Alkalia

Alkalia to mocne zasady nieorganiczne o żrących właściwościach. W skład tej grupy związków wchodzą przede wszystkim wodorotlenki pierwiastków leżących w pierwszej grupie układu okresowego, czyli tak zwanych litowców. Do alkaliów zaliczane są również wodne roztwory węglanu sodu, potasu oraz amonu, a także woda amoniakalna. Z chemicznego punktu widzenia, alkalia to wszystkie zasady według teorii Arrheniusa, zgodnie z którą kwasem jest związek, który dysocjuje z wytworzeniem kationu wodorowego (H⁺), natomiast zasadą – związek, który ulega dysocjacji z wytworzeniem anionu hydroksylowego (OH^–). Alkalia charakteryzują się wartością pH równą 7,1 lub większą, czyli posiadają odczyn zasadowy. Ich stężone roztwory są żrące, a przez to niebezpieczne dla zdrowia, dlatego niezbędne jest stosowanie środków ochrony osobistej podczas kontaktu z tymi substancjami. Ponadto roztwory alkaliczne są śliskie w dotyku, ponieważ powodują zmydlanie bariery lipidowej znajdującej się na powierzchni skóry.

Reaktywność i właściwości fizykochemiczne alkaliów

Alkalia są związkami o wysokiej aktywności, dlatego ulegają wielu różnym reakcjom i procesom chemicznym. W reakcjach zobojętniania reagują z kwasami, w wyniku czego powstają różne sole oraz woda, natomiast produktami reakcji wodorotlenków z alkoholami są alkoholany. Wodorotlenki z łatwością reagują z dwutlenkiem węgla, tworząc węglany lub wodorowęglany. Z siarkowodorem tworzą siarczki i bisiarczki, dzięki czemu mogą być stosowane do oddzielania tioli od ropy naftowej. Reagują także z amfoterycznymi tlenkami (na przykład glinu, cynku, cyny), tworząc odpowiednio gliniany, cynkany i cynizany. Alkalia w stanie stopionym wchodzą w reakcję z porcelaną i szkłem, a w obecności powietrza również z platyną. Z tego względu proces topienia wodorotlenków prowadzony jest w odpornych na ich działanie naczyniach żelaznych lub srebrnych.

Wodorotlenki pierwiastków leżących w pierwszej grupie układu okresowego rozpuszczają się w wodzie z wydzieleniem dużych ilości ciepła, a ich rozpuszczalność wzrasta wraz z liczbą atomową litowca. Mają one budowę jonową, dlatego w wodnych roztworach ulegają całkowitej dysocjacji i to właśnie dzięki temu należą do najmocniejszych zasad. Ponadto łatwo rozpuszczają się w alkoholach. Alkalia są powszechnie stosowanymi odczynnikami w chemii organicznej, np. jako zasadowe katalizatory, które usuwają proton ze słabego kwasu. Powstający w ten sposób związek pośredni reaguje następnie z kolejnym odczynnikiem. Mocne wodorotlenki biorą także udział w reakcji zmydlania tłuszczy, czyli hydrolizie estrów, tworząc mydło i alkohol. Stosowane są również jako odczynniki nukleofilowe (donory elektronów) w hydrolizie amidów, w reakcjach podstawienia czy reakcjach eliminacji.

Zastosowania przemysłowe

Alkalia są szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu. Mogą być wykorzystywane między innymi do kontroli pH w różnych procesach technologicznych, do absorpcji dwutlenku węgla w systemach oczyszczania gazów oddechowych (głównie w łodziach podwodnych), do produkcji papieru, tekstyliów, wody pitnej, a także jako środki drenujące i dezynfekujące. Wodorotlenek sodu w postaci stałej jest popularnym środkiem wykorzystywanym do czyszczenia i drenażu rur. Jego działanie polega na zmydleniu tłustych osadów i wydzieleniu wodoru w reakcji z cząsteczkami aluminium pochodzącymi z rury kanalizacyjnej. Następnie zdyspergowanie w ten sposób cząsteczki brudu mogą być w łatwy sposób usunięte, co powoduje odetkanie rury.

W chemii gospodarczej alkalia są często stosowane w połączeniu ze środkami powierzchniowo czynnymi ze względu na poprawę skuteczności czyszczenia. Zarówno cząsteczki brudu, jak i powierzchnie naturalne, posiadają ładunek ujemny. Dodatek alkaliów zwiększa potencjał powierzchni, a naładowane jednoimiennymi ładunkami struktury odpychają się od siebie. W wyniku tego zmniejsza się przyczepność zanieczyszczeń i dzięki temu są one łatwiejsze do usunięcia. Należy jednak zachować ostrożność podczas czyszczenia powierzchni wrażliwych na alkalia, takich jak pokrycia farbami dyspersyjnymi, linoleum czy powierzchnie lakierowane.

Alkalia w Grupie PCC

Najbardziej znanym przedstawicielem grupy alkaliów jest wodorotlenek sodu. Związek ten jest dostępny  w ofercie Grupy PCC w postaci stałej jako soda kaustyczna oraz w postaci wodnego roztworu, czyli ługu sodowego. Wodorotlenek sodu może być otrzymywany w wyniku kaustyfikacji sody, czyli reakcji węglanu sodu z wodorotlenkiem wapnia (wapnem gaszonym), lub poprzez elektrolizę wodnego roztworu chlorku sodu. W Grupie PCC jest wytwarzany drugą z metod na instalacji elektrolizy membranowej. Produkt uzyskany w ten sposób charakteryzuje wysoka jakość oraz czystość chemiczna, dzięki czemu spełnia on wymagania najnowszej wersji Farmakopei Europejskiej.

Wodorotlenek sodu jest jednym z podstawowych surowców chemicznych i znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, m.in. jako surowiec do produkcji jonowych środków powierzchniowo czynnych, w przemyśle farmaceutycznym do produkcji sulfaniloamidów i kwasu salicylowego, do produkcji barwników syntetycznych, a także w procesach uzdatniania wody.

Chlorowaną pochodną wodorotlenku sodu jest podchloryn sodu, również zaliczany do grupy alkaliów. W Grupie PCC związek ten wytwarzany jest w wyniku nasycenia ługu sodowego gazowym chlorem. Z chemicznego punktu widzenia podchloryn sodu jest solą sodową kwasu podchlorawego. Wykorzystuje się go m.in. w przemyśle chemicznym jako utleniacz związków organicznych, do syntezy związków chemicznych (np. hydrazyn) oraz do produkcji środków myjących w chemii gospodarczej.