Hidroksidai (OH−): reikšmė, savybės ir pritaikymas pramonėje
Sužinokite, kas yra hidroksidai (OH−), jų cheminės savybės, pramoninis pritaikymas (NaOH, KOH, Fe/Al hidroksidai) ir reikšmė rūgščių–bazių reakcijoms.
Hidroksidas chemijoje yra anijonas OH −, sudarytas iš deguonies ir vandenilio atomų. Šis jonas yra pagrindinis daugumos cheminių bazių komponentas: kai druska arba molekulė suteikia OH − ištirpinus vandenyje, tirpalas tampa bazinis ir pH pakyla.
Apibrėžimai ir vaidmuo rūgščių‑bazių chemijoje
Arrheniaus (Arrhenius) apibrėžimu, bazė — medžiaga, kurios ištirpinus vandeniniame tirpale susidaro hidroksido jonai. Plačiau žiūrint, pagal Brønsted‑Lowry teoriją bazė yra protonų (H+) priėmėja, o pagal Lewis — elektronų poros donoras. Hidroksido jonas aktyviai dalyvauja rūgščių ir bazių reakcijose, pavyzdžiui:
- disociacija: NaOH → Na+ + OH−;
- neutralizacija: HCl + NaOH → NaCl + H2O.
Fizinės ir cheminės savybės
OH − yra stipri bazė: jis lengvai reaguoja su protonais ir daugeliu metalų katijonų, formuodamas hidroksidų nuosėdas. Daugeliui metalo jonų (pvz., Fe3+, Al3+, Cu2+) pridėjus OH − susidaro mažai tirpios hidroksidų nuosėdos (precipitatai).
Hidroksidai gali būti:
- Joniniai, gerai tirpūs: natrio ir kalio hidroksidai (stiprios bazės);
- rūgštinius‑baziškai amfoterminiai: aliuminio ir cinko hidroksidai, kurie tirpsta tiek stipriame rūgštyje, tiek stiprioje bazėje (pvz., Al(OH)3);
- mažai tirpūs arba netirpūs: dauguma pereinamųjų metalų hidroksidų).
Daugelis hidroksidų, kaitinami, suyra į atitinkamus oksidus ir vandenį (pavyzdžiui, šarminiai hidroksidai dažnai dehidratuoja esant aukštai temperatūrai).
Tirpumas ir taisyklės
Yra paprastos tirpumo taisyklės: grupės 1 elementų hidroksidai (pvz., NaOH, KOH) yra gerai tirpūs; silpniau tirpūs yra kai kurių sunkesniųjų šarminių žemių metalų hidroksidai (Ca(OH)2 tirpumas mažesnis, bet reikšmingas), o dauguma pereinamųjų metalų hidroksidų yra netirpūs. Tai lemia, kokie metalai išsiskiria nuosėdomis praskiedžiuose tirpaluose ir kaip vyksta cheminių reakcijų selektyvumas.
Dažniausi hidroksidai ir pramoninis pritaikymas
Daugelyje naudingų cheminių reakcijų arba procesų dalyvauja hidroksidas arba hidroksido jonai. Pavyzdžiai:
- Natrio hidroksidas (NaOH) — viena svarbiausių pramoninių bazių: naudojamas muilų ir ploviklių gamyboje, popieriaus pramonėje, organinių junginių sintezėje, naftos perdirbime, kanalų valyme ir chemikalų gamyboje;
- Kalio hidroksidas (KOH) — naudojamas baterijų elektrolituose, trąšų ir kai kurių cheminių gaminių sintezėje; žemės ūkyje kalio junginiai — svarbūs trąšoms;
- kalcio hidroksidas (gipsas, gesintas kalkės, Ca(OH)2) — statybų pramonėje naudojamas morterui, dirvos pH reguliavimui (neutralizacija);
- geležies hidroksido mineralai, tokie kaip getitas ir limonitas, naudojami kaip geležies rūda ir metalo gavimui;
- Aliuminio rūdos boksitas yra susijusios su aliuminio hidroksidų formavimusi — boksitas daugiausia susidaro iš aliuminio hidroksidų, o aliuminio gavimo procesuose dažnai naudojamas NaOH (Bayer procesas) aliuminio ekstrakcijai.
Gamybos būdai
Hidroksidai gaminami įvairiais būdais: neutralizacija (rūgštis + šarma → druska + H2O), į elektrolizę panaudojamos reakcijos (pvz., NaOH gamyba chloralkaliniu procesu), jų galima gauti ir reaguojant vandeniui su atitinkamais oksidais arba metalais (kai kurie metalai reaguoja su vandeniu ar rūgštimis, sudarydami hidroksidus).
Analitinė ir laboratorinė reikšmė
Hidroksido jonai yra svarbūs titravimo (neutralizacijos) analizėje (pavyzdžiui, tirpalo stiprumo nustatymas pagal pH), taip pat jie naudojami metalų jonų atskyrimui, nuosėdų formavimuisi ir kompleksavimo reakcijoms. Metalo jonų aptikimas dažnai remiasi jų hidroksidų nuosėdų formavimu.
Saugos ir aplinkos aspektai
Reikia atskirti OH − joną nuo hidroksilo radikalo •OH — pastarasis yra itin reaktyvus oksidantas ir kenkia organinėms medžiagoms. Hidroksidai (ypač stiprūs, kaip NaOH ir KOH) yra koroziniai: jie dirgina odą, akis ir kvėpavimo takus, gali sukelti rimtas chemines nudegimas. Pramonėje būtina naudoti tinkamas apsaugos priemones (pirštines, akinius, apsauginius drabužius) ir tvarkyti atitikimo priemones prižiūrint ventiliacijai bei neutralizavimui prieš išleidžiant į aplinką.
Apibendrinimas
Hidroksidai ir hidroksido jonai yra fundamentali cheminė klasė, turinti didelę pramoninę, analitinę ir biologinę reikšmę. Jie dalyvauja rūgščių‑bazių reakcijose, metalų apdorojime, statyboje, žemės ūkyje ir daugelyje kitų sričių. Tuo pačiu jie reikalauja atsargumo dėl savo korozinių savybių ir galimo neigiamos įtakos sveikatai bei aplinkai.
Hidroksido jono erdvės užpildymo modelis
Hidroksidų panaudojimas
Daugelyje naudingų cheminių medžiagų ir cheminių procesų naudojami hidroksidai arba hidroksido jonai. Natrio hidroksidas naudojamas gamyklose kaip šarmas, kalio hidroksidas - žemės ūkyje, o geležies hidroksidas - kaip žemos kokybės rudoji geležies rūda.
Hidroksidų sąrašas
- Natrio hidroksidas (NaOH)
- Kalio hidroksidas (KOH)
- Kalcio hidroksidas (Ca(OH) 2)
- Amonio hidroksidas (NH 4OH)
Klausimai ir atsakymai
K: Kas chemijoje yra hidroksidas?
Atsakymas: Hidroksidas chemijoje - tai dvinaris anijonas OH-, sudarytas iš deguonies ir vandenilio atomų.
K: Kokie cheminiai junginiai dažniausiai turi hidroksidų?
A: Dauguma cheminių junginių, kuriuose yra hidroksidų, yra bazės.
K: Kas yra Arrenijaus bazė?
A: Arrheniaus bazė - tai medžiaga, kuri, ištirpusi vandeniniame tirpale, išskiria hidroksido jonus.
K: Ką veikia hidroksido jonai?
A: Hidroksido jonai labai svarbūs rūgščių ir šarmų reakcijose.
K: Kokios naudingos cheminės reakcijos ar procesai, kuriuose dalyvauja hidroksidas arba hidroksido jonai?
A: Natrio hidroksidas naudojamas pramonėje kaip stipri bazė, kalio hidroksidas naudojamas žemės ūkyje, o geležies hidroksido mineralai, tokie kaip getitas ir limonitas, naudojami kaip geležies rūda.
K: Iš ko daugiausia gaminama aliuminio rūda boksitas?
A: Aliuminio rūdos boksitas daugiausia sudarytas iš aliuminio hidroksidų.
K: Ar dauguma neorganinių hidroksidų druskų tirpsta vandenyje?
Atsakymas: Ne, dauguma neorganinių hidroksido druskų netirpsta vandenyje.
Ieškoti