สารอนินทรีย์ประเภทหลัก นอกเหนือไปจากออกไซด์ กรด และเกลือแล้ว ยังรวมถึงกลุ่มของสารประกอบที่เรียกว่าเบสหรือไฮดรอกไซด์ ทั้งหมดมีแผนโครงสร้างโมเลกุลเดียว: จำเป็นต้องมีหมู่ไฮดรอกซิลอย่างน้อยหนึ่งกลุ่มที่เชื่อมต่อกับไอออนของโลหะในองค์ประกอบของมัน ไฮดรอกไซด์พื้นฐานมีความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรมกับออกไซด์ของโลหะและเกลือ ซึ่งไม่เพียงแต่กำหนดคุณสมบัติทางเคมีของพวกมันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการได้มาในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมด้วย
การจำแนกเบสมีหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับทั้งคุณสมบัติของโลหะที่เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลและความสามารถของสารที่จะละลายในน้ำ ในบทความของเรา เราจะพิจารณาคุณสมบัติของไฮดรอกไซด์เหล่านี้ และทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติทางเคมีของไฮดรอกไซด์ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับการใช้เบสในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน
สมบัติทางกายภาพ
ฐานทั้งหมดที่เกิดจากโลหะที่ใช้งานหรือโลหะทั่วไปเป็นของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวหลากหลาย เกี่ยวกับน้ำ พวกเขาแบ่งออกเป็นชนิดที่ละลายน้ำได้สูง - ด่างและไม่ละลายในน้ำ ตัวอย่างเช่น ไฮดรอกไซด์พื้นฐานที่มีองค์ประกอบกลุ่ม IA เป็นไอออนบวกที่ละลายได้ง่ายในน้ำและเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แรง เป็นสบู่ที่สัมผัสได้ ผ้าเป็นสนิม ผิวหนัง และเรียกว่าด่าง เมื่อแยกตัวออกจากสารละลาย จะตรวจพบ OH- ไอออน ซึ่งกำหนดโดยใช้ตัวบ่งชี้ ตัวอย่างเช่น ฟีนอฟทาลีนที่ไม่มีสีจะกลายเป็นสีแดงเข้มในตัวกลางที่เป็นด่าง ทั้งสารละลายและสารละลายโซเดียม โพแทสเซียม แบเรียม และแคลเซียมไฮดรอกไซด์ที่หลอมละลายเป็นอิเล็กโทรไลต์ นำไฟฟ้าและถือเป็นตัวนำประเภทที่สอง เบสที่ละลายน้ำได้ ซึ่งใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม ประกอบด้วยสารประกอบประมาณ 11 ชนิด เช่น ไฮดรอกไซด์พื้นฐานของโซเดียม โพแทสเซียม แอมโมเนียม เป็นต้น
โครงสร้างของโมเลกุลฐาน
พันธะไอออนิกเกิดขึ้นระหว่างไอออนบวกของโลหะกับแอนไอออนของหมู่ไฮดรอกซิลในโมเลกุลของสาร มีความแข็งแรงเพียงพอสำหรับไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ ดังนั้นโมเลกุลของน้ำที่มีขั้วจึงไม่สามารถทำลายโครงผลึกของสารประกอบดังกล่าวได้ อัลคาลิสเป็นสารที่เสถียรและไม่ก่อให้เกิดออกไซด์และน้ำเมื่อถูกความร้อน ดังนั้นไฮดรอกไซด์พื้นฐานของโพแทสเซียมและโซเดียมจึงเดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ° C ในขณะที่ไม่สลายตัว ในสูตรกราฟิกของเบสทั้งหมด จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าอะตอมออกซิเจนของกลุ่มไฮดรอกซิลถูกผูกมัดด้วยพันธะโควาเลนต์หนึ่งพันธะกับอะตอมของโลหะ และอีกพันธะหนึ่งกับอะตอมไฮโดรเจน โครงสร้างของโมเลกุลและชนิดของพันธะเคมีไม่เพียงกำหนดทางกายภาพเท่านั้นแต่และลักษณะทางเคมีทั้งหมดของสาร มาดูรายละเอียดกันดีกว่า
แคลเซียมและแมกนีเซียมและคุณสมบัติของสารประกอบ
ธาตุทั้งสองเป็นตัวแทนของโลหะออกฤทธิ์และสามารถโต้ตอบกับออกซิเจนและน้ำได้ ผลคูณของปฏิกิริยาแรกคือออกไซด์พื้นฐาน ไฮดรอกไซด์เกิดขึ้นจากกระบวนการคายความร้อนที่ปล่อยความร้อนออกมาเป็นจำนวนมาก ฐานแคลเซียมและแมกนีเซียมเป็นสารผงสีขาวที่ละลายได้น้อย ชื่อต่อไปนี้มักใช้สำหรับสารประกอบแคลเซียม: น้ำนมจากมะนาว (หากเป็นสารละลายในน้ำ) และน้ำปูนขาว เป็นไฮดรอกไซด์พื้นฐานทั่วไป Ca(OH)2 ทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่เป็นกรดและแอมโฟเทอริก กรดและเบสแอมโฟเทอริก เช่น อะลูมิเนียมและซิงค์ไฮดรอกไซด์ สารประกอบแมกนีเซียมและแคลเซียมต่างจากด่างทนความร้อนทั่วไปที่ย่อยสลายเป็นออกไซด์และน้ำภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ ฐานทั้งสอง โดยเฉพาะ Ca(OH)2 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การเกษตร และความต้องการภายในประเทศ มาพิจารณาใบสมัครกันต่อไป
ขอบเขตการใช้สารประกอบแคลเซียมและแมกนีเซียม
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการก่อสร้างใช้สารเคมีที่เรียกว่าปุยหรือปูนขาว เป็นฐานแคลเซียม ส่วนใหญ่มักจะได้มาจากปฏิกิริยาของน้ำกับแคลเซียมออกไซด์พื้นฐาน คุณสมบัติทางเคมีของไฮดรอกไซด์พื้นฐานช่วยให้สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆของเศรษฐกิจของประเทศ ตัวอย่างเช่น การทำความสะอาดสิ่งเจือปนในการผลิตน้ำตาลดิบเพื่อให้ได้สารฟอกขาวในการฟอกสีฝ้ายและเส้นด้ายลินิน ก่อนการประดิษฐ์เครื่องแลกเปลี่ยนไอออน - ตัวแลกเปลี่ยนไอออนบวก ฐานแคลเซียมและแมกนีเซียมถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีการทำให้น้ำอ่อนตัวลง ซึ่งทำให้สามารถกำจัดไฮโดรคาร์บอนที่ทำให้คุณภาพลดลงได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ น้ำต้มกับโซดาแอชหรือปูนขาวเล็กน้อย แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ที่เป็นของเหลวสามารถใช้เป็นยาสำหรับผู้ป่วยโรคกระเพาะเพื่อลดความเป็นกรดของน้ำย่อยได้
คุณสมบัติของออกไซด์และไฮดรอกไซด์พื้นฐาน
สิ่งสำคัญที่สุดสำหรับสารในกลุ่มนี้คือปฏิกิริยากับกรดออกไซด์ กรด เบสแอมโฟเทอริก และเกลือ ที่น่าสนใจคือ เบสที่ไม่ละลายน้ำ เช่น ทองแดง เหล็ก หรือนิกเกิลไฮดรอกไซด์ไม่สามารถทำได้โดยปฏิกิริยาโดยตรงของออกไซด์กับน้ำ ในกรณีนี้ ห้องปฏิบัติการจะใช้ปฏิกิริยาระหว่างเกลือและด่างที่สอดคล้องกัน เป็นผลให้เกิดฐานที่ตกตะกอน ตัวอย่างเช่น นี่คือวิธีการตกตะกอนของคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็นสีเขียวของเบสที่เป็นเหล็ก ต่อจากนั้นจะระเหยกลายเป็นสารที่เป็นผงแข็งที่เกี่ยวข้องกับไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ ลักษณะเด่นของสารประกอบเหล่านี้คือ ภายใต้การกระทำของอุณหภูมิสูง พวกมันจะสลายตัวเป็นออกไซด์และน้ำที่สอดคล้องกัน ซึ่งไม่สามารถพูดถึงอัลคาลิสได้ ท้ายที่สุด เบสที่ละลายน้ำได้จะมีความเสถียรทางความร้อน
ความสามารถในการอิเล็กโทรไลซิส
ต่อจากการศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของไฮดรอกไซด์ เราจะมาพูดถึงคุณสมบัติอื่นที่แยกความแตกต่างของโลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธจากสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำได้ นี่เป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกตัวออกเป็นไอออนภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้า ในทางตรงกันข้าม การละลายและสารละลายของโพแทสเซียม โซเดียม แบเรียม และสตรอนเทียมไฮดรอกไซด์จะถูกอิเล็กโทรไลซิสได้ง่ายและเป็นตัวนำประเภทที่สอง
รับสถานที่
เมื่อพูดถึงคุณสมบัติของสารอนินทรีย์ประเภทนี้ เราได้ระบุปฏิกิริยาเคมีบางส่วนที่รองรับการผลิตในสภาพห้องปฏิบัติการและทางอุตสาหกรรม วิธีการที่เข้าถึงได้และคุ้มค่าที่สุดถือได้ว่าเป็นการสลายตัวด้วยความร้อนของหินปูนธรรมชาติซึ่งเป็นผลมาจากการได้ปูนขาว หากคุณทำปฏิกิริยากับน้ำ มันจะเกิดไฮดรอกไซด์พื้นฐาน - Ca (OH) 2ส่วนผสมของสารนี้กับทรายและน้ำเรียกว่าปูน ยังคงใช้สำหรับการฉาบผนัง อิฐประสาน และในงานก่อสร้างประเภทอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถรับอัลคาลิสได้โดยทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่สอดคล้องกับน้ำ ตัวอย่างเช่น K2O + H2O=2KON กระบวนการนี้เป็นคายความร้อนด้วยการปล่อยความร้อนจำนวนมาก
ปฏิกิริยาของด่างกับออกไซด์ที่เป็นกรดและแอมโฟเทอริก
คุณสมบัติทางเคมีที่เป็นลักษณะเฉพาะของเบสที่ละลายน้ำได้รวมถึงความสามารถในการสร้างเกลือในปฏิกิริยากับออกไซด์ที่มีอะตอมที่ไม่ใช่โลหะในโมเลกุลเช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ หรือซิลิกอนออกไซด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แคลเซียมไฮดรอกไซด์ใช้เพื่อทำให้ก๊าซแห้ง และโซเดียมและโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เพื่อให้ได้คาร์บอเนตที่สอดคล้องกัน ออกไซด์ของสังกะสีและอะลูมิเนียมที่เกี่ยวข้องกับสารแอมโฟเทอริกสามารถโต้ตอบกับกรดและด่างได้ ในกรณีหลังนี้ สารประกอบเชิงซ้อนสามารถก่อตัวขึ้นได้ เช่น โซเดียมไฮดรอกโซซินเคต
ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเบส ทั้งที่ไม่ละลายในน้ำและด่าง คือความสามารถในการทำปฏิกิริยากับกรดอนินทรีย์หรือกรดอินทรีย์ ปฏิกิริยานี้จะลดลงจนถึงปฏิกิริยาระหว่างไอออนสองประเภท: กลุ่มไฮโดรเจนและไฮดรอกซิล มันนำไปสู่การก่อตัวของโมเลกุลของน้ำ: HCI + KOH=KCI + H2O. จากมุมมองของทฤษฎีการแยกตัวด้วยไฟฟ้า ปฏิกิริยาทั้งหมดจะลดลงจนกลายเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แยกตัวออกจากกันเล็กน้อย - น้ำ
ในตัวอย่างข้างต้น มีการสร้างเกลือโดยเฉลี่ย - โพแทสเซียมคลอไรด์ หากใช้ไฮดรอกไซด์พื้นฐานในการทำปฏิกิริยาในปริมาณที่น้อยกว่าที่จำเป็นสำหรับการทำให้กรดโพลิเบสิกเป็นกลางโดยสมบูรณ์ จากนั้นเมื่อผลิตภัณฑ์ระเหยกลายเป็นผลึก จะพบผลึกของเกลือที่เป็นกรด ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเผาผลาญที่เกิดขึ้นในระบบที่มีชีวิต - เซลล์และช่วยให้พวกเขาด้วยความช่วยเหลือของบัฟเฟอร์คอมเพล็กซ์ของตัวเองในการแก้จำนวนส่วนเกินของไฮโดรเจนไอออนที่สะสมในปฏิกิริยาการกระจายตัว