Hidroxid: definíció, tulajdonságok és ipari felhasználás
Hidroxid: részletes definíció, kémiai tulajdonságok és ipari alkalmazások — nátrium-, kálium- és alumínium-hidroxid szerepe, felhasználás és biztonság egyszerűen.
A hidroxid a kémiában az oxigén- és hidrogénatomokból álló OH− kétatomos anion neve. A legtöbb, hidroxidot tartalmazó kémiai vegyület bázis, mivel a hidroxidionok képesek protonokat felvenni és vizes oldatban pH‑t növelni.
Tulajdonságok
A hidroxidion erős bázis: egyszerű sav‑bázis reakcióban a következő módon reagál a protonnal:
OH− + H+ → H2O
Bronsted–Lowry értelmezésben bázisnak tekintjük, mert protonfelvevő. Emellett a hidroxid ion erős nukleofil is, ezért számos szerves és szervetlen reakcióban részt vesz (például nukleofil helyettesítés, hidrátképzés, oxidációs‑redukciós folyamatokban közvetetten).
Oldhatóság szempontjából általános szabály, hogy a 1. csoport (alkálifémek) hidroxidjai (például NaOH, KOH) jól oldódnak vízben és erősen lúgos oldatot adnak, míg sok átmeneti fém és nehézfém hidroxidja (például Fe(OH)3, Al(OH)3, Cu(OH)2) rosszul oldódik, gyakran csapadék formájában jelenik meg. Egyes hidroxidok amfoterek: savakkal és bázisokkal egyaránt képesek reagálni (például Al(OH)3, Zn(OH)2).
Előfordulás és előállítás
Természetben többféle vas‑ és aluminium‑hidroxid ásvány található. A vas‑hidroxid ásványok közé tartozik például a götit (goethit) és a limonit, amelyek fontos vasércek.
Az alumíniumérc bauxit főként alumínium‑hidroxidokból (például gibsit, boehmit) áll. Ipari léptékben az alumínium előállításának egyik lépése, a Bayer‑eljárás során a bauxitot lúgos oldatban kezelik, majd az oldott komplexből az alumínium‑hidroxidot kicsapatják és kiégetve alumínium‑oxidot (alúmina) nyernek.
Gyakori ipari előállítási módszerek:
- Klóralkálifolyamat a nátrium‑hidroxid (NaOH) előállítására elektrolízissel.
- CaO (égetett mész) vízzel való kezelése révén keletkező oltott mész (Ca(OH)2) előállítása.
- Vegyi reakciók, semlegesítések: sav és alkáli reakciójából hidroxidok, illetve sók keletkeznek; bizonyos eljárások során hidroxid csapadékot készítenek kioldás/precipitáció útján.
Ipari felhasználás
Számos hasznos kémiai reakcióban vagy folyamatban hidroxid‑ vagy hidroxidionok vesznek részt. A nátrium-hidroxidot az iparban erős bázisként használják, a kálium-hidroxidot a mezőgazdaságban, a vas‑hidroxid ásványokat, például a goethitet és a limonitot pedig vasércként használták. Az alumíniumérc bauxit főként alumínium-hidroxidokból áll.
Konkrét alkalmazások:
- NaOH: papíripar (kémiai pulping), szappan- és detergenskészítés, vegyipari szintézisek, vízlágyítás és pH‑szabályozás.
- KOH: műtrágyák, elektromos akkumulátorok elektrolitjai, néhány szerves szintézisben használt erős bázis.
- Ca(OH)2 (oltott mész): építőipar (habarcskészítés, cementes kötőanyagok), talajjavítás, vízkezelés, CO2 megkötés.
- Mg(OH)2: lágyító, hashajtó (gyógyszeripar), tűzálló adalék (flame retardant).
- Al(OH)3: antacidok, adjuvánsok (vakcinagyártásban), és az alumíniumipar alapanyaga.
- Vas‑hidroxidok: vasérc‑források, valamint színező és adszorpciós anyagok.
Oldhatóság, reaktivitás és biztonság
A legtöbb szervetlen hidroxidsó nem oldódik vízben, ugyanakkor fontos kivételek a jól oldódó alkálifém‑hidroxidok. Az oldhatóságot befolyásolja a pH, az oldat ionösszetétele (közismert a közös‑ion hatás) és a komplexképződés.
Hidroxidok savakkal semlegesítve sókat és vizet képeznek; továbbá a legtöbb hidroxid szén‑dioxiddal érintkezve karbonátot képez (például Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O).
Biztonság: sok hidroxid (különösen NaOH, KOH) erősen maró hatású, bőrre, szemre veszélyes. Munkavégzéskor megfelelő védőfelszerelés (kesztyű, szemvédelem, szellőzés) használata szükséges, és veszélyes anyagok kezelésekor a vegyszer adatlap (SDS) utasításait be kell tartani.
Összefoglalva: a hidroxidok központi szerepet töltenek be a kémiai, ipari és természetes folyamatokban. Változatos fizikai és kémiai tulajdonságaik miatt sokféle alkalmazásra alkalmasak, de keletük és kezelhetőségük ismerete elengedhetetlen a biztonságos és hatékony felhasználáshoz.
A hidroxidion térkitöltő modellje
A hidroxidok felhasználása
Számos hasznos vegyi anyag és kémiai folyamat hidroxidokat vagy hidroxidionokat tartalmaz. A nátrium-hidroxidot lúgként használják a gyárakban, a kálium-hidroxidot a mezőgazdaságban, a vas-hidroxidot pedig alacsony minőségű barna vasércként használták.
A hidroxidok listája
- Nátrium-hidroxid (NaOH)
- Kálium-hidroxid (KOH)
- Kalcium-hidroxid (Ca(OH) )2
- Ammónium-hidroxid (NH 4OH)
Kérdések és válaszok
K: Mi a hidroxid a kémiában?
V: A hidroxid a kémiában egy kétatomos anion OH-, amely oxigén- és hidrogénatomokból áll.
K: Milyen kémiai vegyületek tartalmaznak hidroxidokat?
V: A legtöbb hidroxidokat tartalmazó kémiai vegyület bázis.
K: Mi az Arrhenius-bázis?
V: Az Arrhenius-bázis olyan anyag, amely vizes oldatban oldva hidroxidionokat termel.
K: Miben vesznek részt nagymértékben a hidroxidionok?
V: A hidroxidionok nagymértékben részt vesznek a sav-bázis reakciókban.
K: Melyek azok a hasznos kémiai reakciók vagy folyamatok, amelyekben hidroxid- vagy hidroxidionok vesznek részt?
V: A nátrium-hidroxidot erős bázisként használják az iparban, a kálium-hidroxidot a mezőgazdaságban, és a vas-hidroxid ásványokat, például a goethitet és a limonitot vasércként használják.
K: Miből készül elsősorban a bauxit nevű alumíniumérc?
V: Az alumíniumérc bauxit főként alumínium-hidroxidokból áll.
K: A legtöbb szervetlen hidroxidsó oldódik vízben?
V: Nem, a legtöbb szervetlen hidroxidsó nem oldódik vízben.
Keres