Хлор
– 96 -97 %,
Углекислый
газ – до 1,5 %,
Водород
– до 0,5 %.
Следует
отметить, что пары ртути ядовиты, а при разложении амальгамы в 1 м3 водорода
содержится 50 – 80 мг ртути. Очистку водорода от паров ртути осуществляют хлором
или сернистым газом – SO2. указанным способом удается уменьшить
содержание ртути до 1 мг/ м3.
Напряжение
в ванне с ртутным катодом выше, чем с железным ( 4,4 – 4,6 В против 3,3 – 3,6 В
).
Гидроксид
калия получают аналогично гидроксиду натрия электролизом раствора хлорида калия.
Гидроксид лития получают в промышленности электролизом раствора хлорида лития.
Одним
из наиболее распространенных и употребляемых в химическом синтезе оснований есть
гидроксид аммония NH4OH. Получают ее при гидратации аммиака в
колоннах синтеза. При растворении аммиака в воде будут происходить следующие реакции:
Гидроксид
аммония вещество очень нестойкое, при нагревании оно разлагается с выделением аммиака
и воды.
Глава 4. Химические свойства.
Гидроксиды металлов
проявляют различные химические свойства в зависимости от активности металла, который
в данный гидроксид входит. Но все же можно выделить несколько химических процессов,
в которые будут вступать все основания. Это реакции с кислотами и кислотными оксидами,
солями. Рассмотрим эти взаимодействия более детально.
4.1
Взаимодействие
с кислотами. Реакция нейтрализации.
Все основания, даже
нерастворимые в воде, вступают в реакцию взаимодействия с кислотами. Еще эту реакцию
называют реакцией нейтрализации. Реакция нейтрализации – это реакция между кислотой
и основанием, продуктами которой будет соль и вода.
Примером этой реакции
может быть взаимодействие соляной кислоты и гидроксида натрия: . Если кислота двух основная, то реакция будет
иметь вид: . Но может быть ситуация,
когда есть недостаток одного реагирующего вещества, например гидроксида калия, тогда
в реакции среди ее продуктов будут кислые соли – соли в которых атомы металла не
вытеснили все ионы гидроксила .
.
В последней реакции
получился гидросульфат калия .
При наличии гидроксида калия возможно дальнейшее вытеснение ионов :
Такие процессы характерны
для щелочей. Для гидроксида натрия:
При недостатке кислоты
могут получаться основные соли. Запишем реакцию взаимодействия гидроксида алюминия
с серной кислотой:
В реакции есть недостаток
серной кислоты, поэтому выделяется - гидроксосульфат алюминия, который может реагировать
с серной кислотой с получением сульфата алюминия: .
4.2
Взаимодействие
с кислотными оксидами.
Основания реагируют
с кислотными оксидами. Особенно эта реакция характерна для щелочей и гидроксидов
кальция, магния, бария.
В таких реакциях возможно
также получение кислых солей, как и при взаимодействии с кислотами:
- гидрокарбонат кальция, - гидросульфит натрия.
Кислые соли также
могут далее реагировать с основами с получением нормальных солей:
4.3
Амфотерные
гидроксиды, взаимодействие с гидроксидами щелочных металлов.
Существуют гидроксиды, способные вступать во взаимодействие и
образовывать соли не только с кислотами, но и с основаниями. К таким
гидроксидам принадлежит гидроксид цинка. При взаимодействии его, например, с
соляной кислотой получается хлорид цинка
Zn(ОН)2 + 2НСl = ZnС12 + 2Н2О
а при взаимодействии с гидроксидом натрия – цинкат натрия;
Zn(ОН)2 + 2NаОН = Nа2ZпО2 + 2Н2О
Такие же свойства проявляет и гидроксид алюминия:
В результате реакции
получится гексагидроксоалюминат калия К3[Аl(ОН)]6. в расплаве
эта реакция будет проходить с немного другими продуктами:
В результате получатся
соли – метаалюминаты, в нашем случае это будет метаалюминат калия.
Гидроксиды,
обладающие этим свойством, называются амфотерными гидроксидам, или амфотерными
электролитами. К таким гидроксидам кроме гидроксида цинка относятся гидроксиды
алюминия, хрома и некоторые другие.
Явление амфотерности объясняется тем, что в молекулах
амфотерных электролитов прочность связи между металлом и кислородом незначительно
отличается от прочности связи между кислородом и водородом. Диссоциация таких
молекул возможна, следовательно, по местам разрыва обеих этих связей. Если
обозначить амфотерный электролит формулой RОН, то его диссоциацию можно выразить схемой:
Таким образом, в
растворе амфотерного электролита существует сложное равновесие, в котором
участвуют продукты диссоциации как по типу кислоты, так и по типу основания. Явление
амфотерности наблюдается также среди многих органических веществ. Важную роль оно
играет в биохимии, например, белки имеют амфотерные свойства.
4.4
Термическое
разложение нерастворимых в воде оснований.
Многие нерастворимые
в воде основания разлагаются при нагревании. Продуктами разложения будут оксиды
соответствующих металлов и вода. Температура нагревания зависит от металла, который
входит в состав основания и колеблется от 200°С и выше.
Запишем реакции разложения
для гидроксидов цинка, меди, алюминия:
Продукты приведенных
реакций вода и оксиды металлов: , и
.
4.5
Взаимодействие
с солями металлов.
Эта реакция характерна
для щелочей. Гидроксиды калия. натрия. Лития взаимодействуют с солями металлов,
в результате в осадок выпадают нерастворимые гидроксиды данных металлов:
С помощью этих реакций
получают нерастворимые в воде гидроксиды многих металлов, которые затем используют
в химическом синтезе, медицине и т. д.
Глава
5. Использование оснований в химии и промышленности.
Основания широко используются
как в лаборатории химии, так и в химической промышленности, находят они свое
применение и в быту.
Рассмотрим применение
наиболее широко используемых оснований.
В химической лаборатории
и в промышленности гидроксид натрия один из наиболее ходовых реактивов.
Гидроксид
натрия, .
Используется для получения
различных натриевых солей: сульфата, нитрата, нитрита, хромата, силикатов, или растворимого
стекла, Флорида, солей органических кислот. Применяется при изготовлении целлюлозы
из древесины при сульфатной варке, искусственных волокон, мыла и моющих средств,
смачивателей и эмульгаторов, красителей, оксида алюминия из бокситов, фенолов. Входит
в состав электролитов для воронения стали, оксидирования металлов, особенно алюминия,
для проведения электролитических процессов в технологии олова и цинка.
Гидроксид
калия, .
Служит исходным веществом
для получения многих солей калия, жидких мыл и некоторых красителей. Используется
как электролит, вместе с гидроксидом лития, в никель – кадмиевых аккумуляторах,
в виде спиртового раствора для производства ксантогенатов – полупродуктов в производстве
флотоагентов.
Гидроксид
аммония, .
Его производство в
мире составляет около 10 – 12 млн. тонн. Используют его как удобрение, при производстве
животных кормов для повишения их пищевой ценности и как консервант, при производстве
соды, красителей, в электролитическом производстве соединений марганца, в лабораторной
практике.
Гидроксид
кальция, .
Гидроксид кальция
(гашеная известь) применяется в производстве строительных материалов, из него изготовляют
известковый строительный раствор. Из него изготовляют хлорную известь ( смесь ) и другие соединения кальция, известковые удобрения, защитные
средства для растений. При помощи гидроксида кальция смягчают воду, дубят кожи,
нейтрализуют сточные воды, выделяют соли органических кислот из растительных соков.
Гидроксид
лития, .
Применяется для наполнения
щелочных аккумуляторов, что увеличивает их строк действия, используется для изготовления
эмалей и стекол.
Гидроксид
магния, .
Применяют в строительной
промышленности, как компонент огнеупорных конструкционных материалов, для изготовления
керамической химической посуды. Используется в медицине как мягкое нейтрализующее
средство (при повышенной кислотности желудочного сока).
Области применения
других, менее распространенных гидроксидов указаны в таблице 3
Таблица 3.
Области применения гидроксидов металлов.
№
|
Название гидроксида
|
Химическая
формула
|
Применение
|
1.
|
Гидроксид меди
|
|
Используется в качестве пигмента для
стекла, эмалей и глазурей, протравы при крашении тканей, как фунгицид. Стабилизатор
нейлона, для приготовления реактива Швейцера.
|
2.
|
Гидроксид цинка
|
|
Наполнитель резин, компонент красок,
в ветеринарии как компонент мазей.
|
3.
|
Гидроксид кобальта
|
|
Используют для получения катализаторов,
пигментов, .
|
4.
|
Гидроксид кадмия
|
|
Применяют для получения соединений кадмия,
как аналитический реагент, для изготовления активной массы в кадмиевых источниках
тока.
|
5.
|
Гидроксид алюминия
|
|
Применяют для получения соединений алюминия,
как антипирен в лакокрасочных материалов и пластмасс, компонент зубных паст, обволакивающее
и адсорбирующее средство в медицине.
|
6.
|
Гидроксид бериллия
|
|
Используют для получения огнеупорной
керамики. тиглей, компонент стекол, хорошо пропускающих УФ-лучи.
|
7.
|
Гидроксид олова
|
|
Для травления тканей, особенно шелка.
|
8.
|
Гидроксид свинца
|
|
Для травления тканей, для изготовления
стекла, наполнитель аккумуляторов.
|
9.
|
Гидроксид висмута
|
|
Применяют при изготовлении эмалей и
керамики, хрусталя и спец. стекол, для изготовления ультразвуковых материалов
|
10.
|
Гидроксид хрома
|
|
Используют в аналитической хими.
|
11.
|
Гидроксид марганца
|
|
Используют для получения соединений
марганца.
|
12.
|
Гидроксид железа
|
|
Основа для изготовления металлического
железа, красящих пигментов
|
Заключение.
Основания – один из
классов неорганических веществ, который наряду с кислотами, оксидами и солями составляет
основу неорганической химии. Они широко используются в разных областях химии и
химической промышленности. С их помощью получают удобрения, строительные материалы,
цветное стекло. Без них мы бы лишились легких и экономичных щелочных аккумуляторов,
многих медицинских препаратов.
Заданием этой работы
была систематизация знаний о таком классе неорганических химических веществ как
основы, нужно было свести воедино их химические и физические свойства, их получение
и использование в промышленности.
В работе особое внимание
было уделено освещению понятия оснований, как одного из классов неорганических веществ
на основе современных кислотно – основных теорий Бренстеда, Льюиса, Измайлова. Усановича.
Также были рассмотрены промышленные методы получения щелочей на примере гидроксида
натрия [ 3, ст. 36 – 42 ]. Большое внимание уделено способам применения оснований
как в быту так и в химической, медицинской, строительной промышленности, где они
находят свое применение. Главные области применения конкретных веществ вынесены
в специальную справочную таблицу для удобства пользования.
Изучение свойств оснований
имеет большое значение при изучении химии, а также для развития научного мировоззрения.
Список
использованной литературы.
1.
Глинка Н.
Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1988. – 702 с.
2.
Крешков А.
П., Ярославцев А. А. Курс аналитической химии. – М.: Химия, 1964. – 430 с.
3.
Подобаев Н.
И. Электролиз. – М.: Просвещение, 1989, 100 с.
4.
Полеес М.
Э. Аналитическая химия. – М.: Медицина, 1981. – 286 с.
5.
Рабинович
В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. – Л.: Химия, 1978. – 331 с.
6.
Химия: Справочное
издание/ под ред. В. Шретер, К.-Х, Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. –
М.: Химия, 1989.– 648 с.
7.
Химическая
энциклопедия в 5 т. / под ред. И. Л. Кнунянца. – М.: Советская энциклопедия, 1990.
8.
Щукарев С.
А. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1970. – 437 с.
Страницы: 1, 2, 3
|