Лекция № 3. Основания

Основания — сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металлов и гидроксо-групп, способных замещаться на металл Ме (ОН)_n, nчисло гидроксо-групп. По современной номенклатуре их принято называть гидроксидами элементов с указанием степени окисления: NaOH — гидроксид натрия, КОН — гидроксид калия, Сu (OH)₂ — гидроксид меди (II).

Гидроксиды металлов принято делить на две группы: растворимые в воде (образованные щелочными и щелочноземельными металлами) и нерастворимые в воде. Растворимые основания (щелочи) измненяют окраску индикаиорап лакмус-синий, нерастворимые основания не изменяют оераску индикатора. Например, растворимые в воде сильные основания (щелочи) — LiOH — гидроксид лития, нерастворимые в воде слабые основания, например, Fe (OH)₂— гидроксид железа (II).Также, основания классифицируют по кислотности: однокислотные, например, NaOH, двухкислотные, например, Са (ОН)₂, трехкислотные, например, Fe (OH)₃. По степени электролитической диссоциации () основания делятся на сильные (NaOH, KOH), слабые (NH₄OH, Cu (OH)₂).

Все основания (гидроксиды металлов) — твердые вещества. Гидроксиды s-металлов бесцветны, гидроксиды многих d-металлов окрашены.

Общим методом получения оснований является реакция обмена, с помощью которой могут быть получены как растворимые, так и нерастворимые основания.

CuSO₄ + 2KOH = Cu (OH)₂v + K₂SO₄

K₂CO₃ + Ca (OH)₂ = CaCO₃v + 2KOH.

Щелочи в технике обычно получают электролизом водных растворов хлоридов:

2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + H₂ v+ Сl₂

Щелочи могут быть также получены взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:

2Li + 2H₂O = 2LiOH + H₂

CaO + H₂O = Ca (OH)₂

Общим химическим свойством растворимых и нерастворимых гидроксидов является их способность взаимодействовать с водой — вступать в реакцию нейтрализации.

NaOH + HNO₃= NaNO₃ + H₂O.

Mg (OH)₂ + 2HCl = MgCl₂ + 2H₂O.

Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами.

2KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O.

Щелочи способны взаимодействовать с некоторыми неметаллами (галогенами, белым фосфором, кремнием):

• 2NaOH + Cl₂ = NaCl + NaOCl + H₂O (на холоде)
• 6KOH + 3Cl₂ = KClO₃ + KCl + 3H₂O (при нагревании).
• 3KOH + 4P + 3H₂O = PH₃ + 3KH₂PO₂
• 2NaOH + Si + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

В отличие от щелочей, нерастворимые основания подвергаются термической дегидратации, например:

Cu (OH)₂ > CuO + H₂O.

Гидроксиды некоторых металлов разлагаются при обычной температуре, т. е. являются неустойчивыми, например:

2СuOH = Cu₂O + H₂O.

Гидроксиды, в которых dметаллы имеют низкие степени окисления, способны окисляться кислородом воздуха, например:

Mn (OH)₂ +O₂ + 2H₂O = 2Mn (OH)₄

Гидроксиды dметаллы вступают в реакции комплексоообразования:

Сu (OH)₂ + 4NH₃> Na₂[Cu (NH₃)₄].

Щелочи в отличие от нерастворимых оснований взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами:

• 2NaOH + Al₂O₃ + 3H₂O = 2K[Al (OH)₄]
• 2KOH + Zn (OH)₂ = K₂[Zn (OH)₄]

Растворы щелочей вступают в обменные реакции с солями, если в результате химической реакции образуется слабое основание или нерастворимая соль.

Ba (OH)₂ + H₂SO₄ = 2H₂O + BaSO₄v.

2NaOH + CuSO₄ = Cu (OH)₂v + Na₂SO₄

NaOH + NH₄Cl = NaCl + NH₃ + H₂O.

Растворы щелочей взаимодействуют с металлами, образующими амфотерные оксиды и гидроксиды.

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn (OH)₄] + H₂

Для щелочей характерны качественные реакции, т. е. реакции с помощью которых распознают вещества. Для щелочей это реакции с индикаторами (от лат слова «указатели). Если к раствору щелочи добавить 1−2 капли раствора индикатора, то он изменит свою окраску. Изменение окраски приведено в таблице:

Задания для закрепления.

• 1. С разбавленной азотной кислотой реагирует:
• 1) фосфат алюминия 2) гидроксид магния
• 3) оксид серы (VI) 4) хлорид натрия
• 2. С гидроксидом калия и серной кислотой взаимодействует:
• 1) нитрат меди (II) 2) карбонат натрия
• 3) оксид цинка 4) сульфат калия
• 3. Гидроксид лития нельзя получить при взаимодействии:
• 1)Li и H₂O 2) LiCl и KOH 3) Li₂O и H₂O 4) Li₂SO₄ и Ba (OH)₂
• 4. Гидроксид натрия реагирует в растворе с каждым веществом набора:
• 1) Al₂O, CO, CuCl₂, HCl 2) Al₂O₃, HNO₃, SiO₂, CuCl₂
• 3) KNO₃, ZnO, H₂SO₄, CO₂ 4) CaO, HNO₃, SO₂, ZnO