Физические свойства щелочей
Щёлочи представляют собой кристаллические вещества по определению хорошо растворимые в воде. Однако, растворимость их и её температурная зависимость варьирует в широких пределах. Например:
ks20(NaOH) = 108,7 г/100 г воды; ks80(NaOH) = 314 г/100 г воды
То есть растворимость едкого натра возрастает в этом интервале температур ~ в 3 раза. У KOH растворимость при 20оС больше чем у NaOH, но рост растворимости с увеличением температуры меньше и при 80оС NaOH уже почти вдвое лучше растворим, чем KOH:
ks20(KOH) = 112, 4 г/100 г воды; ks80(KOH) = 162, 5 г/100 г воды
Наоборот, у Ba(OH)2 при 20оС растворимость почти в 30 раз меньше, чем у NaOH и KOH, зато рост растворимости очень большой и очень резкий:
ks20(Ba(OH)2) = 3,89 г/ 100 г воды ks80(Ba(OH)2) = 101,4 г/100 г воды
Помимо растворимости в воде щёлочи растворимы в низших спиртах метаноле и этаноле, а также в некоторых других органических растворителях (глицерине, феноле).
Агрегатное состояние: такие щёлочи как NaOH и KOH можно не только расплавить, но и довести до кипения: tплав. (NaOH) = 321оС tкип. (NaOH) = 1390оС
tплав. (KOH) = 404оС tкип. (KOH) = 1324оС
Другие щелочи, например, Ba(OH)2 можно расплавить (tплав. (Ba(OH2) = 401оС), но не довести до кипения, так как происходит разложение по уравнению:
Большинство щелочей бесцветно, однако TlOH имеет жёлтый цвет. Комплексная щёлочь [Cu(NH3)4](OH)2 имеет интенсивную сине-фиолетовую окраску.
В чистом виде щёлочи не пахнут.
Аэрозоли щелочей раздражают кожу и слизистые оболочки. Контакт со щелочами приводит к химическим ожогам.
Химические свойства щелочей
Щёлочи охотно реагируют с кислотами, вступая с ними в реакцию нейтрализации:
2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O
С двухосновными и трёхосновными кислотами они могут давать кислые соли:
NaOH + H2SO4 → Na2HSO4 + 2 H2O ; KOH + H3PO4 → K2HPO4 + 2 H2O
Реагируют они также с кислотными оксидами; могут так же получаться как кислые, так и средние соли:
KOH + СО2 → KHСO3 2 KOH + СО2 → K2СO3 + H2O
Щёлочи реагируют также с амфотерными оксидами или при сплавлении, например:
или в растворе: 2 NaOH + Al2O3 + H2O → 2 Na[Al(OH)4]
Концентрированные щёлочи могут реагировать с амфотерными , давая комплексные соединения: Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4];
Pb(OH)2 + 2 KOH → K2[Pb(OH)4]; 3 KOH + Cr(OH)3 → K3[Cr(OH)6]
Щёлочи охотно реагируют с растворимыми солями тяжелых металлов, осаждая из них амфотерные гидроксиды: CuCl2 + 2 KOH → Cu(OH)2 + 2 KCl
или нерастворимые в воде основания: La(NO3)3 + 3 LiOH → 3 LiNO3 + La(OH)3↓
Горячие концентрированные растворы щелочей могут реагировать также и с металлами, переводя их в комплексные соединения. При этом выделяется водород:
2 Al + 2 NaOH → 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2↑ газ
В аналогичные реакции вступают также и бериллий, цинк и олово, давая соответственно комплексные соли: Na2[Be(OH)4], Na2[Zn(OH)4], Na[Sn(OH)3] и при температуре кипения Na2[Sn(OH)6]
Щёлочи реагируют с любыми аммонийными солями, и образуя новые соли:
Щёлочи могут реагировать также с галогенидными комплексными кислотами, причём в зависимости от соотношения реагентов могут получаться разные продукты:
H2[PbBr4] + 2NaOH → Na2[PbBr4] + 2 H2O
H2[PbBr4] + 4 NaOH → 2 H2O + Pb(OH)2↓ + 4 NaBr
разб. в изб.
H2[PbBr4] + 6 NaOH → Na2[Pb(OH)4] + 4 NaBr + 2 H2O
конц. в изб
Щёлочи принимают участие в сложных окислительно-восстановительных процессах, часто определяя характер продуктов реакции:
K[SnCl3] + 2 KMnO4 + 6 KOH → K2[Sn(OH)6] + 2 K2MnO4 + 3 KCl
В кислой среде при взаимодействии этих же веществ вместо зелёного манганата получилась бы бледно-розовая соль Mn2+, а в нейтральной образовался бы бурый осадок MnO2.
Щёлочи также реагируют со многими органическими веществами, например с карбоновыми кислотами:
Ароматическими сульфокислотами при сплавлении (реакция щелочного плавления сульфокислот):
В щелочной среде проходят многие реакции в органической химии, например, реакция:
Комплексные щёлочи по-разному реагируют с кислотами при разном соотношении реагентов. Так при расчётном соотношении (1 моль на 1 моль) идёт реакция нейтрализации с сохранением комплексного иона:
[Cu(NH3)4](OH)2 + H2SO4 → [Cu(NH3)4]SO4 + 2 H2O
При избытке кислоты идёт разрушение комплекса:
[Cu(NH3)4](OH)2 + 3 H2SO4 → CuSO4 + 2 (NH4)2SO4 + 2 H2O
Аналогичные реакции для гидроксида диамминсеребра:
[Ag(NH3)2]OH + HCl → [Ag(NH3)2]Cl + H2O
[Ag(NH3)2]OH + 3 HCl → AgCl↓ + 2 NH4Cl + H2O
Возможны также специфические реакции этих щелочей, например, реакция серебряного зеркала (здесь для формальдегида, на стр. 2 для ацетальдегида):
Или реакция гидроксида диамминмеди(I) с ацетиленом, приводящая к выпадению мясо-красного осадка:
H
− C
≡ C
H
+ 2 [Cu(NH3)2]OH
→ Cu
− C
≡ C
− Cu•H2O↓
+ 4 NH3↑
+ H2O
Четвертичные алкиламмониевые основания являются сильнейшими щелочами и обладают всеми их свойствами, например, вступать в реакцию нейтрализации:
