Хімія – наука, що вивчає різні реакції, що протікають в природі, а також взаємодії одних сполук з іншими. Основними речовинами тут є кислоти і лугу, реакції між якими зазвичай називаються нейтралізацією. Вони призводять до утворення розчинної у воді солі.

Що таке луг

Гідроксиди лужних (метали першої групи головної (А) підгрупи періодичної таблиці хімічних елементів Менделєєва Д. І.) і лужноземельних (метали другої групи головної (А) підгрупи, включаючи кальцій) металів, які бурхливо взаємодіють з водою і повністю в ній розчиняються, називаються лугами. Так як вони здатні руйнувати органічний матеріал (шкіру, деревину, папір), їх називають їдкими. Наприклад, гідроксид калію (KOH) – їдкий калій, барію (Ba(OH) 2 ) – їдкий барій і так далі.

Фізичні властивості сильних підстав

Виходячи з визначення, що таке луг, можна додати, що ці гідроксиди також являють собою тверді гігроскопічні (здатні поглинати з повітря пари води) речовини білого кольору. До найбільш сильних лугів відносяться гідроксиди цезію CsOH і радію Ra(OH) 2 . Реакції лугів найчастіше супроводжуються виділенням тепла (екзотермічні). Також до фізичних властивостей таких підстав можна віднести їх здатність розчинятися в деяких органічних сполуках, наприклад, у спиртах: метанолі і етанолі.

Хімічні властивості

Розчини лугів здатні вступати у різні реакції. Сильні підстави володіють здатністю взаємодіяти з кислотними та амфотерними оксидами:

KOH + SO3 = K2SO4 + H2O (SO3 – кислотний оксид);

2KOH + Al2O3 = 2KAlO2 + H2O (реакція сплавлення, проходить при нагріванні, де Al2O3 – амфотерний оксид);

2KOH + Al2O3 + 3H2O = 2K[Al(OH)4](реакція проходить з утворенням розчинної комплексної солі – тетрагидроксоалюмината калію).

При реагуванні з амфотерними металами (Zn, Al та інші) також можливе утворення як розплаву, так і відповідної комплексної солі. Причому обидві реакції супроводжуються виділенням газоподібного водню:

2KOH + 2Al = 2KAlO2 + H2;

2KOH + 2Al + 6H2O = 2K[Al(OH)4]+ 3H2.

Також лугу здатні реагувати з солями, в результаті чого утворюється інша підстава та інша сіль. Умовою протікання реакції є те, що в результаті одне з утворених речовин повинно бути не розчинно у воді: NaOH + CuSO4 = Na2SO4 + Cu(OH)2. Як вже було згадано раніше, луги і кислоти вступають у реакцію нейтралізації, утворюється сіль і вода: NaOH + HCl = NaCl + H2O. Луги вступають в реакцію з іншими підставами лише, якщо це амфотерні гідроксиди металів: NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]. Деякі з них можуть вступати у взаємодія з багатьма органічними речовинами: ефірами, амідами, багатоатомними спиртами: 2C2H6O2 + 2NaOH = C2H4O2Na2 + 2H2O (продукт реакції – алкоголят натрію).

Як отримують сильні підстави

Луги отримують різними способами як у промисловості, так і в лабораторіях. У промисловій індустрії існують кілька методів одержання лугів: піроліз, вапняний, феритний, електроліз, який ділиться на діафрагмовий, мембранний і ртутний методи на рідких і твердих катодах.
Це електроліз розчинів хлоридів натрію і калію, після чого на аноді і катоді виділяються хлор і водень, і виходять відповідні гідроксиди:

2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH;

2KCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2KOH.

При піролізі в 1000 градусів на першому етапі відбувається утворення оксиду натрію: Na2CO3 = Na2O + CO2. На другому етапі отриманий охолоджений оксид розчиняють у воді, внаслідок чого і виходить необхідний луг: Na2O + H2O = 2NaOH. В лабораторіях також застосовується електроліз. Ще лугу можуть вийти шляхом впливу на відповідні метали водою або взаємодії солей цих металів з іншими підставами, в результаті чого виходить необхідна луг і нерозчинний у воді другий продукт реакції – сіль. При взаємодії цезію і води виходить гідроксид цезію і виділяється водень (реакція протікає навіть при температурі -120 градусів): 2Cs + 2H2O = 2CsOH + H2. В результаті дії води на оксид літію виходить луг: Li2O + 2H2O = 2LiOH + H2.

Застосування

Спираючись на саме визначення того, що таке луг, можна зрозуміти, що вони знаходять широке застосування не тільки в промисловості, але і в побуті:

Дезінфекція ставків при рибальстві.

В якості добрива.

У фармацевтиці.

При виробництві паперу.

Виробництво синтетичного каучуку.

Отримання мила і миючих засобів.

Компоненти електролітів у лужних акумуляторах.

Поглинач вуглекислого газу (гідроксид літію).

Виробництво мастильних матеріалів.

Барвники при виготовленні продуктів харчування (харчові добавки).

Електроліти в батарейках (гідроксид калію).

Очищення каналізаційних труб та раковин від харчових засмічень.

Нейтралізація кислот.

Каталізатори в хімічних галузях.

Хімічна обробка фотографій.

Запобіжні заходи

Стає очевидним, що такі лугу, як гідроксиди натрію, літію, калію, цезію та інші, здатні сильно пошкоджувати й обпалювати шкіру і слизові оболонки очей навіть при попаданні туди найдрібніших частинок сполуки. Щоб запобігти цьому, необхідно носити захисні окуляри, гумові рукавички, а також спецодяг, яка оброблена спеціальними речовинами, що не дозволяють матеріалу взаємодіяти з лугами.