هیدروکسیدهای اسیدی ترکیبات معدنی از گروه هیدروکسیل –OH و یک فلز یا غیرفلز با حالت اکسیداسیون +5، +6 هستند. نام دیگر اسیدهای معدنی حاوی اکسیژن است. ویژگی آنها حذف یک پروتون در حین تفکیک است.
طبقه بندی هیدروکسیدها
هیدروکسیدها هیدروکسید و ووداکسید نیز نامیده می شوند. تقریباً همه عناصر شیمیایی دارای آنها هستند، برخی از آنها به طور گسترده در طبیعت پراکنده هستند، به عنوان مثال، مواد معدنی هیدرارژیلیت و بروسیت به ترتیب هیدروکسیدهای آلومینیوم و منیزیم هستند.
انواع هیدروکسیدهای زیر متمایز می شوند:
- اصلی;
- آمفوتریک;
- اسید.
طبقه بندی بر اساس این است که اکسیدی که هیدروکسید را تشکیل می دهد بازی، اسیدی یا آمفوتر است.
خواص عمومی
جالب ترین خواص اسید-باز اکسیدها و هیدروکسیدها است، زیرا امکان واکنش به آنها بستگی دارد. اینکه آیا هیدروکسید خواص اسیدی، بازی یا آمفوتریک از خود نشان خواهد داد به قدرت پیوند بین اکسیژن، هیدروژن و عنصر بستگی دارد.
قدرت یون تحت تأثیر قرار می گیردپتانسیل، با افزایشی که در آن خواص اساسی هیدروکسیدها ضعیف می شود و خواص اسیدی هیدروکسیدها افزایش می یابد.
هیدروکسیدهای بالاتر
هیدروکسیدهای بالاتر ترکیباتی هستند که در آنها عنصر تشکیل دهنده در بالاترین حالت اکسیداسیون قرار دارد. اینها در بین همه انواع کلاس هستند. نمونه ای از پایه ها هیدروکسید منیزیم است. هیدروکسید آلومینیوم آمفوتریک است، در حالی که اسید پرکلریک را می توان به عنوان یک هیدروکسید اسیدی طبقه بندی کرد.
تغییر در ویژگی های این مواد بسته به عنصر تشکیل دهنده را می توان با توجه به سیستم تناوبی D. I. Mendeleev ردیابی کرد. خواص اسیدی هیدروکسیدهای بالاتر از چپ به راست افزایش می یابد، در حالی که خواص فلزی به ترتیب در این جهت ضعیف می شود.
هیدروکسیدهای اساسی
در معنای محدود، این نوع پایه نامیده می شود، زیرا آنیون OH در طول تفکیک خود از هم جدا می شود. معروف ترین این ترکیبات قلیایی هستند، به عنوان مثال:
- آهک ژولیده Ca(OH)2 مورد استفاده در سفیدکاری اتاق ها، دباغی چرم، تهیه مایعات ضد قارچ، ملات و بتن، نرم کننده آب، تولید قند، سفید کننده و کود، سوزاندن کربنات های سدیم و پتاسیم، خنثی سازی محلول های اسیدی، تشخیص دی اکسید کربن، ضدعفونی، کاهش مقاومت خاک، به عنوان یک افزودنی غذایی.
- KOH پتاس سوزآور مورد استفاده در عکاسی، پالایش نفت، صنایع غذایی، کاغذ و متالورژی، و همچنین باتری قلیایی، خنثی کننده اسید، کاتالیزور، تصفیه کننده گاز، تنظیم کننده pH، الکترولیت،جزء مواد شوینده، مایعات حفاری، رنگ ها، کودها، مواد آلی و معدنی پتاس، آفت کش ها، آماده سازی های دارویی برای درمان زگیل، صابون ها، لاستیک مصنوعی.
- سود سوز آور NaOH، مورد نیاز صنایع خمیر و کاغذ، صابون سازی چربی ها در تولید مواد شوینده، خنثی سازی اسید، تولید بیودیزل، حل انسداد، گاززدایی از مواد سمی، فرآوری پنبه و پشم، شستشوی قالب، تولید مواد غذایی، زیبایی، عکاسی.
هیدروکسیدهای پایه در نتیجه برهمکنش با آب اکسیدهای فلزی مربوطه، در اکثر موارد با حالت اکسیداسیون +1 یا +2 تشکیل می شوند. این عناصر شامل عناصر قلیایی، قلیایی خاکی و انتقالی است.
علاوه بر این، پایه ها را می توان از راه های زیر به دست آورد:
- برهم کنش قلیایی با نمک یک فلز کم فعال؛
- واکنش بین عنصر قلیایی یا قلیایی خاکی و آب؛
- با الکترولیز محلول آبی نمک.
هیدروکسیدهای اسیدی و بازی با یکدیگر تعامل می کنند و نمک و آب را تشکیل می دهند. این واکنش خنثی سازی نامیده می شود و برای آنالیز تیتریمتری اهمیت زیادی دارد. علاوه بر این، در زندگی روزمره استفاده می شود. هنگامی که اسید ریخته می شود، یک معرف خطرناک را می توان با سودا خنثی کرد و از سرکه برای قلیایی استفاده می شود.
علاوه بر این، هیدروکسیدهای بازی تعادل یونی را در حین تفکیک در محلول تغییر می دهند که در تغییر رنگ نشانگرها ظاهر می شود و وارد واکنش های تبادلی می شوند.
وقتی حرارت داده می شود، ترکیبات نامحلول به اکسید و آب تجزیه می شوند و قلیاها ذوب می شوند. یک هیدروکسید بازی و یک اکسید اسیدی یک نمک تشکیل می دهند.
هیدروکسیدهای آمفوتریک
برخی عناصر بسته به شرایط، خواص بازی یا اسیدی از خود نشان می دهند. هیدروکسیدهای مبتنی بر آنها آمفوتریک نامیده می شوند. شناسایی آنها توسط فلز موجود در ترکیب آسان است که دارای حالت اکسیداسیون +3، +4 است. به عنوان مثال، یک ماده ژلاتینی سفید - هیدروکسید آلومینیوم Al(OH)3، به دلیل ظرفیت جذب بالا، در تصفیه آب استفاده می شود، در ساخت واکسن ها به عنوان ماده ای که پاسخ ایمنی را تقویت می کند. ، در پزشکی برای درمان بیماری های وابسته به اسید دستگاه گوارش. همچنین اغلب در پلاستیک های مقاوم در برابر شعله گنجانده می شود و به عنوان یک حامل برای کاتالیزورها عمل می کند.
اما استثنائاتی وجود دارد که مقدار حالت اکسیداسیون عنصر +2 باشد. این برای بریلیم، قلع، سرب و روی معمول است. هیدروکسید آخرین فلز Zn(OH)2 به طور گسترده در صنایع شیمیایی، عمدتاً برای سنتز ترکیبات مختلف استفاده می شود.
می توانید با واکنش محلول نمک فلز واسطه با قلیایی رقیق، هیدروکسید آمفوتریک بدست آورید.
هیدروکسید آمفوتریک و اکسید اسید، قلیایی یا اسید هنگام برهم کنش نمک تشکیل می دهند. حرارت دادن هیدروکسید منجر به تجزیه آن به آب و متا هیدروکسید می شود که با حرارت دادن بیشتر به اکسید تبدیل می شود.
آمفوتریک وهیدروکسیدهای اسیدی در یک محیط قلیایی به همان شیوه عمل می کنند. هنگام تعامل با اسیدها، هیدروکسیدهای آمفوتریک به عنوان باز عمل می کنند.
هیدروکسیدهای اسید
این نوع با حضور یک عنصر در حالت اکسیداسیون از +4 تا +7 مشخص می شود. در محلول، آنها قادر به اهدای یک کاتیون هیدروژن یا پذیرش یک جفت الکترون و تشکیل یک پیوند کووالانسی هستند. اغلب آنها حالت تجمع مایع دارند، اما جامدات نیز در بین آنها وجود دارد.
یک اکسید اسیدی هیدروکسید را تشکیل می دهد که قادر به تشکیل نمک است و حاوی یک فلز غیر فلزی یا واسطه است. این اکسید در نتیجه اکسیداسیون یک غیر فلز، تجزیه یک اسید یا یک نمک به دست می آید.
خواص اسیدی هیدروکسیدها در توانایی آنها در رنگ کردن نشانگرها، حل کردن فلزات فعال با تکامل هیدروژن، واکنش با بازها و اکسیدهای بازی آشکار می شود. ویژگی متمایز آنها مشارکت در واکنش های ردوکس است. در طی فرآیند شیمیایی، آنها ذرات بنیادی با بار منفی را به خود متصل می کنند. توانایی عمل به عنوان گیرنده الکترون با رقیق شدن و تبدیل به نمک تضعیف می شود.
بنابراین، می توان نه تنها ویژگی های اسید-باز هیدروکسیدها، بلکه ویژگی های اکسید کننده را نیز تشخیص داد.
نیتریک اسید
HNO3 یک اسید مونوبازیک قوی در نظر گرفته می شود. این بسیار سمی است، زخم هایی را روی پوست با رنگ زرد رنگ پوست ایجاد می کند و بخارات آن فورا مخاط تنفسی را تحریک می کند. نام قدیمی ودکای قوی است. به هیدروکسیدهای اسیدی در محلول های آبی اشاره داردبه طور کامل به یون تجزیه می شود. از نظر ظاهری مانند مایع بی رنگی است که در هوا دود می کند. یک محلول آبی غلیظ 60 تا 70 درصد ماده در نظر گرفته می شود و اگر محتوای آن از 95 درصد بیشتر شود، اسید نیتریک دود نامیده می شود.
هر چه غلظت آن بیشتر باشد، مایع تیره تر به نظر می رسد. حتی ممکن است به دلیل تجزیه به اکسید، اکسیژن و آب در نور یا با حرارت کم رنگ قهوه ای داشته باشد، بنابراین باید در ظرف شیشه ای تیره و در جای خنک نگهداری شود.
خواص شیمیایی هیدروکسید اسید به گونه ای است که می توان آن را بدون تجزیه تحت فشار کاهش یافته تقطیر کرد. همه فلزات به جز طلا، برخی از نمایندگان گروه پلاتین و تانتالیوم با آن واکنش می دهند، اما محصول نهایی به غلظت اسید بستگی دارد.
به عنوان مثال، یک ماده 60٪، هنگام تعامل با روی، دی اکسید نیتروژن به عنوان محصول جانبی غالب، 30٪ - مونوکسید، 20٪ - اکسید دی نیتروژن (گاز خنده) می دهد. حتی غلظت های کمتر 10% و 3% ماده ساده نیتروژن را به ترتیب به شکل گاز و نیترات آمونیوم می دهد. بنابراین، ترکیبات مختلف نیترو را می توان از اسید به دست آورد. همانطور که از مثال مشاهده می شود، هر چه غلظت کمتر باشد، کاهش نیتروژن عمیق تر می شود. فعالیت فلز نیز بر این امر تأثیر می گذارد.
ماده ای می تواند طلا یا پلاتین را فقط در ترکیب آبزیان حل کند - مخلوطی از سه قسمت هیدروکلریک و یک اسید نیتریک. شیشه و PTFE در برابر آن مقاوم هستند.
علاوه بر فلزات، این ماده بااکسیدهای باز و آمفوتریک، بازها، اسیدهای ضعیف. در همه موارد، نتیجه نمک است، با غیر فلزات - اسیدها. همه واکنش ها به طور ایمن رخ نمی دهند، برای مثال، آمین ها و سقز در تماس با هیدروکسید در حالت غلیظ خود به خود مشتعل می شوند.
نمک ها نیترات نامیده می شوند. هنگامی که گرم می شوند، تجزیه می شوند یا خاصیت اکسید کننده از خود نشان می دهند. در عمل از آنها به عنوان کود استفاده می شود. آنها به دلیل حلالیت بالا عملاً در طبیعت وجود ندارند، بنابراین تمام نمک ها به جز پتاسیم و سدیم به طور مصنوعی به دست می آیند.
اسید خود از آمونیاک سنتز شده به دست می آید و در صورت لزوم به روش های مختلفی غلیظ می شود:
- تغییر تعادل با افزایش فشار؛
- با حرارت دادن در حضور اسید سولفوریک؛
- تقطیر.
علاوه بر این، در تولید کودهای معدنی، رنگ ها و داروها، صنایع نظامی، گرافیک سه پایه، جواهرات، سنتز آلی استفاده می شود. گاهی اوقات از اسید رقیق در عکاسی برای اسیدی کردن محلول های رنگی استفاده می شود.
سولفوریک اسید
Н2SO4 یک اسید دی بازیک قوی است. به نظر می رسد یک مایع روغنی سنگین بی رنگ، بی بو است. نام منسوخ ویتریول (محلول آبی) یا روغن ویتریول (مخلوطی با دی اکسید گوگرد) است. این نام به دلیل این واقعیت است که در آغاز قرن نوزدهم گوگرد در گیاهان ویتریول تولید می شد. در ادای احترام به سنت، هیدرات های سولفات هنوز هم تا به امروز ویتریول نامیده می شوند.
تولید اسید در مقیاس صنعتی ایجاد می شود وحدود 200 میلیون تن در سال است. از اکسید کردن دی اکسید گوگرد با اکسیژن یا دی اکسید نیتروژن در مجاورت آب یا از واکنش سولفید هیدروژن با مس، نقره، سرب یا سولفات جیوه به دست می آید. ماده غلیظ به دست آمده یک عامل اکسید کننده قوی است: هالوژن ها را از اسیدهای مربوطه جابجا می کند، کربن و گوگرد را به اکسیدهای اسیدی تبدیل می کند. سپس هیدروکسید به دی اکسید گوگرد، سولفید هیدروژن یا گوگرد کاهش می یابد. یک اسید رقیق معمولاً خاصیت اکسید کننده نشان نمی دهد و نمک ها یا استرهای متوسط و اسیدی تشکیل می دهد.
این ماده را می توان با واکنش با نمک های محلول باریم شناسایی و شناسایی کرد که در نتیجه آن رسوب سفیدی از سولفات رسوب می کند.
اسید بیشتر در فرآوری سنگ معدن، تولید کودهای معدنی، الیاف شیمیایی، رنگ، دود و مواد منفجره، صنایع مختلف، سنتز آلی، به عنوان الکترولیت، برای به دست آوردن نمک های معدنی استفاده می شود.
اما استفاده مملو از خطرات خاصی است. ماده خورنده در تماس با پوست یا غشاهای مخاطی باعث سوختگی شیمیایی می شود. هنگام استنشاق، ابتدا سرفه ظاهر می شود و متعاقباً - بیماری های التهابی حنجره، نای و برونش ها. تجاوز از حداکثر غلظت مجاز 1 میلی گرم در متر مکعب کشنده است.
نه تنها در صنایع تخصصی، بلکه در فضای شهر نیز می توانید با بخارات اسید سولفوریک مواجه شوید. این اتفاق می افتد زمانی که شیمیایی و متالورژیشرکت ها اکسیدهای گوگرد را منتشر می کنند که سپس به صورت باران اسیدی می بارد.
همه این خطرات به این واقعیت منجر شده است که گردش اسید سولفوریک حاوی بیش از 45٪ غلظت جرمی در روسیه محدود است.
سولفوراسید
Н2SO3 - اسید ضعیف تر از اسید سولفوریک. فرمول آن تنها با یک اتم اکسیژن متفاوت است، اما این باعث ناپایدار شدن آن می شود. در حالت آزاد جدا نشده است، فقط در محلول های آبی رقیق وجود دارد. آنها را می توان با بوی تند خاصی که یادآور کبریت سوخته است، شناسایی کرد. و برای تأیید وجود یون سولفیت - با واکنش با پرمنگنات پتاسیم، در نتیجه محلول قرمز بنفش بی رنگ می شود.
یک ماده در شرایط مختلف می تواند به عنوان یک عامل کاهنده و یک عامل اکسید کننده عمل کند، نمک های اسیدی و متوسط را تشکیل دهد. برای نگهداری مواد غذایی، به دست آوردن سلولز از چوب، و همچنین برای سفید کردن ظریف پشم، ابریشم و سایر مواد استفاده می شود.
Orthophosphoric acid
H3PO4 اسیدی با قدرت متوسط است که شبیه کریستال های بی رنگ است. اسید اورتوفسفریک محلول 85 درصدی این کریستال ها در آب نیز نامیده می شود. به عنوان یک مایع بدون بو و شربتی به نظر می رسد که مستعد هیپوترمی است. حرارت بالای 210 درجه سانتیگراد باعث تبدیل آن به اسید پیروفسفریک می شود.
اسید فسفریک به خوبی در آب حل می شود، با مواد قلیایی و هیدرات آمونیاک خنثی می شود، با فلزات واکنش نشان می دهد.ترکیبات پلیمری را تشکیل می دهد.
می توانید این ماده را از راه های مختلف دریافت کنید:
- حل کردن فسفر قرمز در آب تحت فشار، در دمای 700-900 درجه با استفاده از پلاتین، مس، تیتانیوم یا زیرکونیوم؛
- جوش دادن فسفر قرمز در اسید نیتریک غلیظ؛
- با افزودن اسید نیتریک غلیظ داغ به فسفین؛
- اکسیداسیون اکسیژن فسفین در 150 درجه؛
- قرار دادن تترا فسفر دکائوکسید در دمای 0 درجه، سپس به تدریج آن را به 20 درجه افزایش دهید و انتقال صاف به جوش (آب در همه مراحل مورد نیاز است)؛
- حل کردن پنتاکلرید یا اکسید تری کلرید فسفر در آب.
استفاده از محصول به دست آمده گسترده است. با کمک آن، کشش سطحی کاهش می یابد و اکسیدها از سطوح آماده لحیم کاری حذف می شوند، فلزات از زنگ زدگی تمیز می شوند و یک لایه محافظ روی سطح آنها ایجاد می شود که از خوردگی بیشتر جلوگیری می کند. علاوه بر این، اسید اورتوفسفریک در فریزرهای صنعتی و برای تحقیقات در زیست شناسی مولکولی استفاده می شود.
همچنین، این ترکیب بخشی از مایعات هیدرولیک هوانوردی، افزودنی های غذایی و تنظیم کننده های اسیدیته است. در دامداری برای پیشگیری از سنگ کلیه در راسوها و در دندانپزشکی برای دستکاری قبل از پر کردن استفاده می شود.
پیروفسفریک اسید
H4R2O7 - اسیدی که در اولین مشخصه قوی است مرحله و در دیگران ضعیف است. او بدون ذوب می شودتجزیه، زیرا این فرآیند نیاز به حرارت دادن در خلاء یا وجود اسیدهای قوی دارد. توسط مواد قلیایی خنثی می شود و با پراکسید هیدروژن واکنش می دهد. آن را به یکی از راه های زیر دریافت کنید:
- تجزیه دکااکسید تترا فسفر در آب در دمای صفر و سپس گرم کردن آن تا 20 درجه؛
- با حرارت دادن اسید فسفریک تا 150 درجه؛
- واکنش اسید فسفریک غلیظ با دکااکسید تترا فسفر در دمای 80-100 درجه.
عمدتاً برای تولید کود استفاده می شود.
علاوه بر اینها، بسیاری از نمایندگان دیگر هیدروکسیدهای اسیدی نیز وجود دارند. هر یک از آنها ویژگی ها و ویژگی های خاص خود را دارند، اما به طور کلی، خواص اسیدی اکسیدها و هیدروکسیدها در توانایی آنها برای جدا کردن هیدروژن، تجزیه، برهم کنش با قلیاها، نمک ها و فلزات است.
