Щелочи

Щелочи — это сильные неорганические основания с едкими свойствами. В эту группу соединений входят в основном гидроксиды элементов 1-й группы периодической таблицы химических элементов, то есть так называемых щелочных металлов. К щелочам относятся также водные растворы карбоната натрия, калия и аммония, а также аммиачная вода. С химической точки зрения, щелочи — это все основания в соответствии с теорией Аррениуса, согласно которой кислота — это соединение, которое диссоциирует с образованием катиона водорода (H+), а основание — это соединение, которое диссоциирует с образованием гидроксильного аниона (OH–). Щелочи имеют значение pH 7,1 или выше, т. е. то есть имеют щелочную реакцию. Их концентрированные растворы едкие и в связи с этим опасны для здоровья, поэтому при обращении с этими веществами необходимо использовать средства индивидуальной защиты. Кроме того, щелочные растворы скользкие на ощупь, поскольку они вызывают омыление липидного барьера, находящегося на поверхности кожи.

Реакционная способность и физико-химические свойства щелочей

Щелочи — это высокоактивные соединения, поэтому они подвергаются множеству различных реакций и химических процессов. В реакциях нейтрализации они реагируют с кислотами с образованием различных солей и воды, а продуктами реакции гидроксидов со спиртами являются алкоголяты. Гидроксиды легко реагируют с диоксидом углерода с образованием карбонатов или бикарбонатов. Вместе с сероводородом они образуют сульфиды и бисульфиды, поэтому их можно использовать для отделения тиолов от сырой нефти. Они также реагируют с амфотерными оксидами, например, оксидами алюминия, цинка, олова. Щелочи в расплавленном состоянии реагируют с фарфором и стеклом, а в присутствии воздуха также с платиной. По этой причине процесс плавления гидроксидов осуществляется в железных или серебряных сосудах, устойчивых к их действию.

Гидроксиды элементов первой группы периодической таблицы химических элементов растворяются в воде с выделением большого количества тепла, и их растворимость увеличивается с увеличением атомного номера щелочного металла. Они имеют ионную структуру, поэтому полностью диссоциируют в водных растворах и именно поэтому относятся к сильнейшим основаниям. Кроме того, они легко растворяются в спиртах. Щелочи — это обычно используемые реагенты в органической химии, например, в качестве основных катализаторов, удаляющих протон из слабой кислоты. Образованный таким образом промежуточный продукт затем реагирует с очередным реагентом. Сильные гидроксиды также участвуют в реакции омыления жиров, то есть в гидролизе сложных эфиров с образованием мыла и спирта. Они также используются в качестве нуклеофильных реагентов (доноров электронов) в реакциях гидролиза, замещения и элиминирования амидов.

Промышленное применение

Щелочи широко используются во многих отраслях промышленности. Они могут использоваться, в частности, для контроля pH в различных технологических процессах, для поглощения углекислого газа в системах очистки дыхательных газов (в основном на подводных лодках), для производства бумаги, текстиля, питьевой воды, а также в качестве дренажных и дезинфицирующих средств. Твердый гидроксид натрия является популярным средством, используемым для очистки и дренажа труб. Его действие заключается в омылении жирных отложений и выделении водорода в реакции с молекулами алюминия, источниками которых являются канализационные трубы. Затем, диспергированные таким образом частицы грязи могут быть легко удалены, что приводит к очистке трубы.

В бытовой химии щелочи часто используются в сочетании с поверхностно-активными веществами для улучшения чистящих свойств. Как частицы грязи, так и природные поверхности имеют отрицательный заряд. Добавление щелочи увеличивает поверхностный потенциал, а структуры, заряженные одинаковыми зарядами, отталкиваются друг от друга. В результате прилипание загрязнений уменьшается, и поэтому их легче удалить. Однако следует соблюдать осторожность при очистке чувствительных к щелочам поверхностей, таких как покрытия из дисперсионных красок, линолеум или лакированные поверхности.

Щелочи в Группе PCC

Наиболее известным представителем группы щелочей является гидроксид натрия. Это соединение доступно в предложении Группы PCC в форме твердого вещества в виде каустической соды, и в форме водного раствора, например, содовой щелочи. Гидроксид натрия может быть получен в результате каустификации соды, то есть реакции карбоната натрия с гидроксидом кальция (гашеной известью), или путем электролиза водного раствора хлорида натрия. В Группе PCC он производится вторым методом на установке мембранного электролиза. Продукт, полученный таким образом, характеризуется высоким качеством и химической чистотой, поэтому он соответствует требованиям последней версии Европейской фармакопеи.

Гидроксид натрия является одним из основных химических сырьевых материалов и используется в различных отраслях промышленности, в том числе в качестве сырья для производства ионных поверхностно-активных веществ, в фармацевтической промышленности для производства сульфаниламидов и салициловой кислоты, для производства синтетических красителей, а также в процессах очистки воды.

Хлорированное производное гидроксида натрия — это гипохлорит натрия, также относящийся к группе щелочей. В Группе PCC это соединение получают путем насыщения гидроксида натрия газообразным хлором. Химически гипохлорит натрия представляет собой натриевую соль хлорноватистой кислоты. Он используется, в частности, в химической промышленности в качестве окислителя органических соединений, для синтеза химических соединений (например, гидразинов) и для производства чистящих средств в бытовой химии.