Chémia je veda, ktorá študuje rôzne reakcie prebiehajúce v prírode, ako aj interakciu niektorých zlúčenín s inými. Hlavnými látkami sú tu kyseliny a zásady, ktorých reakcie sa zvyčajne nazývajú neutralizácia. Vedú k tvorbe vo vode rozpustnej soli.
Čo je lúh
Hydroxidy alkalických (kovy prvej skupiny hlavnej (A) podskupiny v periodickej tabuľke chemických prvkov D. I. Mendelejeva) a hydroxidov alkalických zemín (kovy druhej skupiny hlavnej (A) podskupiny, vrátane vápnik) kovy, ktoré prudko interagujú s vodou a úplne sa v nej rozpúšťajú, sa nazývajú alkálie. Keďže sú schopné ničiť organický materiál (koža, drevo, papier), nazývajú sa žieraviny. Napríklad hydroxid draselný (KOH) je žieravý potaš, bárium (Ba(OH)2) je žieravý bárium a tak ďalej.
Fyzikálne vlastnosti silných zásad
Na základe definície toho, čo je alkália, môžeme dodať, že tieto hydroxidy sú tiež tuhé hygroskopické (schopné absorbovať výpary zo vzduchuvoda) biela látka. Najsilnejšie alkálie sú hydroxidy cézne CsOH a rádium Ra(OH)2. Alkalické reakcie sú najčastejšie sprevádzané uvoľňovaním tepla (exotermické). Medzi fyzikálne vlastnosti takýchto zásad patrí aj ich schopnosť rozpúšťať sa v niektorých organických zlúčeninách, napríklad v alkoholoch: metanole a etanole.
Chemické vlastnosti
Roztoky alkálií sú schopné vstúpiť do rôznych reakcií.
Silné zásady majú schopnosť interagovať s kyslými a amfotérnymi oxidmi:
- KOH + SO3=K2SO4 + H2O (SO3 je kyslý oxid);
- 2KOH + Al2O3=2KAlO2 + H2O (fúzna reakcia prebieha pri zahrievaní, kde Al2O3 je amfotérny oxid);
- 2KOH + Al2O3 + 3H2O=2K[Al(OH)4] (reakcia prebieha za vzniku rozpustnej komplexnej soli - tetrahydroxoaluminátu draselného).
Pri reakcii s amfotérnymi kovmi (Zn, Al a iné) je možný aj vznik taveniny a zodpovedajúcej komplexnej soli. Okrem toho sú obe reakcie sprevádzané vývojom plynného vodíka:
- 2KOH + 2Al=2KAlO2 + H2;
- 2KOH + 2Al + 6H2O=2K[Al(OH)4] + 3H2.
Alkálie sú tiež schopné reagovať so soľami, čo vedie k vytvoreniu ďalšej zásady a ďalšej soli. Podmienkou pre priebeh reakcie je, že v dôsledku toho jedna zo vzniknutých látok musí byť nerozpustná vo vode:
NaOH + CuSO4=Na2SO4 + Cu(OH)2.
Ako už bolo spomenuté, vstupujú do nich zásady a kyselinyneutralizačná reakcia, vzniká soľ a voda:
NaOH + HCl=NaCl + H2O.
Alkálie reagujú s inými zásadami, iba ak sú hydroxidmi amfotérnych kovov:
NaOH + Al(OH)3=Na[Al(OH)4].
Niektoré z nich môžu interagovať s mnohými organickými látkami: estermi, amidmi, viacsýtnymi alkoholmi:
2C2H6O2 + 2NaOH=C2H4O2Na2 + 2H2O (produkt reakcie je alkoxid sodný).
Ako sa vyrábajú pevné spodky
Alkálie sa získavajú rôznymi spôsobmi, v priemysle aj v laboratóriách.
V priemyselnom priemysle existuje niekoľko spôsobov výroby alkálií: pyrolýza, vápno, ferit, elektrolýza, ktorá sa delí na diafragmovú, membránovú a ortuťovú metódu na kvapalných a pevných katódach.
Ide o elektrolýzu roztokov chloridov sodných a draselných, po ktorej sa na anóde a katóde uvoľňuje chlór a vodík a získavajú sa zodpovedajúce hydroxidy:
- 2NaCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2NaOH;
- 2KCl + 2H2O=H2 + Cl2 + 2KOH.
Pri pyrolýze pri 1000 stupňoch dochádza v prvej fáze k tvorbe oxidu sodného:
Na2CO3=Na2O + CO2.
V druhom stupni sa výsledný ochladený oxid rozpustí vo vode, čím sa získa potrebná zásada:
Na2O + H2O=2NaOH.
Laboratóriá využívajú aj elektrolýzu. Alkálie možno získať aj vystavením príslušných kovov vode alebo reakciou solí týchto kovov s inými zásadami, v dôsledku čohozíska sa potrebná zásada a druhým produktom reakcie, nerozpustným vo vode, je soľ.
Pri interakcii cézia a vody sa získava hydroxid cézny a uvoľňuje sa vodík (reakcia prebieha aj pri teplote -120 stupňov):
2Cs + 2H2O=2CsOH + H2.
V dôsledku pôsobenia vody na oxid lítny vzniká zásada:
Li2O + 2H2O=2LiOH + H2.
Aplikácia
Na základe samotnej definície toho, čo sú alkálie, možno pochopiť, že sú široko používané nielen v priemysle, ale aj v každodennom živote:
- Dezinfekcia rybníkov na rybolov.
- Ako hnojivo.
- Vo farmaceutických výrobkoch.
- Vo výrobe papiera.
- Výroba syntetického kaučuku.
- Získanie mydla a čistiacich prostriedkov.
- Elektrolytové komponenty v alkalických batériách.
- Pohlcovač oxidu uhličitého (hydroxid lítny).
- Výroba mazív.
- Farbivá pri výrobe potravín (potravinové prísady).
- Elektrolyty batérie (hydroxid draselný).
- Čistenie kanalizačných potrubí a drezov od upchatých potravín.
- Neutralizácia kyselín.
- Katalyzátory v chemickom priemysle.
- Chemické spracovanie fotografií.
Opatrenia
Je zrejmé, že alkálie, ako sú hydroxidy sodíka, lítia, draslíka, cézia a iné, môžu vážne poškodiť a popáliť pokožku a sliznice očí, aj keď sa tam dostanú najmenšie čiastočky zlúčeniny. Aby sa tomu zabrániloje potrebné nosiť ochranné okuliare, gumené rukavice a kombinézy, ktoré sú ošetrené špeciálnymi látkami, ktoré neumožňujú interakciu materiálu s alkáliami.
