Основания и амфотерные гидроксиды
Основаниями называются сложные соединения, молекулы которых состоят из катионов металлов или комплексных катионов, или катионов тетраалкиламмониев и гидроксид-анионов. Все основания можно подразделить на три группы
- щёлочи (или растворимые в воде основания). Например: LiOH, NaOH, KOH и Ba(OH)2.
- малорастворимые в воде основания. Например, Ca(OH)2 – мало растворимое в воде основание, так как его растворимость составляет при 200С 0,16 г/100 г воды и с ростом температуры падает до ks80 = 0,09 г/100 г воды.
Sr(OH)2 – при комнатной температуре также является мало растворимым основанием ks20 = 0,81 г/100 г воды, но при нагревании становится щёлочью так как ks80 = 8,3 г/100 г воды, то есть резкой границы между мало растворимыми основаниями и щелочами нет.
- нерастворимые в воде основания.
Нерастворимые в воде основания такие как Bi(OH)3, Y3(OH)3, а также все четырнадцать гидроксидов трёхвалентных лантаноидов, например, Lа(OH)3 или Eu(OH)3 практически не растворимы в воде при температурах от 0 до 1000 и не реагируют со щелочами.
В отличие от них Be(OH)2, Mg(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Sc(OH)3, Fe(OH)3, Cu(OH)2, Fe(OH)2, Zn(OH)2 и Cd(OH)2 – являются также не растворимыми в воде, но реагируют со щелочами, давая комплексные соединения, например:
Mg(OH)2 + 2 NaOH → Na2[Mg(OH)4]↓ белый Fe(OH)3 + 5 KOH → K5[Fe(OH)8]↓белый
Cu(OH)2 + 2 KOH → K2[Cu(OH)4] фиолет. р-р Fe(OH)2 + 2 KOH → K2[Fe(OH)4]↓сине-зелёный
Это заставляет отнести их к амфотерным гидроксидам.
Щёлочи
Щелочами называются растворимые в воде сложные соединения, состоящие из катионов металлов, катионов тетраалкиламмониев или комплексных катионов и гидроксил – анионов, на которые они диссоциируют в воде или в других полярных растворителях, например:
KOH → K+ + OH− Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH−
Гидроксид тетраэтиламмония (очень сильная щёлочь, применяется в щелочных аккумуляторах).
Гидроксид диметилдибензиламония. Эта щелочь широко применяется для перевода целлюлозы в раствор с целью получения искусственных волокон.
Примером комплексной щёлочи является реактив Швейцера – гидроксид тетраамминмеди(II)
[Cu(NH3)4](OH)2 → [Cu(NH3)4]2+ + 2 ОН−
И эта щёлочь так же широко применяется для перевода целлюлозы в раствор с вышеупомянутой целью.
Гидроксид диамминсеребра − [Ag(NH3)2]OH – щёлочь, являющаяся аналитическим реагентом на альдегиды, ацетилен и терминальные алкины:
Способы получения обычных щелочей.
1) Путём взаимодействия щелочных металлов с водой:
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2↑
2) путём взаимодействия гидридов щелочных и некоторых щелочно-земельных металлов с водой:
LiH + H2O → LiOH + H2↑; BaH2 + 2 H2O → Ba(OH)2 + 2 H2↑
3) при взаимодействии оксидов щелочных и некоторых щелочно-земельных металлов с водой: K2O + H2O → 2 KOH ; BaO + H2O → Ba(OH)2
4) при взаимодействии пероксидов щелочных металлов с водой:
2 Na2O2 + 2 H2O → 4 NaOH + O2↑
5) при взаимодействии надпероксидов с водой:
4 KO2 + 2 H2O → 4 KOH + 3 O2↑ (с RbO2, CsO2 – аналогично)
6) при взаимодействии с водой озонидов:
4 RbO3 + 2 H2O → 4 RbOH + 5 O2↑ (с KO3, CsO3 – аналогично)
7) путем электролиза галогенидных солей щелочных металлов в водных растворах:
NaCl → Na+ + Cl− H2O → H+ + OH-
+-
Этот способ получения щёлочи является промышленным.
Щёлочи получаются также в окислительно-восстановительных реакциях:
3 Na2S + 8 K2CrO4 + 20 H2O → 3 Na2SO4 + 8 Cr(OH)3↓ + 16 KOH
Аналогичные реакции проходят и в органической химии, например, при взаимодействии любых алкенов с 1% водным раствором перманганата калия получаются соответству- ющие диолы (гликоли), оксид Mn(IV) и образуется щелочь (реакция Е.Е.Вагнера):
Щёлочи получаются также путём некоторых реакций ионного обмена из других щелочей:
Ba(OH)2 + Na2SO4 → 2NaOH + BaSO4↓ 3Sr(OH)2 + 2K3PO4 → 6KOH + Sr3(PO4)2↓
Щёлочи получаются также при необратимом гидролизе солей щелочных и некоторых щелочно-земельных металлов и очень слабых кислот, таких как
амиды: NaNH2 + H2O → NaOH + NH3↑ аммиак (pKa = 35)
нитриды: K3N + 3 H2O → 3 KOH + NH3↑
фосфиды: Ba3P2 + 6 H2O → 3 Ba(OH)2 + 2PH3↑ фосфин
арсениды: Na3As + 3 H2O → 3 NaOH + AsH3↑ арсин
карбиды: Na2C2 + 2 H2O → 2 NaOH + H −C ≡ C − H↑ацетилен (pKa = 22)
гидриды: BaH2 + 2H2O → Ba(OH)2 + 2H2↑ водород (pKa = + ∞)