Гидроксид аммония вещество очень нестойкое, при нагревании оно разлагается с выделением аммиака и воды.
Глава 4. Химические свойства.
Гидроксиды металлов проявляют различные химические свойства в зависимости от активности металла, который в данный гидроксид входит. Но все же можно выделить несколько химических процессов, в которые будут вступать все основания. Это реакции с кислотами и кислотными оксидами, солями. Рассмотрим эти взаимодействия более детально.
4.1 Взаимодействие с кислотами. Реакция нейтрализации.
Все основания, даже нерастворимые в воде, вступают в реакцию взаимодействия с кислотами. Еще эту реакцию называют реакцией нейтрализации. Реакция нейтрализации – это реакция между кислотой и основанием, продуктами которой будет соль и вода.
Примером этой реакции может быть взаимодействие соляной кислоты и гидроксида натрия: . Если кислота двух основная, то реакция будет иметь вид: . Но может быть ситуация, когда есть недостаток одного реагирующего вещества, например гидроксида калия, тогда в реакции среди ее продуктов будут кислые соли – соли в которых атомы металла не вытеснили все ионы гидроксила .
.
В последней реакции получился гидросульфат калия . При наличии гидроксида калия возможно дальнейшее вытеснение ионов :
Такие процессы характерны для щелочей. Для гидроксида натрия:
При недостатке кислоты могут получаться основные соли. Запишем реакцию взаимодействия гидроксида алюминия с серной кислотой:
В реакции есть недостаток серной кислоты, поэтому выделяется - гидроксосульфат алюминия, который может реагировать с серной кислотой с получением сульфата алюминия: .
4.2 Взаимодействие с кислотными оксидами.
Основания реагируют с кислотными оксидами. Особенно эта реакция характерна для щелочей и гидроксидов кальция, магния, бария.
В таких реакциях возможно также получение кислых солей, как и при взаимодействии с кислотами:
- гидрокарбонат кальция, - гидросульфит натрия.
Кислые соли также могут далее реагировать с основами с получением нормальных солей:
4.3 Амфотерные гидроксиды, взаимодействие с гидроксидами щелочных металлов.
Существуют гидроксиды, способные вступать во взаимодействие и образовывать соли не только с кислотами, но и с основаниями. К таким гидроксидам принадлежит гидроксид цинка. При взаимодействии его, например, с соляной кислотой получается хлорид цинка
Zn(ОН)2 + 2НСl = ZnС12 + 2Н2О
а при взаимодействии с гидроксидом натрия – цинкат натрия;
Zn(ОН)2 + 2NаОН = Nа2ZпО2 + 2Н2О
Такие же свойства проявляет и гидроксид алюминия:
В результате реакции получится гексагидроксоалюминат калия К3[Аl(ОН)]6. в расплаве эта реакция будет проходить с немного другими продуктами:
В результате получатся соли – метаалюминаты, в нашем случае это будет метаалюминат калия.
Гидроксиды, обладающие этим свойством, называются амфотерными гидроксидам, или амфотерными электролитами. К таким гидроксидам кроме гидроксида цинка относятся гидроксиды алюминия, хрома и некоторые другие.
Явление амфотерности объясняется тем, что в молекулах амфотерных электролитов прочность связи между металлом и кислородом незначительно отличается от прочности связи между кислородом и водородом. Диссоциация таких молекул возможна, следовательно, по местам разрыва обеих этих связей. Если обозначить амфотерный электролит формулой RОН, то его диссоциацию можно выразить схемой:
Таким образом, в растворе амфотерного электролита существует сложное равновесие, в котором участвуют продукты диссоциации как по типу кислоты, так и по типу основания. Явление амфотерности наблюдается также среди многих органических веществ. Важную роль оно играет в биохимии, например, белки имеют амфотерные свойства.
4.4 Термическое разложение нерастворимых в воде оснований.
Многие нерастворимые в воде основания разлагаются при нагревании. Продуктами разложения будут оксиды соответствующих металлов и вода. Температура нагревания зависит от металла, который входит в состав основания и колеблется от 200°С и выше.
Запишем реакции разложения для гидроксидов цинка, меди, алюминия:
Продукты приведенных реакций вода и оксиды металлов: , и .
4.5 Взаимодействие с солями металлов.
Эта реакция характерна для щелочей. Гидроксиды калия. натрия. Лития взаимодействуют с солями металлов, в результате в осадок выпадают нерастворимые гидроксиды данных металлов:
С помощью этих реакций получают нерастворимые в воде гидроксиды многих металлов, которые затем используют в химическом синтезе, медицине и т. д.
Глава 5. Использование оснований в химии и промышленности.
Основания широко используются как в лаборатории химии, так и в химической промышленности, находят они свое применение и в быту.
Рассмотрим применение наиболее широко используемых оснований.
В химической лаборатории и в промышленности гидроксид натрия один из наиболее ходовых реактивов.
Гидроксид натрия, .
Используется для получения различных натриевых солей: сульфата, нитрата, нитрита, хромата, силикатов, или растворимого стекла, Флорида, солей органических кислот. Применяется при изготовлении целлюлозы из древесины при сульфатной варке, искусственных волокон, мыла и моющих средств, смачивателей и эмульгаторов, красителей, оксида алюминия из бокситов, фенолов. Входит в состав электролитов для воронения стали, оксидирования металлов, особенно алюминия, для проведения электролитических процессов в технологии олова и цинка.
Гидроксид калия, .
Служит исходным веществом для получения многих солей калия, жидких мыл и некоторых красителей. Используется как электролит, вместе с гидроксидом лития, в никель – кадмиевых аккумуляторах, в виде спиртового раствора для производства ксантогенатов – полупродуктов в производстве флотоагентов.
Гидроксид аммония, .
Его производство в мире составляет около 10 – 12 млн. тонн. Используют его как удобрение, при производстве животных кормов для повишения их пищевой ценности и как консервант, при производстве соды, красителей, в электролитическом производстве соединений марганца, в лабораторной практике.
Гидроксид кальция, .
Гидроксид кальция (гашеная известь) применяется в производстве строительных материалов, из него изготовляют известковый строительный раствор. Из него изготовляют хлорную известь ( смесь ) и другие соединения кальция, известковые удобрения, защитные средства для растений. При помощи гидроксида кальция смягчают воду, дубят кожи, нейтрализуют сточные воды, выделяют соли органических кислот из растительных соков.
Гидроксид лития, .
Применяется для наполнения щелочных аккумуляторов, что увеличивает их строк действия, используется для изготовления эмалей и стекол.
Гидроксид магния, .
Применяют в строительной промышленности, как компонент огнеупорных конструкционных материалов, для изготовления керамической химической посуды. Используется в медицине как мягкое нейтрализующее средство (при повышенной кислотности желудочного сока).
Области применения других, менее распространенных гидроксидов указаны в таблице 3
Таблица 3. Области применения гидроксидов металлов.
|
№ |
Название гидроксида |
Химическая формула |
Применение |
|
1. |
Гидроксид меди |
Используется в качестве пигмента для стекла, эмалей и глазурей, протравы при крашении тканей, как фунгицид. Стабилизатор нейлона, для приготовления реактива Швейцера. |
|
|
2. |
Гидроксид цинка |
Наполнитель резин, компонент красок, в ветеринарии как компонент мазей. |
|
|
3. |
Гидроксид кобальта |
Используют для получения катализаторов, пигментов, . |
|
|
4. |
Гидроксид кадмия |
Применяют для получения соединений кадмия, как аналитический реагент, для изготовления активной массы в кадмиевых источниках тока. |
|
|
5. |
Гидроксид алюминия |
Применяют для получения соединений алюминия, как антипирен в лакокрасочных материалов и пластмасс, компонент зубных паст, обволакивающее и адсорбирующее средство в медицине. |
|
|
6. |
Гидроксид бериллия |
Используют для получения огнеупорной керамики. тиглей, компонент стекол, хорошо пропускающих УФ-лучи. |
|
|
7. |
Гидроксид олова |
Для травления тканей, особенно шелка. |
|
|
8. |
Гидроксид свинца |
Для травления тканей, для изготовления стекла, наполнитель аккумуляторов. |
|
|
9. |
Гидроксид висмута |
Применяют при изготовлении эмалей и керамики, хрусталя и спец. стекол, для изготовления ультразвуковых материалов |
|
|
10. |
Гидроксид хрома |
Используют в аналитической хими. |
|
|
11. |
Гидроксид марганца |
Используют для получения соединений марганца. |
|
|
12. |
Гидроксид железа |
Основа для изготовления металлического железа, красящих пигментов |
Заключение.
Основания – один из классов неорганических веществ, который наряду с кислотами, оксидами и солями составляет основу неорганической химии. Они широко используются в разных областях химии и химической промышленности. С их помощью получают удобрения, строительные материалы, цветное стекло. Без них мы бы лишились легких и экономичных щелочных аккумуляторов, многих медицинских препаратов.
Заданием этой работы была систематизация знаний о таком классе неорганических химических веществ как основы, нужно было свести воедино их химические и физические свойства, их получение и использование в промышленности.
В работе особое внимание было уделено освещению понятия оснований, как одного из классов неорганических веществ на основе современных кислотно – основных теорий Бренстеда, Льюиса, Измайлова. Усановича. Также были рассмотрены промышленные методы получения щелочей на примере гидроксида натрия [ 3, ст. 36 – 42 ]. Большое внимание уделено способам применения оснований как в быту так и в химической, медицинской, строительной промышленности, где они находят свое применение. Главные области применения конкретных веществ вынесены в специальную справочную таблицу для удобства пользования.
Изучение свойств оснований имеет большое значение при изучении химии, а также для развития научного мировоззрения.
Список использованной литературы.
1. Глинка Н. Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1988. – 702 с.
2. Крешков А. П., Ярославцев А. А. Курс аналитической химии. – М.: Химия, 1964. – 430 с.
3. Подобаев Н. И. Электролиз. – М.: Просвещение, 1989, 100 с.
4. Полеес М. Э. Аналитическая химия. – М.: Медицина, 1981. – 286 с.
5. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. – Л.: Химия, 1978. – 331 с.
6. Химия: Справочное издание/ под ред. В. Шретер, К.-Х, Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. – М.: Химия, 1989.– 648 с.
7. Химическая энциклопедия в 5 т. / под ред. И. Л. Кнунянца. – М.: Советская энциклопедия, 1990.
8. Щукарев С. А. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1970. – 437 с.
