Säurehydroxide sind anorganische Verbindungen aus der Hydroxylgruppe –OH und einem Metall oder Nichtmetall mit der Oxidationsstufe +5, +6. Ein anderer Name sind sauerstoffh altige anorganische Säuren. Ihr Merkmal ist die Eliminierung eines Protons während der Dissoziation.
Klassifizierung der Hydroxide
Hydroxide werden auch Hydroxide und Wodoxide genannt. Fast alle chemischen Elemente haben sie, einige sind in der Natur weit verbreitet, zum Beispiel sind die Mineralien Hydrargillit und Brucit Aluminium- bzw. Magnesiumhydroxide.
Die folgenden Arten von Hydroxiden werden unterschieden:
- basic;
- amphoterisch;
- Säure.
Die Klassifizierung basiert darauf, ob das Oxid, das das Hydroxid bildet, basisch, sauer oder amphoter ist.
Allgemeine Eigenschaften
Am interessantesten sind die Säure-Base-Eigenschaften von Oxiden und Hydroxiden, da die Möglichkeit von Reaktionen von ihnen abhängt. Ob das Hydroxid saure, basische oder amphotere Eigenschaften aufweist, hängt von der Stärke der Bindung zwischen Sauerstoff, Wasserstoff und dem Element ab.
Ionenstärke ist beeinträchtigtPotenzial, mit einer Zunahme, bei der die basischen Eigenschaften von Hydroxiden schwächer und die sauren Eigenschaften von Hydroxiden zunehmen.
Höhere Hydroxide
Höhere Hydroxide sind Verbindungen, in denen sich das bildende Element in der höchsten Oxidationsstufe befindet. Diese gehören zu allen Typen in der Klasse. Ein Beispiel für eine Base ist Magnesiumhydroxid. Aluminiumhydroxid ist amphoter, während Perchlorsäure als saures Hydroxid klassifiziert werden kann.
Änderungen der Eigenschaften dieser Substanzen in Abhängigkeit vom Formelement können nach dem Periodensystem von D. I. Mendeleev verfolgt werden. Die sauren Eigenschaften höherer Hydroxide nehmen von links nach rechts zu, während die metallischen Eigenschaften in dieser Richtung schwächer werden.
Basische Hydroxide
Diese Art wird im engeren Sinne als Base bezeichnet, da bei ihrer Dissoziation das OH-Anion abgesp alten wird. Die bekanntesten dieser Verbindungen sind Alkalien, zum Beispiel:
- Gelöschter Kalk Ca(OH)2 verwendet in Waschräumen, Gerben von Leder, Zubereitung von Antimykotika, Mörtel und Beton, Enthärtung von Wasser, Herstellung von Zucker, Bleichmitteln und Düngemitteln, Verätzung von Natrium- und Kaliumcarbonate, Neutralisation saurer Lösungen, Nachweis von Kohlendioxid, Desinfektion, Verringerung des Bodenwiderstandes, als Lebensmittelzusatzstoff.
- KOH Ätzkali, das in der Fotografie, Ölraffination, Lebensmittel-, Papier- und Metallurgieindustrie verwendet wird, sowie als Alkalibatterie, Säureneutralisator, Katalysator, Gasreiniger, pH-Regulator, Elektrolyt,Bestandteil von Reinigungsmitteln, Bohrflüssigkeiten, Farbstoffen, Düngemitteln, organischen und anorganischen Kalisubstanzen, Pestiziden, pharmazeutischen Präparaten zur Behandlung von Warzen, Seifen, synthetischem Kautschuk.
- Natronlauge NaOH, benötigt für die Zellstoff- und Papierindustrie, Verseifung von Fetten in der Waschmittelherstellung, Säureneutralisation, Biodieselherstellung, Verstopfungslösung, Entgasung von Giftstoffen, Baumwoll- und Wollverarbeitung, Schimmelpilzwäsche, Lebensmittelherstellung, Kosmetik, Fotografie.
Basische Hydroxide entstehen durch Wechselwirkung mit Wasser aus den entsprechenden Metalloxiden, in den allermeisten Fällen mit der Oxidationsstufe +1 oder +2. Dazu gehören Alkali-, Erdalkali- und Übergangselemente.
Außerdem können Basen auf folgende Weise bezogen werden:
- Wechselwirkung von Alkali mit einem Salz eines niederaktiven Metalls;
- Reaktion zwischen einem Alkali- oder Erdalkalielement und Wasser;
- durch Elektrolyse einer wässrigen Salzlösung.
Säure und basische Hydroxide interagieren miteinander, um Salz und Wasser zu bilden. Diese Reaktion wird als Neutralisation bezeichnet und ist für die titrimetrische Analytik von großer Bedeutung. Darüber hinaus wird es im Alltag verwendet. Wenn Säure verschüttet wird, kann ein gefährliches Reagenz mit Soda neutralisiert werden, und Essig wird als Alkali verwendet.
Außerdem verschieben basische Hydroxide bei der Dissoziation in Lösung, was sich in einer Farbänderung der Indikatoren äußert, das Ionengleichgewicht und gehen Austauschreaktionen ein.
Beim Erhitzen zerfallen unlösliche Verbindungen in Oxide und Wasser und Alkalien schmelzen. Ein basisches Hydroxid und ein saures Oxid bilden ein Salz.
Amphotere Hydroxide
Einige Elemente weisen je nach Bedingungen entweder basische oder saure Eigenschaften auf. Darauf basierende Hydroxide werden als amphoter bezeichnet. Sie sind leicht durch das in der Zusammensetzung enth altene Metall zu identifizieren, das eine Oxidationsstufe von +3, +4 hat. Zum Beispiel eine weiße gelatineartige Substanz - Aluminiumhydroxid Al(OH)3, die aufgrund ihrer hohen Adsorptionskapazität in der Wasserreinigung verwendet wird, bei der Herstellung von Impfstoffen als Substanz, die die Immunantwort verstärkt, in der Medizin zur Behandlung von säureabhängigen Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes. Es wird auch oft in flammhemmende Kunststoffe eingearbeitet und dient als Träger für Katalysatoren.
Aber es gibt Ausnahmen, wenn der Wert der Oxidationsstufe des Elements +2 ist. Dies ist typisch für Beryllium, Zinn, Blei und Zink. Das Hydroxid des letzten Metalls Zn(OH)2 wird in der chemischen Industrie häufig verwendet, hauptsächlich für die Synthese verschiedener Verbindungen.
Sie können amphoteres Hydroxid erh alten, indem Sie eine Lösung eines Übergangsmetallsalzes mit verdünntem Alkali reagieren lassen.
Amphoteres Hydroxid und Säureoxid, Alkali oder Säure bilden bei Wechselwirkung ein Salz. Das Erhitzen von Hydroxid führt zu seiner Zersetzung in Wasser und Metahydroxid, das bei weiterem Erhitzen in Oxid umgewandelt wird.
Amphoter undSaure Hydroxide verh alten sich in alkalischem Milieu genauso. Bei der Wechselwirkung mit Säuren wirken amphotere Hydroxide als Basen.
Säurehydroxide
Dieser Typ ist durch das Vorhandensein eines Elements in der Oxidationsstufe von +4 bis +7 gekennzeichnet. In Lösung können sie ein Wasserstoffkation abgeben oder ein Elektronenpaar aufnehmen und eine kovalente Bindung eingehen. Meistens haben sie einen Aggregatzustand einer Flüssigkeit, aber es gibt auch Feststoffe darunter.
Bildet ein hydroxidsaures Oxid, das zur Salzbildung befähigt ist und ein Nichtmetall oder Übergangsmetall enthält. Das Oxid entsteht durch die Oxidation eines Nichtmetalls, die Zersetzung einer Säure oder eines Salzes.
Die sauren Eigenschaften von Hydroxiden manifestieren sich in ihrer Fähigkeit, Indikatoren zu färben, aktive Metalle unter Wasserstoffentwicklung aufzulösen, mit Basen und basischen Oxiden zu reagieren. Ihre Besonderheit ist die Teilnahme an Redoxreaktionen. Während des chemischen Prozesses heften sie negativ geladene Elementarteilchen an sich. Die Fähigkeit, als Elektronenakzeptor zu wirken, wird durch Verdünnung und Umwandlung in Salze geschwächt.
So ist es möglich, nicht nur die Säure-Base-Eigenschaften von Hydroxiden zu unterscheiden, sondern auch die oxidierenden.
Salpetersäure
HNO3 gilt als starke einbasige Säure. Es ist sehr giftig, hinterlässt Geschwüre auf der Haut mit gelber Färbung der Haut und seine Dämpfe reizen sofort die Schleimhaut der Atemwege. Der alte Name ist starker Wodka. Es bezieht sich auf Säurehydroxide in wässrigen Lösungenvollständig in Ionen dissoziiert. Äußerlich sieht es aus wie eine farblose Flüssigkeit, die in der Luft raucht. Eine konzentrierte wässrige Lösung wird als 60 - 70 % der Substanz angesehen, und wenn der Geh alt 95 % übersteigt, wird sie als rauchende Salpetersäure bezeichnet.
Je höher die Konzentration, desto dunkler erscheint die Flüssigkeit. Es kann durch Zersetzung in Oxid, Sauerstoff und Wasser im Licht oder bei leichter Erwärmung sogar eine braune Farbe annehmen, daher sollte es in einem dunklen Glasbehälter an einem kühlen Ort gelagert werden.
Die chemischen Eigenschaften von Säurehydroxid sind so, dass es nur unter reduziertem Druck unzersetzt destilliert werden kann. Alle Metalle reagieren damit, außer Gold, einige Vertreter der Platingruppe und Tantal, aber das Endprodukt hängt von der Konzentration der Säure ab.
Zum Beispiel ergibt eine 60%ige Substanz bei der Wechselwirkung mit Zink als überwiegendes Nebenprodukt Stickstoffdioxid, 30% - Monoxid, 20% - Distickstoffoxid (Lachgas). Noch niedrigere Konzentrationen von 10 % und 3 % ergeben eine einfache Substanz Stickstoff in Form von Gas bzw. Ammoniumnitrat. So können aus der Säure verschiedene Nitroverbindungen erh alten werden. Wie aus dem Beispiel ersichtlich ist, je niedriger die Konzentration, desto tiefer die Reduktion von Stickstoff. Auch die Aktivität des Metalls beeinflusst dies.
Eine Substanz kann Gold oder Platin nur in der Zusammensetzung von Königswasser auflösen - einer Mischung aus drei Teilen Salzsäure und einer Salpetersäure. Glas und PTFE sind dagegen beständig.
Der Stoff reagiert neben Metallen auch mitbasische und amphotere Oxide, Basen, schwache Säuren. Das Ergebnis sind in allen Fällen Salze mit Nichtmetallen - Säuren. Nicht alle Reaktionen laufen sicher ab, beispielsweise entzünden sich Amine und Terpentin spontan, wenn sie in konzentriertem Zustand mit Hydroxid in Kontakt kommen.
Salze werden Nitrate genannt. Beim Erhitzen zersetzen sie sich oder zeigen oxidierende Eigenschaften. In der Praxis werden sie als Düngemittel verwendet. Aufgrund der hohen Löslichkeit kommen sie in der Natur praktisch nicht vor, daher werden alle Salze außer Kalium und Natrium künstlich gewonnen.
Die Säure selbst wird aus synthetisiertem Ammoniak gewonnen und gegebenenfalls auf verschiedene Weise konzentriert:
- Verschiebung des Gleichgewichts durch Erhöhung des Drucks;
- durch Erhitzen in Gegenwart von Schwefelsäure;
- Destillation.
Darüber hinaus wird es bei der Herstellung von Mineraldüngern, Farbstoffen und Medikamenten, der Militärindustrie, Tafelgrafiken, Schmuck und der organischen Synthese verwendet. Gelegentlich wird verdünnte Säure in der Fotografie verwendet, um Tönungslösungen anzusäuern.
Schwefelsäure
Н2SO4 ist eine starke zweibasige Säure. Es sieht aus wie eine farblose schwere ölige Flüssigkeit, geruchlos. Der ver altete Name ist Vitriol (wässrige Lösung) oder Vitriolöl (eine Mischung mit Schwefeldioxid). Dieser Name kam daher, dass zu Beginn des 19. Jahrhunderts Schwefel in Vitriolanlagen hergestellt wurde. In Anlehnung an die Tradition werden Sulfathydrate auch heute noch Vitriol genannt.
Die Produktion von Säure ist im industriellen Maßstab etabliert undbeträgt etwa 200 Millionen Tonnen pro Jahr. Es wird durch Oxidation von Schwefeldioxid mit Sauerstoff oder Stickstoffdioxid in Gegenwart von Wasser oder durch Umsetzung von Schwefelwasserstoff mit Kupfer-, Silber-, Blei- oder Quecksilbersulfat gewonnen. Die resultierende konzentrierte Substanz ist ein starkes Oxidationsmittel: Es verdrängt Halogene aus den entsprechenden Säuren, wandelt Kohlenstoff und Schwefel in saure Oxide um. Das Hydroxid wird dann zu Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff oder Schwefel reduziert. Eine verdünnte Säure zeigt normalerweise keine oxidierenden Eigenschaften und bildet mittlere und saure Salze oder Ester.
Der Stoff kann durch Reaktion mit löslichen Bariumsalzen nachgewiesen und identifiziert werden, wobei ein weißer Sulfatniederschlag ausfällt.
Die Säure wird weiter in der Verarbeitung von Erzen, der Herstellung von Mineraldünger, Chemiefasern, Farbstoffen, Rauch und Sprengstoffen, verschiedenen Industrien, der organischen Synthese, als Elektrolyt, zur Gewinnung von Mineralsalzen verwendet.
Aber die Verwendung ist mit gewissen Gefahren behaftet. Ätzende Substanz verursacht Verätzungen bei Kontakt mit Haut oder Schleimhäuten. Beim Einatmen tritt zuerst ein Husten auf und anschließend - entzündliche Erkrankungen des Kehlkopfes, der Luftröhre und der Bronchien. Das Überschreiten der maximal zulässigen Konzentration von 1 mg pro Kubikmeter ist tödlich.
Schwefelsäuredämpfe können nicht nur in spezialisierten Industrien, sondern auch in der Atmosphäre der Stadt auftreten. Dies geschieht, wenn chemisch und metallurgischUnternehmen setzen Schwefeloxide frei, die dann als saurer Regen herabfallen.
All diese Gefahren haben dazu geführt, dass die Zirkulation von Schwefelsäure mit mehr als 45 % Massenkonzentration in Russland eingeschränkt ist.
Schwefelige Säure
Н2SO3 - schwächere Säure als Schwefelsäure. Seine Formel unterscheidet sich nur durch ein Sauerstoffatom, was es jedoch instabil macht. Es wurde nicht in freiem Zustand isoliert, es existiert nur in verdünnten wässrigen Lösungen. Sie sind an einem spezifischen stechenden Geruch zu erkennen, der an ein abgebranntes Streichholz erinnert. Und um das Vorhandensein eines Sulfitions zu bestätigen - durch Reaktion mit Kaliumpermanganat, wodurch die rotviolette Lösung farblos wird.
Eine Substanz kann unter verschiedenen Bedingungen als Reduktionsmittel und Oxidationsmittel wirken, saure und mittlere Salze bilden. Es wird zur Konservierung von Lebensmitteln, zur Gewinnung von Zellulose aus Holz sowie zum schonenden Bleichen von Wolle, Seide und anderen Materialien verwendet.
Orthophosphorsäure
H3PO4 ist eine mittelstarke Säure, die wie farblose Kristalle aussieht. Orthophosphorsäure wird auch als 85%ige Lösung dieser Kristalle in Wasser bezeichnet. Es erscheint als geruchlose, sirupartige Flüssigkeit, die zu Unterkühlung neigt. Beim Erhitzen über 210 Grad Celsius wird daraus Pyrophosphorsäure.
Phosphorsäure löst sich gut in Wasser, neutralisiert mit Alkalien und Ammoniakhydrat, reagiert mit Metallen,bildet polymere Verbindungen.
Sie können die Substanz auf verschiedene Arten erh alten:
- Auflösen von rotem Phosphor in Wasser unter Druck bei einer Temperatur von 700-900 Grad unter Verwendung von Platin, Kupfer, Titan oder Zirkonium;
- kochender roter Phosphor in konzentrierter Salpetersäure;
- durch Zugabe von heißer konzentrierter Salpetersäure zu Phosphin;
- Oxidation von Phosphinsauerstoff bei 150 Grad;
- Tetraphosphordecaooxid einer Temperatur von 0 Grad aussetzen, dann allmählich auf 20 Grad erhöhen und einen sanften Übergang zum Sieden (Wasser wird in allen Phasen benötigt);
- Auflösen von Pentachlorid oder Phosphortrichloridoxid in Wasser.
Die Verwendung des resultierenden Produkts ist weit verbreitet. Mit seiner Hilfe wird die Oberflächenspannung reduziert und Oxide von lötvorbereitenden Oberflächen entfernt, Metalle von Rost gereinigt und auf ihrer Oberfläche ein Schutzfilm gebildet, der weitere Korrosion verhindert. Darüber hinaus wird Orthophosphorsäure in industriellen Gefrierschränken und für die molekularbiologische Forschung verwendet.
Außerdem ist die Verbindung Bestandteil von Luftfahrt-Hydraulikflüssigkeiten, Lebensmittelzusatzstoffen und Säureregulatoren. Es wird in der Tierh altung zur Vorbeugung von Urolithiasis bei Nerzen und in der Zahnheilkunde für Manipulationen vor dem Füllen verwendet.
Pyrophosphorsäure
H4R2O7 - eine Säure, die zunächst als stark charakterisiert wurde Stufe und schwach in anderen. Sie schmilzt ohneZersetzung, da dieser Vorgang das Erhitzen im Vakuum oder die Anwesenheit starker Säuren erfordert. Es wird durch Alkalien neutralisiert und reagiert mit Wasserstoffperoxid. Rufen Sie es auf eine der folgenden Arten ab:
- Tetraphosphordecaoxid in Wasser bei Nulltemperatur zersetzen und dann auf 20 Grad erhitzen;
- durch Erhitzen von Phosphorsäure auf 150 Grad;
- Reaktion von konzentrierter Phosphorsäure mit Tetraphosphordecaoxid bei 80-100 Grad.
Wird hauptsächlich für die Düngemittelproduktion verwendet.
Außer diesen gibt es noch viele weitere Vertreter saurer Hydroxide. Jeder von ihnen hat seine eigenen Eigenschaften und Eigenschaften, aber im Allgemeinen liegen die sauren Eigenschaften von Oxiden und Hydroxiden in ihrer Fähigkeit, Wasserstoff abzusp alten, sich zu zersetzen, mit Alkalien, Salzen und Metallen zu interagieren.
