Mnoho oxidů aktivních kovů, jako jsou oxidy draslíku, sodíku nebo lithia, může interagovat s vodou. V tomto případě se v reakčních produktech nacházejí sloučeniny příbuzné hydroxidům. Vlastnosti těchto látek, znaky průběhu chemických procesů, na kterých se podílejí báze, jsou dány přítomností hydroxylové skupiny v jejich molekulách. Takže v reakcích elektrolytické disociace se báze štěpí na kovové ionty a anionty OH-. Jak zásady interagují s oxidy nekovů, kyselinami a solemi, budeme zvažovat v našem článku.
Nomenklatura a struktura molekuly
Pro správné pojmenování báze je třeba k názvu kovového prvku přidat slovo hydroxid. Uveďme si konkrétní příklady. Hliníková báze patří k amfoterním hydroxidům, jejichž vlastnosti budeme v článku zvažovat. Povinnou přítomnost hydroxylové skupiny vázané na kovový kation iontovou vazbou v molekulách báze lze určit pomocíindikátory, jako je fenolftalein. Ve vodním prostředí je přebytek OH- iontů dán změnou barvy roztoku indikátoru: bezbarvý fenolftalein se stává karmínovým. Pokud kov vykazuje více mocenství, může tvořit více bází. Například železo má dvě báze, ve kterých je mocenství kovu 2 nebo 3. První sloučenina je charakterizována znaky zásaditých hydroxidů, druhá je amfoterní. Proto se vlastnosti vyšších hydroxidů liší od sloučenin, ve kterých má kov nižší stupeň mocenství.
Fyzikální vlastnosti
Základy jsou pevné látky, které jsou odolné vůči teplu. Ve vztahu k vodě se dělí na rozpustné (zásady) a nerozpustné. První skupinu tvoří chemicky aktivní kovy - prvky první a druhé skupiny. Látky nerozpustné ve vodě jsou složeny z atomů jiných kovů, jejichž aktivita je nižší než aktivita sodíku, draslíku nebo vápníku. Příklady takových sloučenin jsou báze železa nebo mědi. Vlastnosti hydroxidů budou záviset na tom, do které skupiny látek patří. Zásady jsou tedy tepelně stabilní a při zahřívání se nerozkládají, zatímco ve vodě nerozpustné zásady se působením vysoké teploty ničí a tvoří oxid a vodu. Například měděná báze se rozkládá následovně:
Cu(OH)2=CuO + H2O
Chemické vlastnosti hydroxidů
Interakce mezi dvěma nejdůležitějšími skupinami sloučenin -kyseliny a zásady se v chemii nazývají neutralizační reakce. Tento název lze vysvětlit tím, že chemicky agresivní hydroxidy a kyseliny tvoří neutrální produkty – soli a vodu. Vzhledem k tomu, že jde ve skutečnosti o proces výměny mezi dvěma komplexními látkami, je neutralizace charakteristická jak pro zásady, tak pro zásady nerozpustné ve vodě. Zde je rovnice pro neutralizační reakci mezi hydroxidem draselným a kyselinou chlorovodíkovou:
KOH + HCl=KCl + H2O
Důležitou vlastností zásad alkalických kovů je jejich schopnost reagovat s kyselými oxidy, což vede k soli a vodě. Například průchodem oxidu uhličitého přes hydroxid sodný můžete získat jeho uhličitan a vodu:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
Výměnné iontové reakce zahrnují interakci mezi alkáliemi a solemi, což vede k tvorbě nerozpustných hydroxidů nebo solí. Takže přidáním roztoku hydroxidu sodného po kapkách do roztoku síranu měďnatého můžete získat modrou želé podobnou sraženinu. Je to měděná báze, nerozpustná ve vodě:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
Chemické vlastnosti hydroxidů, nerozpustných ve vodě, se liší od alkálií tím, že mírným zahřátím ztrácejí vodu - dehydratují se a přecházejí do formy odpovídajícího zásaditého oxidu.
Pozemky vykazující dvojí vlastnosti
Pokud prvek nebo komplexní látka může reagovat s kyselinami i zásadami, nazývá se amfoterní. Patří mezi ně např. zinek,hliník a jejich základny. Vlastnosti amfoterních hydroxidů umožňují psát jejich molekulové vzorce jak ve formě zásad, při izolaci hydroxoskupiny, tak ve formě kyselin. Uveďme několik rovnic pro reakce hlinité báze s kyselinou chlorovodíkovou a hydroxidem sodným. Ilustrují speciální vlastnosti amfoterních hydroxidů. Druhá reakce probíhá s rozpadem alkálie:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
Produkty procesů budou voda a soli: chlorid hlinitý a hlinitan sodný. Všechny amfoterní báze jsou nerozpustné ve vodě. Jsou těženy jako výsledek interakce odpovídajících solí a alkálií.
Metody získání a aplikace
V průmyslu, který vyžaduje velké objemy alkálií, se získávají elektrolýzou solí obsahujících kationty aktivních kovů první a druhé skupiny periodického systému. Surovinou pro extrakci, například louh sodný, je roztok kuchyňské soli. Reakční rovnice bude:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
Základy nízkoaktivních kovů se v laboratoři získávají interakcí alkálií s jejich solemi. Reakce patří k typu iontové výměny a končí vysrážením báze. Jednoduchým způsobem získání alkálií je substituční reakce mezi aktivním kovem a vodou. Je doprovázena zahříváním reakční směsi a je exotermického typu.
Vlastnosti hydroxidů se využívají v průmyslu. Zvláštní roli zde hrají alkálie. Používají se jako čističky petroleje a benzínu, k výrobě mýdla, zpracování přírodní kůže a také v technologiích na výrobu umělého hedvábí a papíru.
