2.  ОСНОВАНИЯ

 

Основания – это сложные вещества, состоящие из атомов металлов и одной или нескольких гидроксогрупп (ОН-).

С точки зрения теории электролитической диссоциации  это электролиты (вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток), диссоциирующие в водных растворах на катионы металлов и анионы только гидроксид - ионов ОН-.

Растворимые в воде основания называются щелочами.            К ним относятся основания, которые образованы металлами 1-й группы главной подгруппы (LiOH, NaOH и другие) и щелочноземельными металлами (Са(ОН)2, Sr(ОН)2, Ва(ОН)2). Основания, образованные металлами других групп периодической системы в воде практически не растворяются. Щелочи в воде диссоциируют полностью:

NaOH ® Na+ + OH-.

 

Многокислотные основания в воде диссоциируют  ступенчато:

 

Ba(OH)2 ® BaOH+ + OH-,

Ba(OH)+  Ba2+ + OH-.

 

Cтупенчатой диссоциацией оснований объясняется образование основных солей.

 

Номенклатура оснований.

Основания называются следующим образом: сначала произносят слово «гидроксид», а затем металл, который его образует. Если металл имеет переменную валентность, то она указывается в названии.

 

КОН       – гидроксид калия;

Ca(OH)2 – гидроксид кальция;

Fe(OH)2 – гидроксид железа (II);

Fe(OH)3 – гидроксид железа (III);

 

При составлении формул оснований исходят из того, что молекула электронейтральна. Гидроксид – ион всегда имеет заряд (–1). В молекуле основания их число определяется положительным зарядом катиона металла. Гидрокогруппа заключается в круглые скобки, а выравнивающий заряды индекс ставится справа внизу за скобками:

 

Ca+2(OH)–2,                   Fe3+(OH)3-.

 

Классификация оснований по следующим признакам:

 

1. По кислотности (по числу групп ОН— в молекуле основания): однокислотные – NaOH, KOH, многокислотные – Ca(OH)2, Al(OH)3.

2. По растворимости: растворимые (щелочи) – LiOH, KOH, нерастворимые – Cu(OH)2, Al(OH)3.

3. По силе (по степени диссоциации):

а) сильные (α = 100 %) – все растворимые основания NaOH, LiOH, Ba(OH)2, малорастворимый Ca(OH)2.

б) слабые (α < 100 %) – все нерастворимые основания Cu(OH)2, Fe(OH)3 и растворимое NH4OH.

4. По химическим свойствам: основные – Са(ОН)2, NaОН; амфотерные – Zn(ОН)2, Al(ОН)3.

 

 

Основания

 

Это гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (и магния), а также металлов в минимальной степени окисления (если она имеет переменное значение).

Например: NaOH, LiOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, Cr(OH)2, Mn(OH)2.

 

Получение

 

1. Взаимодействие активного металла с водой:

 

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

Mg + 2H2O  Mg(OH)2 + H2

2. Взаимодействие основных оксидов с водой (только для щелочных и щелочноземельных металлов):

 

Na2O + H2O → 2NaOH,

CaO + H2O → Ca(OH)2.

 

3. Промышленным способом получения щелочей является электролиз растворов солей:

 

2NaCI + 4H2O 2NaOH + 2H2 + CI2

 

4. Взаимодействие растворимых солей со щелочами, причем для нерастворимых оснований это единственный способ получения:

Na2SO4 + Ba(OH)2 → 2NaOH + BaSO4

MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2 + Na2SO4.

 

Физические свойства

 

Все основания являются твердыми веществами. В воде нерастворимы, кроме щелочей. Щелочи – это белые кристаллические вещества, мылкие на ощупь, вызывающие сильные ожоги при попадании на кожу. Поэтому они называются «едкими». При работе со щелочами необходимо соблюдать определенные правила и использовать индивидуальные средства защиты (очки, резиновые перчатки, пинцеты и др.).

 

Если щелочь попала на кожу необходимо промыть это место большим количеством воды до исчезновения мылкости, а затем нейтрализовать раствором борной кислоты.

 

Химические свойства

 

Химические свойства оснований с точки зрения теории электролитической диссоциации обусловлены наличием в их растворах избытка свободных гидроксид –

 ионов ОН—.

1. Изменение цвета индикаторов:

фенолфталеин – малиновый

лакмус – синий

метиловый оранжевый – желтый

2. Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

 

2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O,

                                                                                                                    растворимое

                                       Cu(OH)2 + 2HCI → CuCI2 + 2H2O.

                                                                                                                      нерастворимое

 

        3. Взаимодействие с кислотными оксидами:

 

2NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O

 

        4. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами:

а) при плавлении:

 

2NaOH + AI2O3  2NaAIO2 + H2O,

NaOH + AI(OH)3  NaAIO2 + 2H2O.

 

б) в растворе:

 

2NaOH + AI2O3 +3H2O → 2Na[AI(OH)4],

NaOH + AI(OH)3 → Na[AI(OH)4].

 

5. Взаимодействие с некоторыми простыми веществами (амфотерными металлами, кремнием и другими):

 

2NaOH + Zn + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

2NaOH + Si + H2O → Na 2SiO3 + 2H2

 

6. Взаимодействие с растворимыми солями с образованием осадков:

 

2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2 + Na2SO4,

Ba(OH)2 + K2SO4 → BaSO4 + 2KOH.

 

7. Малорастворимые и нерастворимые основания разлагаются при нагревании:

Ca(OH)2  CaO + H2O,

Cu(OH)2   CuO  + H2O.

 голубой цвет         черный цвет

 

 

Амфотерные гидроксиды

 

Это гидроксиды металлов (Be(OH)2, AI(OH)3, Zn(OH)2) и металлов в промежуточной степени окисления (Сr(OH)3, Mn(OH)4).

 

Получение

 

Амфотерные гидроксиды получают взаимодействием растворимых солей со щелочами взятых в недостатке или эквивалентном количестве, т.к. в избытке они растворяются:

 

AICI3 + 3NaOH → AI(OH)3 +3NaCI.

 

Физические свойства

 

Это твердые вещества, практически нерастворимые в воде. Zn(OH)2 – белый, Fe(ОН)3 – бурый цвет.

 

Химические свойства

 

Амфотерные гидроксиды проявляют свойства оснований и кислот, поэтому взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями.

 

1.      Взаимодействие с кислотами с образованием соли  и воды:

 

Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O.

 

2.      Взаимодействие с растворами и расплавами щелочей с образованием соли и воды:

 

AI(OH)3 + NaOH  Na[AI(OH)4],

 

AI(OH)3 + NaOH  NaAIO2 + 2H2O.

 

3.      Взаимодействие с кислотными и основными оксидами:

2Fe(OH)3 + 3SO3 Fe2(SO4)3 + 3H2O,

2Fe(OH)3 + Na2O 2NaFeO2 + 3H2O.

 

 

Лабораторная работа № 2

Получение и химические свойства оснований

 

Цель работы: ознакомиться с химическими свойствами оснований и способами      их   получения.   

Посуда и реактивы: пробирки, спиртовка. Набор индикаторов, магниевая лента, растворы солей алюминия, железа, меди, магния; щелочь(NaOH, КOH), дистиллированная вода.

 

Ход работы:

 

Опыт № 1. Взаимодействие металлов с водой.

 

В пробирку налить 3–5 см3 воды и опустить в нее несколько кусочков мелко нарезанной магниевой ленты. Нагреть на спиртовке 3–5 мин, охладить и добавить туда 1–2 капли раствора фенолфталеина. Как изменился цвет индикатора? Сравнить с пунктом 1 на с. 27. Написать уравнение реакции. Какие металлы взаимодействуют с водой?

 

Опыт № 2. Получение и свойства нерастворимых

оснований

 

В пробирки с разбавленными растворами солей MgCI2,  FeCI3, CuSO4 (5–6 капель) внести по 6–8 капель разбавленного раствора щелочи NaOH до образования осадков. Отметить их окраску. Записать уравнения реакций.

Разделить полученный синий осадок Cu(OH)2 на две пробирки. В одну из них добавить 2–3 капли разбавленного раствора кислоты, в другую _ столько же щелочи. В какой пробирке наблюдалось растворение осадка? Написать уравнение реакции.

Повторить этот опыт с двумя другими гидроксидами, полученными по обменным реакциям. Отметить наблюдаемые явления, записать уравнения реакций. Сделать общий вывод о способности оснований взаимодействовать с кислотами и щелочами.

 

 

Опыт№ 3. Получение и свойства амфотерных гидроксидов

 

Повторить предыдущий опыт с раствором соли алюминия (AICI3  или AI2(SO4)3). Наблюдать образование белого творожистого осадка гидроксида алюминия и растворение его при прибавлении как кислоты, так и щелочи. Записать уравнения реакций. Почему гидроксид алюминия обладает свойствами как кислоты, так и основания? Какие еще амфотерные гидроксиды вы знаете?