Основания

Основаниями называют сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп.

Основания в воде диссоциируют на ионы металла и гидроксид-ионы. Никаких других анионов, кроме гидроксид-ионов, основания не образуют.

KOH ↔ K⁺+ OH^- NH₃∙H₂O ↔ NH₄⁺ + OH^-

Названия оснований. Согласно международной номенклатуре названия оснований составляют из слова гидроксид и названия элемента в родительном падеже с указанием его степени окисления, если это необходимо: NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH)₂ – гидроксид кальция, Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III), Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II).

Помимо этих названий для некоторых наиболее важных оснований применяются другие, традиционные русские названия: NaOH называется едкий натр, КОН – едкое кали, Са(ОН)₂ – гашёная известь, Ва(ОН)₂ – едкий барит.

Основания щелочных (Li,Na, K, Rb, Cs) и щелочно-земельных (Ca, Sr, Ba) металлов растворимы в воде и называются щелочами.

Получение. Щёлочи получают при взаимодействии металлов или их оксидов с водой:

2Na + 2H₂O→ 2NaOH + H₂ 2Na+ + H₂O→ 2Na⁺ +2OH^- + H₂

Na₂O + H₂O → 2NaOH Na₂O + H₂O →2Na⁺ + 2OH^-

Малорастворимые в воде основания получают действием щелочей на водные растворы соответствующих солей:

FeSO₄ + 2NaOH → Fe(OH)₂ + Na₂SO₄ Fe²⁺ + 2OH^- → Fe(OH)₂

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃

Свойства. Растворы щелочей мыльные на ощупь. Изменяют цвет индикаторов: лакмуса – в синий цвет, фенолфталеина – в малиновый цвет.

Щёлочи NaOH и КОН очень устойчивы к нагреванию. Большинство оснований при нагревании разлагается на оксид и воду:

Cu(OH)₂ =CuO + H₂O 2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

1. При взаимодействии оснований с кислотами в эквивалентных количествах образуется соль и вода:

KOH + HCl = KCl + H₂O 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

OH^- + H⁺ = H₂O

Взаимодействие оснований с кислотами называется реакцией нейтрализации. Любая реакция нейтрализации сводится к взаимодействию ионов ОН^- и Н⁺ с образованием малодиссоциирующего электролита – воды.

2. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O 2NaOH + SiO₂ = Na₂SiO₃ + H₂O

Ca²⁺ + 2OH^- + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O 2OH^- + SiO₂ = SiO₃^2- + H₂O

Последняя реакция протекает лишь при нагревании.

3. Щёлочи взаимодействуют с растворами различных солей:

2KOH + CuSO₄ = Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄

2OH^- + Cu²⁺ = Cu(OH)₂↓

С точки зрения теории электролитической диссоциации, гидроксид-ионами обусловлены все общие щелочные свойства растворов (мыльность на ощупь, изменение цвета индикаторов, взаимодействие с кислотами, кислотными оксидами, солями).

Амфотерные гидроксиды. Амфотерными называются гидроксиды, которые при диссоциации одновременно образуют и катионы водорода, и гидроксид-ионы. Такими являются Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃, Be(OH)₂, Ge(OH)₂, Sn(OH)₄, Pb(OH)₂и др.

Al³⁺ + 3OH^- ↔ Al(OH)₃ = Al(OH)₃ + H₂O ↔ [Al(OH)₄]^- + H⁺

Амфотерные гидроксиды взаимодействуют как с растворами кислот, так и с растворами щелочей:

Al(OH)₃ +3HCl = AlCl₃ + 3H₂O Al(OH)₃ +NaOH + 2H₂O= Na[Al(OH)₄(H₂O)₂]

Al(OH)₃ + 3H⁺ = Al³⁺ + 3H₂O Al(OH)₃ +OH^- + 2H₂O=[Al(OH)₄(H₂O)₂]^-

Растворение амфотерных гидроксидов в щелочных растворах рассматривается как процесс образования гидроксокомплексов. У амфотерных гидроксидов в кислой среде равновесие смещается в сторону образования солей металлов, в щелочной – в сторону образования гидроксокомплексов.

Al³⁺ + 3OH^- ↔ Al(OH)₃ = Al(OH)₃ + 3H₂O ↔ [Al(OH)₄(Н₂О)₂]^- + H⁺

СОЛИ

Соли представляют собой продукты замещения атомов водорода в кислоте на металл или группы ОН^- в основании на кислотный остаток.

В зависимости от степени замещения иона водорода в кислотах или ОН- группы в основаниях образующиеся соли классифицируют на кислые (гидросоли) типа NaHSO₄, Mg(HCO₃)₂, средние (полное замещение Н и ОН) типа Fe₂(SO₄)₃, Na₂CO₃ и основные (гидроксосоли) типа Fe(OH)Cl, (CuOH)₂CO₃.

Двойные соли состоят из ионов двух разных металлов и кислотного остатка. Диссоциируют они на те ионы, из которых они состоят:

KAl(SO₄)₂ ↔ K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2- (NH₄)₂Fe(SO₄)₂ ↔ 2NH₄⁺ + Fe²⁺ + 2SO₄^2-

В состав комплексных солей входят сложные (комплексные) ионы, которые и отщепляются при диссоциации:

K₄[Fe(CN)₆]↔4K⁺ + [Fe(CN)₆]^4- [Ag(NH₃)₂]Cl↔[Ag(NH₃)₂]⁺ +Cl^-

Комплексные ионы в очень малой степени подвергаются дальнейшей диссоциации:

[Fe(CN)₆]^4-↔Fe2⁺ + 6CN^- [Ag(NH₃)₂]⁺ ↔ Ag⁺ + 2NH₃

Таким образом, комплексные соли при диссоциации сначала отщепляют комплексные ионы, которые затем подвергаются вторичной диссоциации как слабые электролиты.

Название солей. Названия солей по международной номенклатуре состоят из двух слов: названия аниона в именительном падеже и катиона – в родительном падеже. Если один и тот же металл проявляет различную степень окисления, то её указывают в скобках римской цифрой, например: Fe₂(SO₄)₃ сульфат железа (III), FeSO₄ – сульфат железа (II).

Названия кислых солей образуют добавлением к аниону приставки гидро-: например, NaHSO₄ – гидросульфат натрия, KH₂PO₄ – дигидрофосфат калия.

Названия основных солей образуют, добавляя к наименованию аниона соответствующей средней соли приставки гидроксо-: Al(OH)SO₄ – гидроксосульфат алюминия , Al(OH)₂Cl – дигидроксохлорид алюминия.

Получение. Соли получают при химическом взаимодействии соединений различных классов и простых веществ.

1. Реакция нейтрализации:

KOH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O

OH^- + H⁺ = H₂O

2. Взаимодействие кислот с основными оксидами:

H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + H₂O

2H⁺ + CuO = Cu²⁺ + H₂O

3. Взаимодействие кислот с солями:

H₂S + CuCl₂ = CuS↓ + 2HCl

H₂S + Cu²⁺ = CuS↓ + 2H⁺

4. Взаимодействие двух различных солей:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2NaCl

SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄↓

5. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O

Ca²⁺ + 2OH^- + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O

6. Взаимодействие щелочей с солями:

3KOH + FeCl₃ = 3KCl + Fe(OH)₃↓

3OH^- + Fe³⁺ = Fe(OH)₃↓

7. Взаимодействие основных оксидов с кислотными:

CaO + SiO₂ = CaSiO₃

8. Взаимодействие металлов с неметаллами:

2K + Cl₂ = 2KCl

9. Взаимодействие металлов с кислотами:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂↑

10. Взаимодействие металлов с солями:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu

Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu

Свойства. Соли являются, за редким исключением, твёрдыми кристаллическими веществами. Химические свойства солей обусловливаются их отношением к металлам, щелочам, кислотам и солям.

1. В ряду стандартных электродных потенциалов каждый предыдущий металл вытесняет последующие из растворов их солей:

Zn + Hg(NO₃)₂ = Zn(NO₃)₂ + Hg

Zn + Hg²⁺ = Zn²⁺ + Hg

2. Соли взаимодействуют со щелочами:

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ ↓+ Na₂SO₄

Cu²⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂↓

3. Соли взаимодействуют с кислотами:

CuSO₄ + H₂S = CuS↓ + H₂SO₄

Cu²⁺ + H₂S = CuS↓+ 2H⁺

4. Многие соли взаимодействуют между собой:

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ ↓+ 2NaCl

Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃↓

Реакции протекают до конца лишь в том случае, если один из образующихся продуктов уходит из сферы реакции, т.е. выпадает в виде осадка, уходит в виде газа или представляет собой малодиссоциированное соединение.