Los hidróxidos de ácido son compuestos inorgánicos del grupo hidroxilo –OH y un metal o no metal con un estado de oxidación de +5, +6. Otro nombre es ácidos inorgánicos que contienen oxígeno. Su característica es la eliminación de un protón durante la disociación.
Clasificación de los hidróxidos
Los hidróxidos también se denominan hidróxidos y vodóxidos. Casi todos los elementos químicos los tienen, algunos están ampliamente distribuidos en la naturaleza, por ejemplo, los minerales hidrargillita y brucita son hidróxidos de aluminio y magnesio, respectivamente.
Se distinguen los siguientes tipos de hidróxidos:
- básico;
- anfótero;
- ácido.
La clasificación se basa en si el óxido que forma el hidróxido es básico, ácido o anfótero.
Propiedades generales
Lo más interesante son las propiedades ácido-base de los óxidos e hidróxidos, ya que de ellas depende la posibilidad de reacciones. Que el hidróxido exhiba propiedades ácidas, básicas o anfóteras depende de la fuerza del enlace entre el oxígeno, el hidrógeno y el elemento.
La fuerza de los iones se ve afectadapotencial, con un aumento en el que se debilitan las propiedades básicas de los hidróxidos y aumentan las propiedades ácidas de los hidróxidos.
Hidróxidos superiores
Los hidróxidos superiores son compuestos en los que el elemento formador se encuentra en el estado de oxidación más alto. Estos se encuentran entre todos los tipos de la clase. Un ejemplo de base es el hidróxido de magnesio. El hidróxido de aluminio es anfótero, mientras que el ácido perclórico se puede clasificar como un hidróxido ácido.
El cambio en las características de estas sustancias según el elemento formador se puede rastrear de acuerdo con el sistema periódico de D. I. Mendeleev. Las propiedades ácidas de los hidróxidos superiores aumentan de izquierda a derecha, mientras que las propiedades metálicas, respectivamente, se debilitan en esta dirección.
Hidróxidos básicos
En un sentido estricto, este tipo se denomina base, ya que el anión OH se separa durante su disociación. Los más famosos de estos compuestos son los álcalis, por ejemplo:
- Cal apagada Ca(OH)2 utilizada en salas de blanqueo, curtido de pieles, preparación de líquidos antifúngicos, morteros y hormigones, ablandamiento de aguas, producción de azúcar, lejía y fertilizantes, caustificación de carbonatos de sodio y potasio, neutralización de soluciones ácidas, detección de dióxido de carbono, desinfección, reducción de la resistividad del suelo, como aditivo alimentario.
- KOH potasa cáustica utilizada en fotografía, refinación de petróleo, alimentos, papel e industrias metalúrgicas, así como una batería alcalina, neutralizador de ácido, catalizador, purificador de gas, regulador de pH, electrolito,componente de detergentes, fluidos de perforación, tintes, fertilizantes, potasa, sustancias orgánicas e inorgánicas, pesticidas, preparaciones farmacéuticas para el tratamiento de verrugas, jabones, caucho sintético.
- Soda cáustica NaOH, requerida para la industria de la pulpa y el papel, saponificación de grasas en la producción de detergentes, neutralización de ácidos, producción de biodiesel, disolución de obstrucciones, desgasificación de sustancias tóxicas, procesamiento de algodón y lana, lavado de moldes, producción de alimentos, cosmetología, fotografía.
Los hidróxidos básicos se forman como resultado de la interacción con el agua de los óxidos metálicos correspondientes, en la gran mayoría de los casos con un estado de oxidación de +1 o +2. Estos incluyen elementos alcalinos, alcalinotérreos y de transición.
Además, las bases se pueden obtener de las siguientes formas:
- interacción de un álcali con una sal de un metal poco activo;
- reacción entre un elemento alcalino o alcalinotérreo y el agua;
- por electrólisis de una solución acuosa de sal.
Los hidróxidos ácidos y básicos interactúan entre sí para formar sal y agua. Esta reacción se llama neutralización y es de gran importancia para el análisis volumétrico. Además, se utiliza en la vida cotidiana. Cuando se derrama ácido, un reactivo peligroso se puede neutralizar con soda, y el vinagre se usa para el álcali.
Además, los hidróxidos básicos cambian el equilibrio iónico durante la disociación en solución, lo que se manifiesta en un cambio en los colores de los indicadores y entran en reacciones de intercambio.
Cuando se calientan, los compuestos insolubles se descomponen en óxido y agua, y los álcalis se derriten. Un hidróxido básico y un óxido ácido forman una sal.
Hidróxidos anfóteros
Algunos elementos, dependiendo de las condiciones, exhiben propiedades básicas o ácidas. Los hidróxidos a base de ellos se denominan anfóteros. Son fáciles de identificar por el metal incluido en la composición, que tiene un estado de oxidación de +3, +4. Por ejemplo, una sustancia gelatinosa blanca - hidróxido de aluminio Al(OH)3, utilizada en la purificación de agua debido a su alta capacidad de adsorción, en la fabricación de vacunas como sustancia que potencia la respuesta inmunitaria, en medicina para el tratamiento de enfermedades dependientes del ácido del tracto gastrointestinal. También se incorpora a menudo en plásticos ignífugos y actúa como portador de catalizadores.
Pero hay excepciones cuando el valor del estado de oxidación del elemento es +2. Esto es típico para el berilio, el estaño, el plomo y el zinc. El hidróxido del último metal Zn(OH)2 se utiliza ampliamente en la industria química, principalmente para la síntesis de varios compuestos.
Puedes obtener hidróxido anfótero haciendo reaccionar una solución de una sal de un metal de transición con un álcali diluido.
El hidróxido anfótero y el óxido de ácido, álcali o ácido forman una sal cuando interactúan. El calentamiento del hidróxido conduce a su descomposición en agua y metahidróxido que, al calentarse más, se convierte en óxido.
Anfótero ylos hidróxidos ácidos se comportan de la misma manera en un medio alcalino. Al interactuar con ácidos, los hidróxidos anfóteros actúan como bases.
Hidróxidos de ácido
Este tipo se caracteriza por la presencia de un elemento en el estado de oxidación de +4 a +7. En solución, pueden donar un catión de hidrógeno o aceptar un par de electrones y formar un enlace covalente. La mayoría de las veces tienen un estado de agregación de un líquido, pero también hay sólidos entre ellos.
Forma un óxido ácido de hidróxido capaz de formar una sal y que contiene un no metal o un metal de transición. El óxido se obtiene como resultado de la oxidación de un no metal, la descomposición de un ácido o una sal.
Las propiedades ácidas de los hidróxidos se manifiestan en su capacidad para colorear indicadores, disolver metales activos con desprendimiento de hidrógeno, reaccionar con bases y óxidos básicos. Su característica distintiva es la participación en reacciones redox. Durante el proceso químico, se adhieren a sí mismas partículas elementales cargadas negativamente. La capacidad de actuar como aceptor de electrones se debilita por dilución y conversión en sales.
Así, es posible distinguir no sólo las propiedades ácido-base de los hidróxidos, sino también las oxidantes.
Ácido nítrico
HNO3 se considera un ácido monobásico fuerte. Es muy venenoso, deja úlceras en la piel con tinción amarilla del tegumento, y sus vapores irritan instantáneamente la mucosa respiratoria. El antiguo nombre es vodka fuerte. Se refiere a los hidróxidos de ácido, en soluciones acuosasse disocia completamente en iones. Exteriormente, parece un líquido incoloro que echa humo en el aire. Se considera que una solución acuosa concentrada tiene entre el 60 y el 70 % de la sustancia, y si el contenido supera el 95 %, se denomina ácido nítrico fumante.
Cuanto mayor sea la concentración, más oscuro aparecerá el líquido. Incluso puede tener un color marrón debido a la descomposición en óxido, oxígeno y agua a la luz o con un ligero calentamiento, por lo que debe almacenarse en un recipiente de vidrio oscuro en un lugar fresco.
Las propiedades químicas del hidróxido de ácido son tales que solo se puede destilar sin descomposición bajo presión reducida. Todos los metales reaccionan con él excepto el oro, algunos representantes del grupo del platino y el tántalo, pero el producto final depende de la concentración del ácido.
Por ejemplo, una sustancia al 60 %, al interactuar con el zinc, da dióxido de nitrógeno como subproducto predominante, 30 % - monóxido, 20 % - óxido de dinitrógeno (gas de la risa). Incluso concentraciones más bajas de 10% y 3% dan una sustancia simple nitrógeno en forma de gas y nitrato de amonio, respectivamente. Por lo tanto, se pueden obtener varios compuestos nitro del ácido. Como puede verse en el ejemplo, cuanto menor es la concentración, más profunda es la reducción de nitrógeno. La actividad del metal también afecta esto.
Una sustancia puede disolver oro o platino solo en la composición de agua regia, una mezcla de tres partes de ácido clorhídrico y una nítrica. El vidrio y el PTFE son resistentes a él.
Además de los metales, la sustancia reacciona conóxidos básicos y anfóteros, bases, ácidos débiles. En todos los casos, el resultado son sales, con no metales - ácidos. No todas las reacciones ocurren de manera segura, por ejemplo, las aminas y la trementina se encienden espontáneamente cuando entran en contacto con hidróxido en estado concentrado.
Las sales se llaman nitratos. Cuando se calientan, se descomponen o exhiben propiedades oxidantes. En la práctica, se utilizan como fertilizantes. Prácticamente no se encuentran en la naturaleza debido a su alta solubilidad, por lo tanto, todas las sales, excepto las de potasio y sodio, se obtienen artificialmente.
El ácido en sí se obtiene a partir de amoníaco sintetizado y, si es necesario, se concentra de varias maneras:
- cambiar el equilibrio aumentando la presión;
- por calentamiento en presencia de ácido sulfúrico;
- destilación.
Además, se utiliza en la producción de fertilizantes minerales, tintes y medicamentos, industria militar, gráficos de caballete, joyería, síntesis orgánica. Ocasionalmente, el ácido diluido se usa en fotografía para acidificar las soluciones de tinte.
Ácido sulfúrico
Н2SO4 es un ácido dibásico fuerte. Parece un líquido aceitoso pesado incoloro, inodoro. El nombre obsoleto es vitriolo (solución acuosa) o aceite de vitriolo (una mezcla con dióxido de azufre). Este nombre se debe al hecho de que a principios del siglo XIX se producía azufre en las plantas de vitriolo. En homenaje a la tradición, los hidratos de sulfato todavía se llaman vitriolo hasta el día de hoy.
La producción de ácido se establece a escala industrial yes de unos 200 millones de toneladas al año. Se obtiene por oxidación del dióxido de azufre con oxígeno o dióxido de nitrógeno en presencia de agua, o por reacción del sulfuro de hidrógeno con sulfato de cobre, plata, plomo o mercurio. La sustancia concentrada resultante es un fuerte agente oxidante: desplaza los halógenos de los ácidos correspondientes, convierte el carbono y el azufre en óxidos ácidos. A continuación, el hidróxido se reduce a dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno o azufre. Un ácido diluido generalmente no muestra propiedades oxidantes y forma sales o ésteres medios y ácidos.
La sustancia puede detectarse e identificarse por reacción con sales solubles de bario, como resultado de lo cual precipita un precipitado blanco de sulfato.
El ácido se usa además en el procesamiento de minerales, la producción de fertilizantes minerales, fibras químicas, tintes, humo y explosivos, diversas industrias, síntesis orgánica, como electrolito, para obtener sales minerales.
Pero el uso está plagado de ciertos peligros. La sustancia corrosiva provoca quemaduras químicas en contacto con la piel o las membranas mucosas. Cuando se inhala, primero aparece tos y, posteriormente, enfermedades inflamatorias de la laringe, la tráquea y los bronquios. Exceder la concentración máxima permitida de 1 mg por metro cúbico es mortal.
Puedes encontrar vapores de ácido sulfúrico no solo en industrias especializadas, sino también en la atmósfera de la ciudad. Esto sucede cuando los procesos químicos y metalúrgicoslas empresas emiten óxidos de azufre, que luego caen como lluvia ácida.
Todos estos peligros han llevado al hecho de que la circulación de ácido sulfúrico que contiene más del 45% de concentración en masa en Rusia es limitada.
Ácido sulfuroso
Н2SO3 - ácido más débil que el ácido sulfúrico. Su fórmula difiere en solo un átomo de oxígeno, pero esto lo hace inestable. No se ha aislado en estado libre, existe sólo en soluciones acuosas diluidas. Se pueden identificar por un olor acre específico, que recuerda a una cerilla quemada. Y para confirmar la presencia de un ion sulfito, por reacción con permanganato de potasio, como resultado de lo cual la solución rojo-violeta se vuelve incolora.
Una sustancia en diferentes condiciones puede actuar como agente reductor y agente oxidante, formar sales ácidas y medias. Se utiliza para la conservación de alimentos, obtención de celulosa de la madera, así como para el blanqueo delicado de lana, seda y otros materiales.
Ácido ortofosfórico
H3PO4 es un ácido de fuerza media que parece cristales incoloros. El ácido ortofosfórico también se denomina solución al 85% de estos cristales en agua. Aparece como un líquido almibarado inodoro que es propenso a la hipotermia. Si se calienta a más de 210 grados centígrados, se convierte en ácido pirofosfórico.
El ácido fosfórico se disuelve bien en agua, se neutraliza con álcalis e hidrato de amoníaco, reacciona con metales,forma compuestos poliméricos.
Puedes obtener la sustancia de diferentes maneras:
- disolver fósforo rojo en agua a presión, a una temperatura de 700-900 grados, utilizando platino, cobre, titanio o circonio;
- fósforo rojo hirviendo en ácido nítrico concentrado;
- añadiendo ácido nítrico concentrado caliente a la fosfina;
- oxidación del oxígeno fosfina a 150 grados;
- exponer el decaoóxido de tetrafósforo a una temperatura de 0 grados, luego aumentarla gradualmente a 20 grados y una transición suave a la ebullición (se necesita agua en todas las etapas);
- disolver pentacloruro u óxido de tricloruro de fósforo en agua.
El uso del producto resultante es amplio. Con su ayuda, la tensión superficial se reduce y los óxidos se eliminan de las superficies que se preparan para soldar, los metales se limpian de óxido y se crea una película protectora en su superficie que evita una mayor corrosión. Además, el ácido ortofosfórico se utiliza en congeladores industriales y para la investigación en biología molecular.
Además, el compuesto forma parte de fluidos hidráulicos de aviación, aditivos alimentarios y reguladores de acidez. Se utiliza en ganadería para la prevención de la urolitiasis en visones y en odontología para manipulaciones previas al empaste.
Ácido pirofosfórico
H4R2O7 - un ácido caracterizado como fuerte en la primera escenario y débil en otros. ella se derrite sindescomposición, ya que este proceso requiere calentamiento al vacío o la presencia de ácidos fuertes. Es neutralizado por los álcalis y reacciona con el peróxido de hidrógeno. Consíguelo de una de las siguientes maneras:
- descomponer el decaóxido de tetrafósforo en agua a temperatura cero y luego calentarlo a 20 grados;
- calentando ácido fosfórico a 150 grados;
- reacción de ácido fosfórico concentrado con decaóxido de tetrafósforo a 80-100 grados.
Utilizado principalmente para la producción de fertilizantes.
Además de estos, hay muchos otros representantes de los hidróxidos ácidos. Cada uno de ellos tiene sus propias características y características, pero en general, las propiedades ácidas de los óxidos e hidróxidos radican en su capacidad para separar hidrógeno, descomponerse, interactuar con álcalis, sales y metales.
