Хидроксиди – това са химични съединения, които се получават или могат да бъдат разглеждани като получени при взаимодействието на основен или амфотерен оксид с вода.
Разтворимите във вода основни хидроксиди се наричат основи. При разтварянето си основите се дисоциират на метален катион (или амониев) и хидроксилен анион (ОН–). От гледна точка на теорията за електролитната дисоциация това всъщност е определението за основа. Валентност на основа е понятие, което показва броя молове хидроксилни аниони, които се отделят при дисоциацията на един мол от дадена основа. Например калиевата основа е едновалентна – KOH, а калциевата е двувалентна – Ca(OH)2.
Основните хидроксиди съответстват на химичните елементи със силно изразен метален характер, а също и на p-, d- и f-елементите със слабо изразен метален характер в нисшите им степени на окислени. Амфотерните хидроксиди са неразтворими във вода и съответстват на p-, d- и f-елементите със слабо изразен метален характер в междинните (p-, d- и f-) и висшите (само f-) им степени на окисление.
Наименования
Названията на хидроксидите се формират от името на съответния катион използвано като прилагателно (калиев, натриев, калциев, амониев и т.н.) плюс думичката хидрооксид или основа. Натриева основа = натриев хидрооксид (NaOH), калциева основа = калциев хидроксид (Ca(OH)2).
В примера с калциевата основа е правилно от гледна точка на номенклатурата да се нарича калциев дихидроксид, защото съдържа 2 хидроксилни групи, но разговорно може да се нарича и само хидроксид. Някой химични елементи като желязото обаче образуват както ди- (Fe(OH)2), така и трихидроксид (Fe(OH)3) и при тях е задължително да се използва точното наименование на съединението.
Строеж и физични свойства
Основните хидроксиди са химични съединения с йонна химична връзка. Причината за това е голямата разлика между електроотрицателностите на металния и кислородния атоми. Образуваната връзка между тях е йонна, защото цялата електронна плътност на практика е изтеглена към кислорода. Това определя добрата им разтворимост във вода, кристалния им строеж и високите им температури на топене. Също така се характеризират и с висока крехкост.
Амфотерните хидроксиди са химични съединения с молекулен строеж, което ги прави неразтворими във вода и притежават ниски температури на топене. При тях химичната връзка е ковалентна с различна степен на полярност, поради по-малките разлики в електроотрицателностите между главния атом и кислородния.
Химични свойства
Във воден разтвор или стопилка хидроксидите се дисоциират на хидроксилни аниони и метални катиони:
KOH → K+ + OH–
При нагряване амфотерните хидроксиди са по-нестабилни и се разлагат на оксид и вода:
Cu(OH)2 → CuO + HOH
Свойства на основните хидроксиди:
1. С киселинни оксиди:
2KOH + SO3 → K2SO4 + HOH
2. С киселини – процесът се нарича неутрализация:
NaOH + HCl → NaCl + HOH
Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HOH
3. С водни разтвори на соли:
NaOH + AlCl3 → 3NaCl + Al(OH)3↓ – тази реакция е възможна, защото се образува утайка!
Свойства на амфотерните хидроксиди:
1. С киселини:
Zn(OH)2 + HCl → ZnCl2 + 2HOH
2. С основи:
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2HOH ↔ 2Na+ + [Zn(OH)4]2-
Получаване
1. При директно взаимодействие на оксиди и вода:
CaO + HOH → Ca(OH)2
BaO + HOH → Ba(OH)2
Na2O + HOH → 2NaOH
2. Чрез електролиза на водни разтвори на безкислородни соли на алкални елементи. Типичен пример е получаването на натриева основа (сода каустик) от изходно вещество натриев хлорид (готварска сол).
3. При взаимодействие на водни разтвори на соли и основи:
CuSO4 + 2NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2↓
AlCl3 + 3NaOH → 3NaCl + Al(OH)3↓
Значение и употреба на някои хидроксиди
плочки калциев хидроксид във втвърдена циментова паста – под електронен микроскоп
Калциевата основа носи наименованието гасена вар и се използва в строителството като свързващо средство под формата на различни варни и вароциментни смеси.
Натриевата и калиевата основи се използват при производството на сапуни. Първата от двете намира приложение и в хартиената, текстилната и др. промишлености. Тя се употребява още при измиване и дезинфекция на стъклени и фаянсови повърхности заради силния си разяждащ ефект, включително и за отпушване на канали в бита. Калиев хидроксид се използва като електролит в алкалните батерии.
Литиев хидроксид се използва в системите за абсорбиране на въглероден диоксид в подводниците и космическите кораби. Също така подобно на калциевия влиза в състава на някои циментови смеси.