Хидроксиди (основи)

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

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.