Muchos óxidos de metales activos, como los óxidos de potasio, sodio o litio, pueden interactuar con el agua. En este caso, los compuestos relacionados con los hidróxidos se encuentran en los productos de reacción. Las propiedades de estas sustancias, las características del curso de los procesos químicos en los que están involucradas las bases, se deben a la presencia de un grupo hidroxilo en sus moléculas. Entonces, en las reacciones de disociación electrolítica, las bases se dividen en iones metálicos y aniones OH-. En nuestro artículo consideraremos cómo las bases interactúan con los óxidos, ácidos y sales no metálicos.
Nomenclatura y estructura de la molécula
Para nombrar correctamente la base, debe agregar la palabra hidróxido al nombre del elemento metálico. Pongamos ejemplos concretos. La base de aluminio pertenece a los hidróxidos anfóteros, cuyas propiedades consideraremos en el artículo. La presencia obligatoria en las moléculas de base de un grupo hidroxilo unido a un catión metálico por un tipo de enlace iónico se puede determinar usandoindicadores como la fenolftaleína. En el medio acuático, un exceso de iones OH- se determina por un cambio en el color de la solución indicadora: la fenolftaleína incolora se vuelve carmesí. Si un metal exhibe múltiples valencias, puede formar múltiples bases. Por ejemplo, el hierro tiene dos bases, en las que la valencia del metal es 2 o 3. El primer compuesto se caracteriza por signos de hidróxidos básicos, el segundo es anfótero. Por lo tanto, las propiedades de los hidróxidos superiores difieren de las de los compuestos en los que el metal tiene un grado de valencia inferior.
Características físicas
Las bases son sólidos resistentes al calor. En relación al agua, se dividen en solubles (alcalinos) e insolubles. El primer grupo está formado por metales químicamente activos, elementos del primer y segundo grupo. Las sustancias insolubles en agua están compuestas por átomos de otros metales, cuya actividad es inferior a la del sodio, potasio o calcio. Ejemplos de tales compuestos son bases de hierro o cobre. Las propiedades de los hidróxidos dependerán del grupo de sustancias al que pertenezcan. Entonces, los álcalis son térmicamente estables y no se descomponen cuando se calientan, mientras que las bases insolubles en agua se destruyen bajo la acción de altas temperaturas, formando un óxido y agua. Por ejemplo, una base de cobre se descompone de la siguiente manera:
Cu(OH)2=CuO + H2O
Propiedades químicas de los hidróxidos
La interacción entre los dos grupos más importantes de compuestos -Los ácidos y las bases se denominan reacciones de neutralización en química. Este nombre puede explicarse por el hecho de que los hidróxidos y ácidos químicamente agresivos forman productos neutros: sales y agua. Siendo, de hecho, un proceso de intercambio entre dos sustancias complejas, la neutralización es característica tanto de los álcalis como de las bases insolubles en agua. Aquí está la ecuación para la reacción de neutralización entre la potasa cáustica y el ácido clorhídrico:
KOH + HCl=KCl + H2O
Una propiedad importante de las bases de metales alcalinos es su capacidad para reaccionar con óxidos ácidos, dando como resultado sal y agua. Por ejemplo, al pasar dióxido de carbono a través de hidróxido de sodio, puede obtener su carbonato y agua:
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H 2O
Las reacciones de intercambio iónico incluyen la interacción entre los álcalis y las sales, lo que conduce a la formación de hidróxidos o sales insolubles. Entonces, agregando gota a gota una solución de sosa cáustica a una solución de sulfato de cobre, puede obtener un precipitado azul gelatinoso. Es una base de cobre, insoluble en agua:
CuSO4 + 2NaOH=Cu(OH)2 + Na2 SO 4
Las propiedades químicas de los hidróxidos, insolubles en agua, difieren de los álcalis en que pierden agua con un ligero calentamiento: se deshidratan y se convierten en la forma del óxido básico correspondiente.
Motivos que exhiben propiedades duales
Si un elemento o una sustancia compleja puede reaccionar tanto con ácidos como con álcalis, se le llama anfótero. Estos incluyen, por ejemplo, zinc,aluminio y sus bases. Las propiedades de los hidróxidos anfóteros permiten escribir sus fórmulas moleculares tanto en forma de bases, aislando el grupo hidroxo, como en forma de ácidos. Presentemos varias ecuaciones para las reacciones de una base de aluminio con ácido clorhídrico e hidróxido de sodio. Ilustran las propiedades especiales de los hidróxidos anfóteros. La segunda reacción tiene lugar con la descomposición del álcali:
2Al(OH)3 + 6HCl=2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH=NaAlO2 + 2H2O
Los productos de los procesos serán agua y sales: cloruro de aluminio y aluminato de sodio. Todas las bases anfóteras son insolubles en agua. Se extraen como resultado de la interacción de las correspondientes sales y álcalis.
Métodos de obtención y aplicación
En la industria que requiere grandes volúmenes de álcalis, éstos se obtienen por electrólisis de sales que contienen cationes de metales activos del primer y segundo grupo del sistema periódico. La materia prima para la extracción, por ejemplo, sodio cáustico, es una solución de sal común. La ecuación de reacción será:
2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2 + Cl2
Las bases de los metales de baja actividad en el laboratorio se obtienen por la interacción de los álcalis con sus sales. La reacción pertenece al tipo de intercambio iónico y termina con la precipitación de la base. Una forma sencilla de obtener álcalis es una reacción de sustitución entre el metal activo y el agua. Se acompaña de calentamiento de la mezcla reaccionante y es de tipo exotérmico.
Las propiedades de los hidróxidos se utilizan en la industria. Los álcalis juegan aquí un papel especial. Se utilizan como purificadores de queroseno y gasolina, para fabricar jabón, procesar cuero natural, así como en tecnologías para la producción de rayón y papel.
