आक्साइड, अम्ल और लवण के अलावा अकार्बनिक पदार्थों के मुख्य वर्गों में यौगिकों का एक समूह शामिल होता है जिसे क्षार या हाइड्रॉक्साइड कहते हैं। उन सभी की एक एकल आणविक संरचना योजना है: वे आवश्यक रूप से इसकी संरचना में एक धातु आयन से जुड़े एक या एक से अधिक हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं। मूल हाइड्रॉक्साइड आनुवंशिक रूप से धातु ऑक्साइड और लवण से संबंधित होते हैं, जो न केवल उनके रासायनिक गुणों को निर्धारित करते हैं, बल्कि प्रयोगशाला और उद्योग में प्राप्त करने के तरीकों को भी निर्धारित करते हैं।
आधारों के वर्गीकरण के कई रूप हैं, जो धातु की विशेषताओं पर आधारित हैं जो अणु का हिस्सा है, और पदार्थ की पानी में घुलने की क्षमता पर। हमारे लेख में, हम हाइड्रोक्साइड की इन विशेषताओं पर विचार करेंगे, साथ ही उनके रासायनिक गुणों से परिचित होंगे, जिन पर उद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी में आधारों का उपयोग निर्भर करता है।
भौतिक गुण
सक्रिय या विशिष्ट धातुओं से बनने वाले सभी क्षार ठोस होते हैं जिनमें गलनांक की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। पानी के संबंध में, वेअत्यधिक घुलनशील - क्षार और पानी में अघुलनशील में विभाजित हैं। उदाहरण के लिए, धनायनों के रूप में समूह IA तत्वों वाले मूल हाइड्रॉक्साइड पानी में आसानी से घुल जाते हैं और मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। वे स्पर्श करने के लिए साबुन हैं, कपड़े, त्वचा को खराब करते हैं और क्षार कहलाते हैं। जब वे विलयन में वियोजित होते हैं, तो OH- आयनों का पता लगाया जाता है, जो संकेतकों का उपयोग करके निर्धारित किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, रंगहीन फिनोलफथेलिन एक क्षारीय माध्यम में क्रिमसन बन जाता है। सोडियम, पोटैशियम, बेरियम और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के विलयन और मेल्ट दोनों ही इलेक्ट्रोलाइट्स हैं; बिजली का संचालन करते हैं और दूसरे प्रकार के संवाहक माने जाते हैं। उद्योग में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले घुलनशील क्षारों में लगभग 11 यौगिक शामिल हैं, जैसे सोडियम, पोटेशियम, अमोनियम, आदि के मूल हाइड्रॉक्साइड।
आधार अणु की संरचना
एक धातु के धनायन और एक पदार्थ अणु में हाइड्रॉक्सिल समूहों के आयनों के बीच एक आयनिक बंधन बनता है। यह पानी में अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड के लिए पर्याप्त मजबूत है, इसलिए ध्रुवीय पानी के अणु ऐसे यौगिक के क्रिस्टल जाली को नष्ट करने में सक्षम नहीं हैं। क्षार स्थिर पदार्थ हैं और व्यावहारिक रूप से गर्म होने पर ऑक्साइड और पानी नहीं बनाते हैं। इस प्रकार, पोटेशियम और सोडियम के मूल हाइड्रोक्साइड 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर उबालते हैं, जबकि वे विघटित नहीं होते हैं। सभी आधारों के ग्राफिक सूत्रों में, यह स्पष्ट रूप से देखा गया है कि हाइड्रॉक्सिल समूह का ऑक्सीजन परमाणु एक सहसंयोजक बंधन से धातु परमाणु और दूसरा हाइड्रोजन परमाणु से बंधा होता है। अणु की संरचना और रासायनिक बंधन का प्रकार न केवल भौतिक, बल्किऔर पदार्थों के सभी रासायनिक गुण। आइए उन पर अधिक विस्तार से ध्यान दें।
कैल्शियम और मैग्नीशियम और उनके यौगिकों के गुणों की विशेषताएं
दोनों तत्व सक्रिय धातुओं के विशिष्ट प्रतिनिधि हैं और ऑक्सीजन और पानी के साथ बातचीत कर सकते हैं। पहली प्रतिक्रिया का उत्पाद एक मूल ऑक्साइड है। हाइड्रॉक्साइड एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया के परिणामस्वरूप बनता है जो बड़ी मात्रा में गर्मी जारी करता है। कैल्शियम और मैग्नीशियम के आधार कम घुलनशील सफेद पाउडर पदार्थ हैं। कैल्शियम यौगिकों के लिए अक्सर निम्नलिखित नामों का उपयोग किया जाता है: चूने का दूध (यदि यह पानी में निलंबन है) और चूने का पानी। एक विशिष्ट बुनियादी हाइड्रॉक्साइड होने के नाते, Ca(OH)2 अम्लीय और एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड, एसिड और एम्फ़ोटेरिक बेस, जैसे एल्यूमीनियम और जिंक हाइड्रॉक्साइड के साथ बातचीत करता है। विशिष्ट गर्मी प्रतिरोधी क्षार के विपरीत, मैग्नीशियम और कैल्शियम यौगिक तापमान के प्रभाव में ऑक्साइड और पानी में विघटित हो जाते हैं। दोनों आधार, विशेष रूप से Ca(OH)2, व्यापक रूप से उद्योग, कृषि और घरेलू जरूरतों में उपयोग किए जाते हैं। आइए उनके आवेदन पर आगे विचार करें।
कैल्शियम और मैग्नीशियम यौगिकों के अनुप्रयोग के क्षेत्र
यह सर्वविदित है कि निर्माण एक रासायनिक सामग्री का उपयोग करता है जिसे फुलाना या बुझा हुआ चूना कहा जाता है। यह एक कैल्शियम बेस है। अक्सर यह मूल कैल्शियम ऑक्साइड के साथ पानी की प्रतिक्रिया से प्राप्त होता है। बुनियादी हाइड्रॉक्साइड्स के रासायनिक गुण उन्हें राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था की विभिन्न शाखाओं में व्यापक रूप से उपयोग करने की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, उत्पादन में अशुद्धियों को साफ करने के लिएकच्ची चीनी, ब्लीच प्राप्त करने के लिए, कपास और लिनन यार्न के विरंजन में। आयन एक्सचेंजर्स के आविष्कार से पहले - कटियन एक्सचेंजर्स, कैल्शियम और मैग्नीशियम बेस का उपयोग पानी को नरम करने वाली तकनीकों में किया जाता था, जिससे इसकी गुणवत्ता को कम करने वाले हाइड्रोकार्बन से छुटकारा पाना संभव हो गया। ऐसा करने के लिए, पानी को थोड़ी मात्रा में सोडा ऐश या बुझे हुए चूने के साथ उबाला गया। जठरशोथ के रोगियों के लिए गैस्ट्रिक जूस की अम्लता को कम करने के लिए एक उपाय के रूप में मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड का एक जलीय निलंबन इस्तेमाल किया जा सकता है।
बेसिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के गुण
इस समूह के पदार्थों के लिए सबसे महत्वपूर्ण एसिड ऑक्साइड, एसिड, एम्फोटेरिक बेस और लवण के साथ प्रतिक्रियाएं हैं। दिलचस्प बात यह है कि पानी के साथ ऑक्साइड की सीधी प्रतिक्रिया से तांबा, लोहा या निकल हाइड्रॉक्साइड जैसे अघुलनशील क्षार प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं। इस मामले में, प्रयोगशाला संबंधित नमक और क्षार के बीच प्रतिक्रिया का उपयोग करती है। नतीजतन, आधार बनते हैं जो अवक्षेपित होते हैं। उदाहरण के लिए, इस प्रकार कॉपर हाइड्रॉक्साइड का नीला अवक्षेप, लौह क्षार का हरा अवक्षेप प्राप्त होता है। इसके बाद, वे पानी में अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड से संबंधित ठोस पाउडर पदार्थों में वाष्पित हो जाते हैं। इन यौगिकों की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि उच्च तापमान की क्रिया के तहत, वे संबंधित ऑक्साइड और पानी में विघटित हो जाते हैं, जिसे क्षार के बारे में नहीं कहा जा सकता है। आखिरकार, पानी में घुलनशील क्षार ऊष्मीय रूप से स्थिर होते हैं।
इलेक्ट्रोलिसिस क्षमता
हाइड्रॉक्साइड्स के मूल गुणों का अध्ययन जारी रखते हुए, आइए एक और विशेषता पर ध्यान दें, जिसके द्वारा कोई क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के आधारों को जल-अघुलनशील यौगिकों से अलग कर सकता है। विद्युत प्रवाह के प्रभाव में बाद वाले को आयनों में अलग करना असंभव है। इसके विपरीत, पोटेशियम, सोडियम, बेरियम और स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड के पिघलने और समाधान आसानी से इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन होते हैं और दूसरी तरह के संवाहक होते हैं।
आधार प्राप्त करना
अकार्बनिक पदार्थों के इस वर्ग के गुणों के बारे में बोलते हुए, हमने उन रासायनिक प्रतिक्रियाओं को आंशिक रूप से सूचीबद्ध किया है जो प्रयोगशाला और औद्योगिक परिस्थितियों में उनके उत्पादन के अंतर्गत आती हैं। सबसे सुलभ और लागत प्रभावी तरीका प्राकृतिक चूना पत्थर का थर्मल अपघटन माना जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बुझा हुआ चूना प्राप्त होता है। यदि आप पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, तो यह एक मूल हाइड्रॉक्साइड बनाता है - Ca (OH) 2। इस पदार्थ के रेत और पानी के मिश्रण को मोर्टार कहा जाता है। इसका उपयोग दीवारों को पलस्तर करने, ईंटों को जोड़ने और अन्य प्रकार के भवन निर्माण कार्यों में किया जाता है। पानी के साथ संबंधित ऑक्साइड की प्रतिक्रिया करके भी क्षार प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए: K2O + H2O=2KON। गर्मी की एक बड़ी मात्रा की रिहाई के साथ प्रक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है।
अम्लीय और उभयधर्मी आक्साइड के साथ क्षार की बातचीत
पानी में घुलनशील क्षारों के विशिष्ट रासायनिक गुणों में अणुओं में गैर-धातु परमाणुओं वाले ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया में लवण बनाने की उनकी क्षमता शामिल है,उदाहरण के लिए, जैसे कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड या सिलिकॉन ऑक्साइड। विशेष रूप से, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग गैसों को सुखाने के लिए किया जाता है, और सोडियम और पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग संबंधित कार्बोनेट प्राप्त करने के लिए किया जाता है। उभयधर्मी पदार्थों से संबंधित जस्ता और एल्यूमीनियम के ऑक्साइड एसिड और क्षार दोनों के साथ बातचीत कर सकते हैं। बाद के मामले में, जटिल यौगिकों का निर्माण किया जा सकता है, जैसे सोडियम हाइड्रोक्सोज़िनकेट।
बेअसर प्रतिक्रिया
क्षारों के सबसे महत्वपूर्ण गुणों में से एक, पानी और क्षार दोनों में अघुलनशील, अकार्बनिक या कार्बनिक अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करने की उनकी क्षमता है। यह प्रतिक्रिया दो प्रकार के आयनों के बीच बातचीत में कम हो जाती है: हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल समूह। यह पानी के अणुओं के निर्माण की ओर जाता है: HCI + KOH=KCI + H2O । इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के सिद्धांत के दृष्टिकोण से, पूरी प्रतिक्रिया एक कमजोर, थोड़ा अलग इलेक्ट्रोलाइट - पानी के गठन के लिए कम हो जाती है।
उपरोक्त उदाहरण में, एक औसत नमक बना - पोटेशियम क्लोराइड। यदि पॉलीबेसिक एसिड के पूर्ण न्यूट्रलाइजेशन के लिए आवश्यक से कम मात्रा में प्रतिक्रिया के लिए मूल हाइड्रॉक्साइड लिया जाता है, तो परिणामी उत्पाद के वाष्पीकरण पर, एसिड नमक के क्रिस्टल पाए जाते हैं। तटस्थकरण प्रतिक्रिया जीवित प्रणालियों - कोशिकाओं में होने वाली चयापचय प्रक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है और उन्हें अपने स्वयं के बफर परिसरों की मदद से विघटन प्रतिक्रियाओं में जमा हाइड्रोजन आयनों की अतिरिक्त मात्रा को बेअसर करने की अनुमति देती है।
