2.2. Графические формулы оснований
В графической формуле основания число гидроксогрупп равно степени окисления металла и атомы водорода гидроксогруппы связаны с атомом металла через атомы кислорода, например:
NaOH |
Ca(OH)2 |
Al(OH)3 |
|
|
|
2.3. Классификация оснований
Основания классифицируют следующим образом:
По растворимости в воде все основания делятся на хорошо растворимые и малорастворимые (их условно называют нерастворимыми). Растворимые в воде основания называются щелочами – это гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Sr(OH)2), а также TlOH. Растворимым основанием является NH4OH. Все остальные основания в воде не растворимы, например: Mg(OH)2, Cu(OH)2.
По кислотности, т.е. числу гидроксогрупп, способных замещаться на кислотные остатки, основания делятся на однокислотные (NaOH) и многокислотные (Mg(OH)2 и т.д.).
По степени диссоциации основания подразделяются на сильные (щелочи) и слабые (все остальные).
2.4. Физические и химические свойства оснований
Основания – твердые кристаллические вещества, за исключением гидроксида аммония NH4OH, который представляет собой водный раствор аммиака.
Кристаллическая решетка щелочей состоит из ионов металла и гидроксид-ионов, связанных ионной связью. Ионы металла, входящие в состав щелочей, отличаются малыми зарядами и большими радиусами. Чем меньше заряд и больше радиус этих ионов, тем слабее удерживают они гидроксид-ионы и лучше растворяются в воде.
С точки зрения теории электролитической диссоциации основания – сложные вещества, при диссоциации которых в водных растворах в качестве анионов отщепляются только гидроксид-ионы:
NaOH Na+ + OH
NH4OH
NH
+
OH
Многокислотные основания диссоциируют ступенчато. Степень диссоциации по первой ступени всегда больше, чем по второй:
первая ступень Сu(ОН)2 СuОН+ + ОН
вторая ступень СuОН+ Сu2+ + ОН
Общие свойства оснований объясняются наличием в их растворах гидроксид-ионов (ОН), которые создают щелочную среду и меняют окраску индикаторов.
Наиболее важное химическое свойство всех оснований – взаимодействие с кислотами с образованием солей и воды (реакция нейтрализации или солеобразования):
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
Остальные свойства щелочей и нерастворимых оснований различаются.
2.4.1. Свойства щелочей
1. Щелочи взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
Ba(OH)2 + SO3 = BaSO4 + H2O
6NaOH + P2O5 = 2Na3PO4 + 3H2O
2NaOH + SiO2 Na2SiO3 + H2O
При сплавлении щелочей с амфотерными оксидами образуются средние соли:
Al2O3 + 2NaOH (тв.) 2NaAlO2 + H2O
ZnO + 2KOH (тв.) K2ZnO2 + H2O
а в растворах – комплексные соли:
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2NaAl(OH)4
ZnO + 2NaOH + Н2O = Na2Zn(OH)4
2. Щелочи взаимодействуют с растворимыми солями по реакции обмена. Эта реакция будет необратима, если один из продуктов выпадет в осадок:
3NaOH + FeCl3 = Fe(OH)3 + 3NaCl
2KOH + MnCl2 = Mn(OH)2 + 2KCl
3. Щелочи взаимодействуют с кислыми солями с образованием средних солей:
2KOH + 2NaHSO3 = Na2SO3 + K2SO3 + 2H2O
Ba(OH)2 + Ca(HCO3)2 =BaCO3 + CaCO3 + 2H2O
2NaHSO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + Na2SO4 + 2H2O
4. Щелочи взаимодействуют с металлами, оксиды и гидроксиды которых амфотерны, и с некоторыми неметаллами:
2NaOH + 2H2O + Zn = Na2[Zn(OH)4] + 2H2↑
2NaOH + Cl2 = NaCl + NaOCl + H2O
6KOH +3Cl2 5KCl + KClO3 + 3H2O
6KOH + 3S = K2SO3 + 2K2S + 3H2O
3KOH + 4P(белый) + 3H2O = PH3 + 3KH2PO2
В этом случае протекают окислительно-восстановительные реакции, которые являются реакциями диспропорционирования.
5. Щелочи взаимодействуют с органическими веществами:
а) с фенолами
С6Н5ОН + NaOH = C6H5ONa + H2O
фенолят натрия
б) гидролизуют жиры
СН2 – О – СО – С17Н35 СН2ОН СН – О – СО – С17Н35 + 3NaOH CHOH + 3C17H35COONa стеарат натрия (мыло) СН2 – О – СО – С17Н35 CH2OH жир глицерин |