Номенклатура оснований
Существует 2 способа образования названий оснований по химической номенклатуре:
Из названия элемента в именительном падеже и слова гидроксид;
Из слова гидроксид и названия элемента в родительном падеже.
Если элемент способен образовывать несколько оснований, то после названия элемента в скобках указывают римской цифрой численное значение степени его окисления в основании, например:
Fe+2(OH)2 – железо(II)-гидроксид или гидроксид железа(II)
Fe+3(OH)3 – железо(III)-гидроксид или гидроксид железа(III)
KOH – калий-гидроксид или гидроксид калия
Некоторые основания имеют исторически сложившиеся тривиальные или оригинальные названия (не отражающие их состав), которые до сих пор применяются на практике, например:
Ca(OH)2 – гашеная известь;
NaOH – едкий натр;
NH3∙H2O – нашатырный спирт.
Химические свойства оснований
Нерастворимые основания являются нестойкими соединениями и при нагревании разлагаются на оксид металла и Н2О, не образуя расплава:
Zn(OH)2
ZnO + H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
Cu(OH)2 CuО + H2O
Для некоторых из них эта реакция медленно протекает уже при обычных условиях в процессе хранения.
Существует ряд оснований (Cu+1OH, Ag+1OH, Hg+2(OH)2 и др.), которые сразу же необратимо разлагаются на воду и оксид металла в момент их образования
2AgOH = Ag2O + H2O
Hg(OH)2 = HgO + H2O
Такие
гидроксиды не удается выделить в чистом
виде. Они высаждаются обычно в виде
гидратов оксидов
2
х
∙ nH2O.
Кристаллические решетки щелочей являются гораздо более устойчивыми. Все они (кроме Са(ОН)2) при нагревании образуют расплавы. Особенно устойчивыми являются основания, образованные щелочными металлами (кроме LiOH). При сильном нагревании они из расплава могут переходить в газовую фазу, не теряя при этом воду и находиться в ней уже в виде отдельных молекул: NaOH, KOH. Остальные щелочи при повышении температуры расплава разлагаются на оксид металла и H2O:
2LiOH = Li2О + H2O
Ba(OH)2 = BaO + H2O
Важным свойством оснований является их взаимодействие с кислотами с образованием соли и Н2О. Нерастворимые в Н2О основания реагируют, главным образом, с теми кислотами, которые образуют с ними растворимые соли:
Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
Fe(OH)3 + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + 3H2O
В противном случае реакция может до конца не пройти из-за образующегося плотного осадка соли, который покроет собой поверхность гидроксида (рис. 1).
Растворы же щелочей реагируют со всеми кислотами независимо от того, какая получается соль (растворимая или нет), т.к. в этом случае реакция является гомогенной, протекает во всем объеме системы и образующийся осадок не мешает ее осуществлению, потому что оседает на дне сосуда (рис. 2).
Рис. 2. Схема образования осадка при протекании гомогенной реакции
С многоосновными кислотами растворы щелочей взаимодействуют ступенчато:
H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O
NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O
суммарное H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
уравнение
2H2CO3 + Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2 + 2H2O
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
суммарное H2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2H2O
уравнение
При этом в зависимости от молярного соотношения исходных веществ может получаться только кислая соль, смесь средней и кислой солей (если кислота взята в избытке) или только средняя соль.
Основания реагируют с кислотными оксидами, образуя соль и Н2О. Твердые (нерастворимые) основания с кислотными оксидами взаимодействуют при нагревании и в две стадии:
Mg(OH)2 MgO + H2O
MgO + SO3 MgSO4
суммарное Mg(OH)2 + SO3 MgSO4 + H2O
уравнение
Cu(OH)2 CuO + H2O
P2O5 + 3CuO Cu3(PO4)2
суммарное 3Cu(OH)2 + P2O5 Cu3(PO4)2 + 3H2O
уравнение
Растворы же щелочей с кислотными оксидами (кроме SiO2) реагируют уже при обычных условиях, тоже в несколько стадий, только по другому механизму:
SO3 + H2O = H2SO4
H2SO4 + NaOH = NaНSO4 + H2O
NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O
суммарное SO3 + 2NaOH = Na2 SO4 + H2O
уравнение р-р
N2O5 + H2O = 2HNO3
2HNO3 + 2KOH = 2KNO3 + 2H2O
суммарное N2O5 + 2KOH = 2KNO3 + H2O
уравнение р-р
Растворы щелочей взаимодействуют с растворами солей. Это ионообменные реакции. Они должны быть необратимыми, для этого необходимо, чтобы один из продуктов реакции удалялся из ее сферы в виде осадка или газа, либо являлся комплексным соединением:
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + NaSO4
FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 + 3KCl
NH4Cl + NaOH = NaCl + H2O +NH3
ZnSO4 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + Na2SO4
Амфотерные основания, обладая слабовыраженными кислотными свойствами, могут реагировать не только с кислотами, но и со щелочами, оксидами щелочных и щелочноземельных металлов:
Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O тв. 2Al(OH)3 + Na2O 2NaAlO2 + 3H2O Zn(OH)2 +2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O тв. Zn(OH)2
+ BaO
|
|
данные реакции протекают в расплаве |
BaZnO2
+ H2O
С растворами щелочей амфотерные основания реагируют уже при обычных условиях с образованием растворимых комплексных соединений:
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2 Zn(OH)4 – тетрагидроксоцинкат натрия
p-p
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] – тетрагидроксоалюминат натрия
р-р
При использовании концентрированного или разбавленного растворов щелочи в значительном избытке образуется другое комплексное соединение:
Al(OH)3 + 3NaOH = Na3[Al(OH)6] – гексагидроксоалюминат натрия
р-р
Вещества, полученные при взаимодействии амфотерных оснований со щелочами, легко разлагаются растворами кислот:
NaAlO2 + 4HCl = NaCl + AlCl3 + 2H2O
Na[Al(OH)4] + 1HCl = Al(OH)3↓ + NaCl + H2O
Na[Al(OH)4] + 4HCl = AlCl3 + NaCl + 4H2O
2Na[Al(OH)4] + 4H2SO4 = Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 8H2O
2Na[Al(OH)4] + CO2 = 2Al(OH)3↓ + Na2CO3 + H2O
Na2ZnO2 + 4HNO3 = 2NaNO3 + Zn(NO3)2 + 2H2O