К основаниям относятся сложные вещества, в составе которых всегда присутствует атом металла и гидроксильная группа OH (таких групп в молекуле основания может быть несколько). С точки зрения теории электролитической диссоциации основаниями считаются электролиты, которые при их нахождении в растворе воды диссоциируют на катионы металлического элемента и анионы гидроксильной группы (OH-).
Основания часто называют гидроксидами.
Способы получения и химические свойства оснований в значительной степени зависят от физических особенностей: агрегатного состояния, температуры кипения, плавления.
Получение оснований
Популярные способы получения щелочей (растворимых оснований):
- Щелочи образуются из 10 металлов группы щелочных и щелочноземельных: Li, Na, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba, Fr, Ra. Их легко запомнить по таблице Менделеева (короткий вариант): от франция по литий – девятиэтажный дом, в котором нам нужны только розовые блоки (s-элементы), а от радия по кальций – семиэтажный. Эти металлы отличаются высокой химической активностью и очень бурно взаимодействуют с водой, особенно натрий. Поэтому их хранят в специальных местах, надежно защищенных от воздействия влаги.
2Na + 2HOH → 2NaOH + H2↑
В результате реакции образовались едкая окись натрия и водород, который вылетает в воздух.
Это облегчает составление уравнений химических реакций и делает их запись более наглядной, а также лучше отображает сущность происходящих процессов.Формулу воды в таких уравнениях лучше представить в виде записи HOH, а не H2O.
- Десять активных металлов из первой и второй групп (перечислены выше) образовывают щелочные оксиды. Они в свою очередь взаимодействуют с водой и соединяются с ней.
CaO + HOH → Ca(OH)2
В результате реакции образовалась щелочь – кальций гидроксид.
- Последний способ получения растворимых оснований – электролиз раствора многих солей, которые образуют щелочные либо щелочноземельные металлы и бескислородные кислоты (кроме плавиковой).
NaCl + H2O → NaOH + Cl2↑ + H2↑
После электролиза в воздух выделяются водород и хлор, а в емкости остается окись натрия.
Для получения нерастворимых оснований на соли воздействуют щелочами:
Cu(NO3)2 + 2KOH → Cu(OH)2↓ + 2KNO3
В результате реакции на дно пробирки выпадает голубой осадок (двухвалентный гидроксид меди) и образуется растворимая соль – нитрат калия.
Этим же способом можно получить и растворимые основания, например:
К2СО3 + Ва(ОН)2 → 2КОН + ВаСО3
Физические свойства
В зависимости от способности растворяться в воде основания могут быть растворимыми или нерастворимыми.
Растворимые основания иначе называется щелочами. Малорастворимые гидроксиды также классифицируются как щелочи.
Их растворы можно охарактеризовать как «мыльные» и весьма едкие.
Гидроксиды, образуемые щелочными металлами, обычно являются твердыми веществами белого цвета с кристаллической структурой. Они очень чувствительны к воздействию влаги даже в виде водяных паров. Эти вещества имеют относительно низкие температуры плавления.
Гидроксиды, в молекулах которых присутствуют атомы щелочноземельных металлов, – твердые порошкообразные вещества белого цвета. В воде они растворяются, хотя их растворимость хуже, чем у оснований, образуемых щелочными металлами.
Нерастворимые основания также представляют собой твердые вещества. При помещении в воду они образуют гелеобразный осадок, который со временем постепенно разлагается. Цвет гидроксидов, не растворяющихся в воде, бывает разным. К примеру, Cu(OH)2 имеет синюю окраску, а Fe(OH)3 – красно-коричневую.
Химические свойства
Первое, что нужно знать, – идентификация щелочей от других веществ. Например, если будет задание такого типа: «В двух пробирках содержится кислота и основание. Определите, где щелочь, а где кислота». Для решения таких заданий существуют качественные реакции. У кислот и оснований — действие индикаторов.
Щелочи изменяют цвет индикаторов:
| Наименование индикатора | Цвет в нейтральной среде | Цвет в щелочной среде |
|---|---|---|
| Метиловый оранжевый | оранжевый | желтый |
| Лакмус | фиолетовый | синий |
| Фенолфталеин | бесцветный | малиновый |
Пожалуй, наиболее показательным является изменение цвета фенолфталеина – с бесцветного на малиновый. Это легко запомнить с помощью простой рифмованной фразы: «Фенолфталеиновый в щелочах малиновый». В остальных средах (кислотной, водной) он бесцветный.
Основные химические свойства
- Растворимые основания вступают в реакцию с оксидами:
● Кислотными (щелочи тяготеют к противоположным кислотам).
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Реакция проходит как с угольной кислотой, соответствующей диоксиду углерода, – H2CO3.
Угольная кислота весьма неустойчива, из водных растворов ее выделить нельзя. Поэтому ее принято записывать в виде СО2 + Н2О.
● Амфотерными.
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
Al2O3 – оксид, которому соответствует метаалюминиевая кислота HAlO2
● С оксидами, которые классифицируются как основные, они не взаимодействуют.
- Основания вне зависимости от своего состояния (жидкое или твердое) вступают в реакцию нейтрализации с кислотами, образуя соль и воду.
KOH + HCl → KCl + H2O;
Fe(OH)2+H2SO4 → FeSO4 + H2O.
- Щелочи могут взаимодействовать с солями. Реакция пойдет до конца в следующих случаях:
● Если выпадает осадок.
3NaOH + FeCl3 → Fe(OH)3↓ + 3NaCl;
В осадок упал гидроксид железа(III) и появилась обычная кухонная соль.
● Если выделяется газ.
NH4Cl + NaOH → NH3↑ + H2O + NaCl;
В воздух выделяется аммиак, так как образуется неустойчивый аммоний гидроксид.
- При нагревании нерастворимые основы разлагаются на оксид, который соответствует им по валентности, и воду.
Cu(OH)2 → CuO↓ +H2O;
Окись меди представляет собой черный порошок.
- Амфотерные основания взаимодействуют с:
● Щелочами.
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4];
Происходит реакция присоединения с образованием комплексной соли натрий тетрагидроксоалюмината.
● Кислотами. В результате взаимодействия образуется соль и вода.
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 +3H2O;
- Нерастворимые гидроксиды при значительном нагревании начинают разлагаться. Это относится к слабым основаниям.
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O.
В данном примере гидроксид алюминия распадается на амфотерный оксид Al2O3 и воду.
В заключение еще раз подчеркнем, что щелочи получают с помощью 10 активных металлов, их оксидов и электролизом. Нерастворимые основания – реакцией между солью и одним из десяти гидроксидов. Основания изменяют цвета индикаторов, вступают в реакцию с кислотами, оксидами, солями. К тому же слабые основания термически неустойчивы.
Не знаете, где заказать написание статьи по химии на заказ? Авторы Студворк к вашим услугам!
Комментарии