúveis. Os seguintes nomes são frequentemente usados para compostos de cálcio: leite de cal (se for uma suspensão em água) e água de cal. Sendo um hidróxido básico típico, Ca(OH)2 interage com óxidos ácidos e anfóteros, ácidos e bases anfóteras, como hidróxidos de alumínio e zinco. Ao contrário dos álcalis resistentes ao calor típicos, os compostos de magnésio e cálcio se decompõem em óxido e água sob a influência da temperatura. Ambas as bases, especialmente Ca(OH)2, são amplamente utilizadas na indústria, agricultura e necessidades domésticas. Vamos considerar sua aplicação mais a fundo.
Campos de aplicação dos compostos de cálcio e magnésio
É sabido que a construção usa um material químico chamado fluff ou cal apagada. É uma base de cálcio. Na maioria das vezes é obtido pela reação da água com óxido de cálcio básico. As propriedades químicas dos hidróxidos básicos permitem que sejam amplamente utilizados em diversos ramos da economia nacional. Por exemplo, para limpar impurezas na produçãoaçúcar bruto, para obtenção de alvejante, no branqueamento de fios de algodão e linho. Antes da invenção dos trocadores de íons - trocadores de cátions, bases de cálcio e magnésio eram usadas em tecnologias de amaciamento de água, o que permitia livrar-se de hidrocarbonetos que degradam sua qualidade. Para fazer isso, a água foi fervida com uma pequena quantidade de carbonato de sódio ou cal apagada. Uma suspensão aquosa de hidróxido de magnésio pode ser usada como remédio para pacientes com gastrite para reduzir a acidez do suco gástrico.
Propriedades de óxidos e hidróxidos básicos
As mais importantes para as substâncias deste grupo são as reações com óxidos ácidos, ácidos, bases anfotéricas e sais. Curiosamente, bases insolúveis como hidróxidos de cobre, ferro ou níquel não podem ser obtidas pela reação direta do óxido com água. Neste caso, o laboratório utiliza a reação entre o sal e o álcali correspondente. Como resultado, formam-se bases que precipitam. Por exemplo, é assim que se obtém um precipitado azul de hidróxido de cobre, um precipitado verde de uma base ferrosa. Posteriormente, eles são evaporados para substâncias pulverulentas sólidas relacionadas a hidróxidos insolúveis em água. Uma característica distintiva desses compostos é que, sob a ação de altas temperaturas, eles se decompõem no óxido e água correspondentes, o que não pode ser dito sobre os álcalis. Afinal, as bases solúveis em água são termicamente estáveis.
Habilidade de Eletrólise
Continuando a estudar as propriedades básicas dos hidróxidos, vamos nos deter em mais uma característica pela qual se pode distinguir as bases dos metais alcalinos e alcalino-terrosos dos compostos insolúveis em água. Esta é a impossibilidade deste último se dissociar em íons sob a influência de uma corrente elétrica. Pelo contrário, fundidos e soluções de hidróxidos de potássio, sódio, bário e estrôncio são facilmente sujeitos à eletrólise e são condutores de segundo tipo.
Abrindo terreno
Falando sobre as propriedades desta classe de substâncias inorgânicas, listamos parcialmente as reações químicas que fundamentam sua produção em condições laboratoriais e industriais. O método mais acessível e econômico pode ser considerado a decomposição térmica do calcário natural, como resultado da obtenção da cal virgem. Se você realizar uma reação com água, ela forma um hidróxido básico - Ca (OH) 2. Uma mistura dessa substância com areia e água é chamada de argamassa. Continua a ser utilizado para reboco de paredes, para colagem de tijolos e em outros tipos de obras de construção. Os álcalis também podem ser obtidos pela reação dos óxidos correspondentes com água. Por exemplo: K2O + H2O=2KON. O processo é exotérmico com liberação de grande quantidade de calor.
Interação de álcalis com óxidos ácidos e anfotéricos
As propriedades químicas características das bases solúveis em água incluem sua capacidade de formar sais em reações com óxidos contendo átomos não metálicos em moléculas,por exemplo, como dióxido de carbono, dióxido de enxofre ou óxido de silício. Em particular, o hidróxido de cálcio é usado para secar gases e os hidróxidos de sódio e potássio para obter os carbonatos correspondentes. Óxidos de zinco e alumínio, relacionados a substâncias anfotéricas, podem interagir tanto com ácidos quanto com álcalis. Neste último caso, podem ser formados compostos complexos, como o hidroxozincato de sódio.
Reação de neutralização
Uma das propriedades mais importantes das bases, tanto insolúveis em água quanto em álcalis, é sua capacidade de reagir com ácidos inorgânicos ou orgânicos. Esta reação é reduzida à interação entre dois tipos de íons: hidrogênio e grupos hidroxila. Isso leva à formação de moléculas de água: HCI + KOH=KCI + H2O. Do ponto de vista da teoria da dissociação eletrolítica, toda a reação é reduzida à formação de um eletrólito fraco e levemente dissociado - água.
No exemplo acima, um sal médio foi formado - cloreto de potássio. Se os hidróxidos básicos são tomados para a reação em uma quantidade menor que a necessária para a neutralização completa do ácido polibásico, então após a evaporação do produto resultante, são encontrados cristais do sal ácido. A reação de neutralização desempenha um papel importante nos processos metabólicos que ocorrem nos sistemas vivos - células e permite que elas, com a ajuda de seus próprios complexos tampão, neutralizem a quantidade excessiva de íons hidrogênio acumulados nas reações de dissimilação.
