3 Основания
Основания – сложные вещества, состоящие из атомов металла (или аммонийной группы NH4), соединенных с одной или несколькими гидроксильными группами ОН.
С точки зрения электролитической диссоциации, основания – это электролиты, диссоциирующие в водном растворе или расплаве с образованием отрицательных ионов одного типа – ОН-.
КОН = К+ + ОН-,
Основания характеризуются кислотностью, которая определяется числом групп ОН, участвующих в химических реакциях. По кислотности основания делят на однокислотные (КОН, LiOH, NH4OH) и многокислотные
(Са(ОН)2, Fe(OH)2). Однокислотные основания диссоциируют в одну ступень, двух- и более кислотные основания диссоциируют ступенчато.
Са(OH)2 = СаOH+ + OH-
СаOH+ = Са2+ + OH-
В принципе, любое многокислотное основание в химической реакции, может выступать как однокислотное:
Fe(OH)3 + HCl = Fe(OH)2Cl + H2O.
Названия оснований образуются с помощью слова гидроксид и названия металла в родительном падеже: NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH)2 – гидроксид кальция. Если металл проявляет в своих соединениях переменную степень окисления, то в конце названия по системе Штока ставится степень окисления (валентность). Например, Fe(OH)3 гидроксид железа (III).
По растворимости в воде основания делят на растворимые в воде основания – щелочи (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Cа(OH)2, Sr(OH)2, Ra(OH)2) и труднорастворимые в воде (все остальные)
Физические свойства. Все основания при обычных условиях твердые вещества (кроме гидроксида аммония, который существует только в водном растворе), имеют разную окраску. Основания щелочных и щелочно-земельных металлов растворимы в воде (щелочи), остальные труднорастворимы в воде. Растворы щелочей мылкие на ощупь.
Графические формулы оснований:
Na – O – H
Химические свойства.
Растворы оснований изменяют окраску индикаторов:
– лакмус в щелочной среде синий;
– метилоранж в щелочной среде желтый:
– фенолфталеин в щелочной среде бесцветный.
2. Основания взаимодействуют с кислотами с образование соли и воды (реакция нейтрализации):
КОН + НСl = КСl + Н2O,
2NaOH + H2SO4 = Na2SО4 + 2Н2О.
3. Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами:
Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3↓ + Н 2О,
2NаОН + SiO 2 = Na 2SiO 3 + Н 2О.
4. Расплавы и растворы щелочей взаимодействуют с амфотермыми оксидами:
t
Са(ОН)2(крист.) + ZnO = СаZnO2 + Н 2О (расплав),
Са(ОН)2(крист.) + ZnO + H2O = Са[Zn(OН) 4] (раствор).
5. Расплавы и растворы щелочей реагируют с амфотермыми гидроксидами:
t
3NаОН + Cr(OH) 3 = Na3CrO3+ 3H2O,
t
NаОН + Cr(OH) 3 = NaCrO2+ 2H2O,
3NаОН + Cr(OH) 3 = Na3[Cr(OH)6],
NаОН + Cr(OH) 3 = Na3[Cr(OH) 4].
6. Щелочи взаимодействуют с растворами солей если выполняется одно из условий реакций обмена:
2КОН + CuSO4 = Cu(ОН) 2↓ + К2SО4,
Ba(OH) 2 + Na2SO4 = BaSO4 ↓ + NaOH.
7. Расплавы и растворы щелочей взаимодействуют с металлами, соединения которых амфотерны:
Zn + NaOH = Na2ZnO2 + H2
Zn + NaOH + H2O = Na2 [Zn(OH) 4] + H2.
8. Основания при нагревании разлагаются (основания щелочных металлов, кроме LiОН, плавятся без разложения):
t
Cu(ОН) 2 = СuО + Н2O,
t
2Fе(ОН) 3 = Fе2O3 + ЗН2О.
С точки зрения теории электролитической диссоциации все общие щелочные свойства растворов обусловлены гидроксид-ионами ОН-.
Особое место занимают амфотерные гидроксиды – это электролиты, которые в зависимости от условий могут диссоциировать по двум типам: основному и кислотному.
+OH- +2H+
2H+ + ZnO22- = H2ZnO2 =Zn(OH)2 = Zn2+ + 2OH-
кислотный тип диссоциа- основный тип диссоциа-
ции в щелочной среде ции в кислой среде
Амфотерные гидроксиды взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами с образованием солей.
1. При взаимодействии с кислотами амфотерные гидроксиды проявляют основные свойства:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
хлорид цинка
2. При взаимодействии с растворами и расплавами щелочей проявляют кислотные свойства:
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O (в расплаве)
цинкат натрия или
диоксоцинкат натрия
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] (в растворе)
тетрагидроксоцинкат натрия
Получение оснований:
1. Получение щелочей:
а) взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2,
Ca + 2H2O = Ca(OH) 2+ H2,
в) взаимодействие оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой:
Na2O + H2O = 2NaOH,
CaO + H2O = Ca(OH) 2.
2. Нерастворимые в воде основания получают взаимодействием щелочей с растворами солей:
Ca(OH) 2 + Na2CO3 = CaCO3↓ +2NaOH,
2NaOH + FeCl2 = Fe(OH) 2 + 2NaCl.