§8.4 Основания. Свойства и классификация оснований. Щелочи.
.Если вещество содержит гидрокси-группы (ОН), которые могут отщепляться (подобно отдельному "атому") в реакциях с другими веществами, то такое вещество является основанием. Существует много оснований, которые состоят из атома какого-либо металла и присоединенных к нему гидрокси-групп. Например:
NaOH – гидроксид натрия,
KOH – гидроксид калия,
Ca(OH)2 – гидроксид кальция,
Fe(OH)3 – гидроксид железа (III),
Ba(OH)2 – гидроксид бария.
Гидрокси-группы одновалентны, поэтому формулу основания легко составить по валентности металла. К химическому символу металла надо приписать столько гидрокси-групп, какова валентность металла. Большинство оснований – ионные соединения.
Основаниями называются вещества, в которых атомы металла связаны с гидрокси-группами.
Существует также основание, в котором гидрокси-группа присоединена не к металлу, а к иону NH4+ (катиону аммония). Это основание называется гидроксидом аммония и имеет формулу NH4OH.
Гидроксид аммония образуется в рекции присоединения воды к аммиаку, когда аммиак растворяют в воде:
NH3 + H2O = NH4OH (гидроксид аммония).
Основания бывают растворимыми и нерастворимыми. Растворимые основания называются щелочами. Растворы щелочей скользкие на ощупь ("мыльные") и довольно едкие. Они разъедают кожу, ткани, бумагу, очень опасны (как и кислоты) при попадании в глаза. Поэтому при работе со щелочами и кислотами необходимо пользоваться защитными очками.
Если раствор щелочи все-таки попал в лицо, необходимо промыть глаза большим количеством воды, а затем разбавленным раствором слабой кислоты (например, уксусной). Этот способ медицинской помощи основан на уже известной нам реакции нейтрализации
.NaOH + уксусная кислота (разб.)
= соль + водаЩелочи составляют лишь небольшую часть всех оснований. Это NaOH
– гидроксид калия (едкое кали), KOH – гидроксид натрия (едкий натр), Ca(OH)2 – гидроксид кальция (его раствор называется известковой водой), Ba(OH)2 – гидроксид бария и некоторые другие.Большинство оснований в воде нерастворимы. Это, например, Cu(OH)
2 – гидроксид меди (II), Fe(OH)3 – гидроксид железа (III) и многие другие. Такие основания щелочами не называют.Щелочами называются растворимые в воде сильные основания.
Химические свойства оснований связаны с их способностью отдавать другим соединениям гидрокси-группу.
Рассмотрим еще раз типичные реакции нейтрализации между щелочью и кислотой при помощи структурных формул:
Пунктирными линиями показаны наиболее слабые химические связи в основании и кислоте, которые разрываются в реакциях нейтрализации. Такая схема наглядно показывает различие между кислотами и основаниями: кислоты склонны отщеплять атомы водорода, а основания
– гидрокси-группы.В реакцию нейтрализации с кислотами легко вступают все основания, а не только щелочи.
Разные основания имеют разную способность отщеплять гидрокси-группы, поэтому их, подобно кислотам, подразделяют на сильные и слабые основания. В таблице 8-5 сила оснований уменьшается сверху вниз в каждой колонке.
Таблица 8-5. Классификация оснований по силе.
|
Сильные основания |
Слабые основания |
|
NaOH гидроксид натрия (едкий натр) KOH гидроксид калия (едкое кали) LiOH гидроксид лития Ba(OH)2 гидроксид бария Ca(OH)2 гидроксид кальция (гашеная известь) |
Mg(OH)2 гидроксид магния Fe(OH)2 гидроксид железа (II) Zn(OH)2 гидроксид цинка NH4OH гидроксид аммония Fe(OH)3 гидроксид железа (III) и т.д. (большинство гидроксидов металлов) |
** Не следует путать силу основания и его растворимость. Например, гидроксид кальция
– сильное основание, хотя его растворимость в воде не велика. В данном случае сильным основанием (щелочью) мы называем ту часть гидроксида кальция, которая растворена в воде.Сила основания важна в реакциях со слабыми кислотами. Слабое основание и слабая кислота реагируют лишь в незначительной степени. Напротив, сильное основание легче реагирует с любой кислотой независимо от её силы.
|
2 NH4OH |
+ |
H2S |
= |
(NH4)2S |
+ |
2 H2O |
|
слабое основание |
слабая кислота |
реакция протекает лишь в незначительной степени (мало продуктов реакции) |
||||
|
2 NaOH |
+ |
H2S |
= |
Na2S |
+ |
2 H2O |
|
сильное основание |
слабая кислота |
продуктов реакции больше |
||||
Еще одно важное химическое свойство оснований
– способность разлагаться при нагревании на воду и основной оксид.Cu(OH)2 = CuO + H2O (при нагревании)
2 Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3 H2O (при нагревании)
Растворы щелочей окрашивают индикаторы: лакмус – в синий цвет, фенолфталеин – в малиновый цвет. Индикатор метиловый оранжевый (или метилоранж) в растворах щелочей имеет желтый цвет. Подробнее об индикаторах можно прочитать в следующем параграфе.
