Hidróxidos ácidos são compostos inorgânicos do grupo hidroxila –OH e um metal ou não metal com estado de oxidação +5, +6. Outro nome é ácidos inorgânicos contendo oxigênio. Sua característica é a eliminação de um próton durante a dissociação.
Classificação dos hidróxidos
Hidróxidos também são chamados de hidróxidos e vodóxidos. Quase todos os elementos químicos os possuem, alguns são amplamente distribuídos na natureza, por exemplo, os minerais hidrargilita e brucita são hidróxidos de alumínio e magnésio, respectivamente.
Os seguintes tipos de hidróxidos são diferenciados:
- basic;
- anfotérico;
- ácido.
A classificação é baseada se o óxido que forma o hidróxido é básico, ácido ou anfotérico.
Propriedades Gerais
As mais interessantes são as propriedades ácido-base dos óxidos e hidróxidos, pois delas depende a possibilidade de reações. Se o hidróxido exibirá propriedades ácidas, básicas ou anfotéricas depende da força da ligação entre oxigênio, hidrogênio e o elemento.
A força do íon é afetadapotencial, com um aumento no qual as propriedades básicas dos hidróxidos enfraquecem e as propriedades ácidas dos hidróxidos aumentam.
Hidróxidos superiores
Hidróxidos superiores são compostos em que o elemento formador está no estado de oxidação mais elevado. Estes estão entre todos os tipos da classe. Um exemplo de uma base é o hidróxido de magnésio. O hidróxido de alumínio é anfotérico, enquanto o ácido perclórico pode ser classificado como um hidróxido ácido.
A mudança nas características dessas substâncias dependendo do elemento formador pode ser rastreada de acordo com o sistema periódico de D. I. Mendeleev. As propriedades ácidas dos hidróxidos superiores aumentam da esquerda para a direita, enquanto as propriedades metálicas, respectivamente, enfraquecem nessa direção.
Hidróxidos básicos
Em sentido estrito, esse tipo é chamado de base, pois o ânion OH é cindido durante sua dissociação. Os mais famosos desses compostos são os álcalis, por exemplo:
- Cal extinta Ca(OH)2 utilizada em branqueamento, curtimento de couro, preparação de líquidos antifúngicos, argamassas e concreto, amaciamento de água, produção de açúcar, alvejante e fertilizante, caustificação de carbonatos de sódio e potássio, neutralização de soluções ácidas, detecção de dióxido de carbono, desinfecção, redução da resistividade do solo, como aditivo alimentar.
- KOH potássio cáustico usado em fotografia, refino de petróleo, alimentos, papel e indústrias metalúrgicas, bem como uma bateria alcalina, neutralizador de ácido, catalisador, purificador de gás, regulador de pH, eletrólito,componente de detergentes, fluidos de perfuração, corantes, fertilizantes, substâncias orgânicas e inorgânicas à base de potássio, pesticidas, preparações farmacêuticas para o tratamento de verrugas, sabões, borracha sintética.
- Soda cáustica NaOH, necessária para a indústria de celulose e papel, saponificação de gorduras na produção de detergentes, neutralização ácida, produção de biodiesel, dissolução de bloqueio, desgaseificação de substâncias tóxicas, beneficiamento de algodão e lã, lavagem de moldes, produção de alimentos, cosmetologia, fotografia.
Os hidróxidos básicos são formados como resultado da interação com a água dos óxidos metálicos correspondentes, na grande maioria dos casos com estado de oxidação +1 ou +2. Estes incluem elementos alcalinos, alcalinos terrosos e de transição.
Além disso, as bases podem ser obtidas das seguintes maneiras:
- interação de álcali com um sal de um metal de baixa atividade;
- reação entre um elemento alcalino ou alcalino-terroso e água;
- por eletrólise de uma solução aquosa de sal.
Hidróxidos ácidos e básicos interagem entre si para formar sal e água. Essa reação é chamada de neutralização e é de grande importância para a análise titrimétrica. Além disso, é usado na vida cotidiana. Quando o ácido é derramado, um reagente perigoso pode ser neutralizado com refrigerante e vinagre é usado para álcalis.
Além disso, os hidróxidos básicos deslocam o equilíbrio iônico durante a dissociação em solução, que se manifesta na mudança das cores dos indicadores, e entram em reações de troca.
Quando aquecidos, compostos insolúveis se decompõem em óxido e água, e os álcalis derretem. Um hidróxido básico e um óxido ácido formam um sal.
Hidróxidos Anfotéricos
Alguns elementos, dependendo das condições, exibem propriedades básicas ou ácidas. Hidróxidos baseados neles são chamados de anfotéricos. Eles são fáceis de identificar pelo metal incluído na composição, que possui um estado de oxidação de +3, +4. Por exemplo, uma substância gelatinosa branca - hidróxido de alumínio Al(OH)3, utilizada na purificação de água devido à sua alta capacidade de adsorção, na fabricação de vacinas como substância que potencializa a resposta imune, em medicina para o tratamento de doenças ácido-dependentes do trato gastrointestinal. Também é frequentemente incorporado em plásticos retardadores de chama e atua como transportador para catalisadores.
Mas há exceções quando o valor do estado de oxidação do elemento é +2. Isso é típico para berílio, estanho, chumbo e zinco. O hidróxido do último metal Zn(OH)2 é amplamente utilizado nas indústrias químicas, principalmente para a síntese de vários compostos.
Você pode obter hidróxido anfotérico reagindo uma solução de um sal de metal de transição com álcali diluído.
Hidróxido anfótero e óxido ácido, alcalino ou ácido formam um sal ao interagir. O aquecimento do hidróxido leva à sua decomposição em água e metahidróxido, que, após aquecimento adicional, é convertido em óxido.
Anfotérico ehidróxidos ácidos se comportam da mesma maneira em meio alcalino. Ao interagir com ácidos, os hidróxidos anfotéricos atuam como bases.
Hidróxidos ácidos
Este tipo é caracterizado pela presença de um elemento no estado de oxidação de +4 a +7. Em solução, eles são capazes de doar um cátion hidrogênio ou aceitar um par de elétrons e formar uma ligação covalente. Na maioria das vezes eles têm um estado de agregação de um líquido, mas também existem sólidos entre eles.
Forma um óxido ácido hidróxido capaz de formar sal e contendo um não metal ou metal de transição. O óxido é obtido como resultado da oxidação de um não metal, da decomposição de um ácido ou de um sal.
As propriedades ácidas dos hidróxidos se manifestam em sua capacidade de colorir indicadores, dissolver metais ativos com evolução de hidrogênio, reagir com bases e óxidos básicos. Sua característica distintiva é a participação em reações redox. Durante o processo químico, eles se ligam a partículas elementares carregadas negativamente. A capacidade de atuar como aceptor de elétrons é enfraquecida pela diluição e conversão em sais.
Assim, é possível distinguir não só as propriedades ácido-base dos hidróxidos, mas também as oxidantes.
ácido nítrico
HNO3 é considerado um ácido monobásico forte. É muito venenoso, deixa úlceras na pele com coloração amarelada do tegumento, e seus vapores irritam instantaneamente a mucosa respiratória. O nome antigo é vodka forte. Refere-se a hidróxidos ácidos, em soluções aquosasdissocia-se completamente em íons. Externamente, parece um líquido incolor fumegante no ar. Uma solução aquosa concentrada é considerada como 60 - 70% da substância, e se o conteúdo exceder 95%, é chamado de ácido nítrico fumegante.
Quanto maior a concentração, mais escuro o líquido aparece. Pode até ter uma cor marrom devido à decomposição em óxido, oxigênio e água na luz ou com leve aquecimento, por isso deve ser armazenado em um recipiente de vidro escuro em local fresco.
As propriedades químicas do hidróxido ácido são tais que ele só pode ser destilado sem decomposição sob pressão reduzida. Todos os metais reagem com ele, exceto ouro, alguns representantes do grupo platina e tântalo, mas o produto final depende da concentração do ácido.
Por exemplo, uma substância a 60%, ao interagir com o zinco, dá dióxido de nitrogênio como subproduto predominante, 30% - monóxido, 20% - óxido de dinitrogênio (gás hilariante). Concentrações ainda mais baixas de 10% e 3% dão uma substância simples nitrogênio na forma de gás e nitrato de amônio, respectivamente. Assim, vários compostos nitro podem ser obtidos a partir do ácido. Como pode ser visto no exemplo, quanto menor a concentração, mais profunda é a redução do nitrogênio. A atividade do metal também afeta isso.
Uma substância pode dissolver ouro ou platina apenas na composição de água régia - uma mistura de três partes de ácido clorídrico e uma de ácido nítrico. Vidro e PTFE são resistentes a ele.
Além dos metais, a substância reage comóxidos básicos e anfotéricos, bases, ácidos fracos. Em todos os casos, o resultado são sais, com não metais - ácidos. Nem todas as reações ocorrem com segurança, por exemplo, aminas e terebintina inflamam espontaneamente quando em contato com hidróxido em estado concentrado.
Sais são chamados de nitratos. Quando aquecidos, eles se decompõem ou exibem propriedades oxidantes. Na prática, eles são usados como fertilizantes. Praticamente não ocorrem na natureza devido à alta solubilidade, portanto, todos os sais, exceto potássio e sódio, são obtidos artificialmente.
O próprio ácido é obtido a partir da amônia sintetizada e, se necessário, concentrado de várias maneiras:
- mudando o equilíbrio aumentando a pressão;
- por aquecimento na presença de ácido sulfúrico;
- destilação.
Além disso, é usado na produção de fertilizantes minerais, corantes e medicamentos, indústria militar, gráficos de cavalete, joias, síntese orgânica. Ocasionalmente, ácido diluído é usado em fotografia para acidificar soluções de tingimento.
Ácido sulfúrico
Н2SO4 é um ácido dibásico forte. Parece um líquido oleoso pesado incolor, inodoro. O nome obsoleto é vitríolo (solução aquosa) ou óleo de vitríolo (uma mistura com dióxido de enxofre). Este nome foi dado devido ao fato de que no início do século 19 o enxofre era produzido em fábricas de vitríolos. Em homenagem à tradição, os hidratos de sulfato ainda são chamados de vitríolo até hoje.
A produção de ácido é estabelecida em escala industrial eé de cerca de 200 milhões de toneladas por ano. É obtido pela oxidação do dióxido de enxofre com oxigênio ou dióxido de nitrogênio na presença de água, ou pela reação de sulfeto de hidrogênio com sulfato de cobre, prata, chumbo ou mercúrio. A substância concentrada resultante é um forte agente oxidante: desloca halogênios dos ácidos correspondentes, converte carbono e enxofre em óxidos ácidos. O hidróxido é então reduzido a dióxido de enxofre, sulfureto de hidrogénio ou enxofre. Um ácido diluído geralmente não apresenta propriedades oxidantes e forma sais ou ésteres médios e ácidos.
A substância pode ser detectada e identificada por reação com sais de bário solúveis, resultando na precipitação de um precipitado branco de sulfato.
O ácido é ainda utilizado no beneficiamento de minérios, na produção de fertilizantes minerais, fibras químicas, corantes, fumaça e explosivos, indústrias diversas, síntese orgânica, como eletrólito, para obtenção de sais minerais.
Mas o uso está repleto de certos perigos. Substância corrosiva causa queimaduras químicas em contato com a pele ou membranas mucosas. Quando inalado, a tosse aparece primeiro e, posteriormente - doenças inflamatórias da laringe, traqueia e brônquios. Exceder a concentração máxima permitida de 1 mg por metro cúbico é mortal.
Você pode encontrar vapores de ácido sulfúrico não apenas em indústrias especializadas, mas também na atmosfera da cidade. Isso acontece quando produtos químicos e metalúrgicosas empresas emitem óxidos de enxofre, que caem como chuva ácida.
Todos esses perigos levaram ao fato de que a circulação de ácido sulfúrico contendo mais de 45% de concentração em massa na Rússia é limitada.
Ácido sulfuroso
Н2SO3 - ácido mais fraco que o ácido sulfúrico. Sua fórmula difere por apenas um átomo de oxigênio, mas isso a torna instável. Não foi isolado no estado livre; existe apenas em soluções aquosas diluídas. Eles podem ser identificados por um cheiro pungente específico, que lembra um fósforo queimado. E para confirmar a presença de um íon sulfito - por reação com permanganato de potássio, como resultado da qual a solução vermelho-violeta se torna incolor.
Uma substância em diferentes condições pode atuar como agente redutor e agente oxidante, formando sais ácidos e médios. É usado para conservação de alimentos, obtendo celulose da madeira, bem como para o branqueamento delicado de lã, seda e outros materiais.
Ácido ortofosfórico
H3PO4 é um ácido de força média que se parece com cristais incolores. O ácido ortofosfórico também é chamado de solução de 85% desses cristais em água. Aparece como um líquido xaroposo inodoro que é propenso a hipotermia. O aquecimento acima de 210 graus Celsius faz com que ele se transforme em ácido pirofosfórico.
O ácido fosfórico se dissolve bem em água, neutraliza com álcalis e hidrato de amônia, reage com metais,forma compostos poliméricos.
Você pode obter a substância de diferentes maneiras:
- dissolução de fósforo vermelho em água sob pressão, a uma temperatura de 700-900 graus, usando platina, cobre, titânio ou zircônio;
- fósforo vermelho fervente em ácido nítrico concentrado;
- adicionando ácido nítrico concentrado quente à fosfina;
- oxidação do oxigênio fosfina a 150 graus;
- exposição do decaóxido de tetrafósforo a uma temperatura de 0 graus, depois aumentar gradualmente para 20 graus e uma transição suave para a ebulição (é necessária água em todas as etapas);
- dissolução de pentacloreto ou óxido de tricloreto de fósforo em água.
O uso do produto resultante é amplo. Com sua ajuda, a tensão superficial é reduzida e os óxidos são removidos das superfícies que se preparam para a soldagem, os metais são limpos de ferrugem e uma película protetora é criada em sua superfície que evita mais corrosão. Além disso, o ácido ortofosfórico é usado em congeladores industriais e para pesquisas em biologia molecular.
Além disso, o composto faz parte de fluidos hidráulicos de aviação, aditivos alimentares e reguladores de acidez. É usado na pecuária para a prevenção de urolitíase em martas e na odontologia para manipulações antes do preenchimento.
Ácido pirofosfórico
H4R2O7 - um ácido caracterizado como forte no primeiro estágio e fraco em outros. Ela derrete semdecomposição, uma vez que este processo requer aquecimento em vácuo ou a presença de ácidos fortes. É neutralizado por álcalis e reage com peróxido de hidrogênio. Obtenha-o de uma das seguintes maneiras:
- decompondo decaóxido de tetrafósforo em água a temperatura zero e depois aquecendo-o a 20 graus;
- aquecendo ácido fosfórico a 150 graus;
- reação de ácido fosfórico concentrado com decaóxido de tetrafósforo a 80-100 graus.
Usado principalmente para produção de fertilizantes.
Além destes, existem muitos outros representantes dos hidróxidos ácidos. Cada um deles tem suas próprias características e características, mas, em geral, as propriedades ácidas dos óxidos e hidróxidos residem em sua capacidade de separar o hidrogênio, decompor, interagir com álcalis, sais e metais.
