Најважније из лекције
Добијање хидроксида: Алкални и земноалкални метали граде хидроксиде директном реакцијом метала/оксида са водом, док се слабо растворљиви хидроксиди техничких метала добијају реакцијом њихових соли са јаким базама (\( \text{NaOH} \)).
Кречни циклус: \( \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\text{печење}} \text{CaO} \xrightarrow{+\text{H}_2\text{O}} \text{Ca(OH)}_2 \xrightarrow{+\text{CO}_2} \text{CaCO}_3 \).
Боје карактеристичних једињења: \( \text{Fe(OH)}_3 \) (мркосмеђ), \( \text{Cu(OH)}_2 \) (плав), \( \text{CuO} \) (црн), \( \text{Cu}_2\text{O} \) (црвен), \( \text{ZnO} \) / \( \text{Zn(OH)}_2 \) / \( \text{Al(OH)}_3 \) (бели).
Базе и дисоцијација: Базе у води дисосују на катјоне метала и \( \text{OH}^- \) јоне који боје лакмус у плаво и омогућавају проводљивост струје.
Кречни циклус: \( \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\text{печење}} \text{CaO} \xrightarrow{+\text{H}_2\text{O}} \text{Ca(OH)}_2 \xrightarrow{+\text{CO}_2} \text{CaCO}_3 \).
Боје карактеристичних једињења: \( \text{Fe(OH)}_3 \) (мркосмеђ), \( \text{Cu(OH)}_2 \) (плав), \( \text{CuO} \) (црн), \( \text{Cu}_2\text{O} \) (црвен), \( \text{ZnO} \) / \( \text{Zn(OH)}_2 \) / \( \text{Al(OH)}_3 \) (бели).
Базе и дисоцијација: Базе у води дисосују на катјоне метала и \( \text{OH}^- \) јоне који боје лакмус у плаво и омогућавају проводљивост струје.
Хидроксиди су неорганска једињења која садрже метал и хидроксидне групе (\( \text{OH}^- \)). Начин њиховог добијања зависи од реактивности самог метала.
Добијају се директном реакцијом метала или њихових базних оксида са водом:
\[ 2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow \]
\[ \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \]
Оксиди технички важних метала не реагују са водом, па се њихови хидроксиди лабораторијски добијају таложењем – реакцијом раствора соли тих метала и јаке базе (као што је \( \text{NaOH} \)):
\[ \text{FeCl}_3 + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_3\downarrow + 3\text{NaCl} \]
\[ \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 6\text{NaOH} \rightarrow 2\text{Al(OH)}_3\downarrow + 3\text{Na}_2\text{SO}_4 \]
Напишите једначину реакције добијања калијум-хидроксида из калијум-оксида и воде.
\[ \text{K}_2\text{O} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{KOH} \]
Натријум-хидроксид (\( \text{NaOH} \)) – чврста супстанца беле боје, веома реактивна. Назива се још и каустична сода, масна сода или жива сода.
Натријум-хидроксид снажно нагриза кожу и слузокожу, због чега захтева опрезно руковање.
Примена \( \text{NaOH} \): Производња сапуна, хартије, вештачких влакана, боја и у текстилној индустрији.
Калцијум-оксид (\( \text{CaO} \)) – негашени или живи креч. Добија се индустријски термичким разлагањем (печењем) кречњака на 900–1000 °C:
\[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2\uparrow \]
Калцијум-хидроксид (\( \text{Ca(OH)}_2 \)) – гашени креч. Настаје бурном реакцијом негашеног креча са водом (гашење креча):
\[ \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \]
Смеша гашеног креча и воде назива се кречно млеко. Малтер (смеша креча, песка, цемента и воде) очвршћава реакцијом са угљеник(IV)-оксидом из ваздуха:
\[ \text{Ca(OH)}_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O} \]
Оксидни слој на површини алуминијума (\( \text{Al}_2\text{O}_3 \)) штити метал од даље оксидације, док рђа (\( \text{Fe}_2\text{O}_3 \cdot x\text{H}_2\text{O} \)) не штити гвожђе јер је порозна.
| Метал | Оксиди | Хидроксиди | Карактеристике и примена |
|---|---|---|---|
| Алуминијум (\( \text{Al} \)) | \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) (корунд; сафир је плав због \( \text{Co} \), рубин црвен због \( \text{Cr} \)) | \( \text{Al(OH)}_3 \) (бели талог) | \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) за ватросталне опеке и посуђе; \( \text{Al(OH)}_3 \) за пречишћавање воде и лекове против вишка желудачне киселине (антиациде). |
| Гвожђе (\( \text{Fe} \)) | \( \text{Fe}_2\text{O}_3 \) (мркоцрвен) | \( \text{Fe(OH)}_3 \) (мркосмеђи талог) | Раствара се у киселинама: \( \text{Fe(OH)}_3 + 3\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O} \) |
| Бакар (\( \text{Cu} \)) | \( \text{Cu}_2\text{O} \) (црвен, куприт); \( \text{CuO} \) (црн) |
\( \text{Cu(OH)}_2 \) (плави талог) | Загревањем \( \text{Cu(OH)}_2 \) прелази у црни \( \text{CuO} \): \( \text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{\Delta} \text{CuO} + \text{H}_2\text{O} \) Реакција са киселином: \( \text{CuO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O} \) |
| Цинк (\( \text{Zn} \)) | \( \text{ZnO} \) (бели прах) | \( \text{Zn(OH)}_2 \) (бели талог) | \( \text{ZnO} \) се не раствара у води; користи се за беле уљане боје (цинк-вајс). |
Електролити су супстанце чији водени раствори проводе електричну струју захваљујући присуству слободних јона.
Електролитичка дисоцијација је процес разлагања супстанци са јонском или поларном ковалентном везом на јоне под дејством поларних молекула воде.
Аренијусова дефиниција база: Базе су супстанце чијом дисоцијацијом у воденом раствору као једини негативни јони (анјони) настају хидроксидни јони (\( \text{OH}^- \)).
\[ \text{NaOH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
\[ \text{KOH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{K}^+ + \text{OH}^- \]
\[ \text{Ba(OH)}_2 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Ba}^{2+} + 2\text{OH}^- \]
\[ \text{Ca(OH)}_2 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^- \]
Присуство слободних \( \text{OH}^- \) јона у раствору узрокује промену боје црвене лакмус хартије у плаву.
Алгебарски збир позитивних и негативних наелектрисања јона у раствору увек је једнак нули (раствор је електронеутралан).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Напишите једначине електролитичке дисоцијације за следеће хидроксиде:
а) литијум-хидроксид (\( \text{LiOH} \))
б) калцијум-хидроксид (\( \text{Ca(OH)}_2 \))
а) литијум-хидроксид (\( \text{LiOH} \))
б) калцијум-хидроксид (\( \text{Ca(OH)}_2 \))
а) \( \text{LiOH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Li}^+ + \text{OH}^- \)
б) \( \text{Ca(OH)}_2 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^- \)
б) \( \text{Ca(OH)}_2 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{Ca}^{2+} + 2\text{OH}^- \)
Задатак 2 (средњи): Како се у грађевинарству одвија процес преласка кречњака у гашени креч, а потом његово очвршћавање у малтеру? Прикажите све три хемијске једначине.
1. Печење кречњака (добијање живог креча):
\[ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2\uparrow \]
2. Гашење креча (добијање гашеног креча):
\[ \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 \]
3. Везивање (очвршћавање) малтера:
\[ \text{Ca(OH)}_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O} \]
Задатак 3 (средњи): У три епрувете се налазе талози: \( \text{Fe(OH)}_3 \), \( \text{Cu(OH)}_2 \) и \( \text{Zn(OH)}_2 \). Како их можемо разликовати на основу боје?
Разликују се директно по боји:
– \( \text{Fe(OH)}_3 \) је талог мркосмеђе боје.
– \( \text{Cu(OH)}_2 \) је талог плаве боје.
– \( \text{Zn(OH)}_2 \) је талог беле боје.
– \( \text{Fe(OH)}_3 \) је талог мркосмеђе боје.
– \( \text{Cu(OH)}_2 \) је талог плаве боје.
– \( \text{Zn(OH)}_2 \) је талог беле боје.
Задатак 4 (тежак): Раствору бакар(II)-сулфата додат је раствор натријум-хидроксида, при чему је настао плави талог. Након тога, смеша је загрејана на пламенику до појаве црног талога, а затим је у епрувету додата разблажена сумпорна киселина док раствор није поново постао бистар и плав. Напишите једначине за све три реакције.
1. Таложење бакар(II)-хидроксида:
\[ \text{CuSO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2\downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4 \]
2. Термичко разлагање (дехидратација) хидроксида у оксид:
\[ \text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{\Delta} \text{CuO}\downarrow + \text{H}_2\text{O} \]
3. Растварање бакар(II)-оксида у сумпорној киселини:
\[ \text{CuO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O} \]
