2.2. Гідрати оксидів

Важливу групу серед складних сполук становлять гідрати оксидів (гідроксиди) – продукти прямої або посередньої взаємодії оксидів з водою. Наприклад, основні оксиди утворюють з водою основні гідроксиди (основи), кислотні оксиди – кислотні гідроксиди (кислоти), а амфотерні оксиди – амфотерні гідроксиди (амфоліти). Склад гідроксидів виражають загальною формулою ЕО_m(ОН)_n (табл. 1.1) , де m=0…4, а n=1...6 у реально існуючих гідроксидів. Якщо m=0, то гідроксиди Е(ОН)_n можуть мати як основний, так і кислотний характер, причому зі збільшенням ступеня окиснення елемента Е основні властивості послаблюються, а кислотні посилюються. Якщо m 0, то гідроксиди ЕО_m(ОН)_n мають винятково кислотні властивості, і зі зростанням m сила кислот зростає.

2.2.1. Основи

За теорією електролітичної дисоціації Арреніуса до основ належать сполуки, які складаються з катіонів (металів, амонію) і гідроксогруп ОН^- , здатних заміщуватись на кислотний залишок, для їх назви ще часто використовують загальний термін гідроксиди: NaOH - гідроксид натрію, NH₄OH- гідроксид амонію, Fe(OH)₂ - гідроксид феруму (II), Fe(OH)₃ - гідроксид феруму (III) і т.д. Основи ділять на розчинні у воді або луги (гідроксиди найбільш активних металів - лужних та лужноземельних) і практично нерозчинні - гідроксиди інших металів.

Носієм основних властивостей у водних розчинах є гідроксильні групи ОН^- , які утворюються в процесі розчинення і електролітичної дисоціації вказаних сполук і зумовлюють мильні на дотик властивості розчину, забарвлення індикаторів і характерні хімічні властивості. Завдяки йонному зв'язку розчинні у воді гідроксиди металів (луги) практично повністю дисоціюють на йони і мають високу хімічну активність. Нерозчинні гідроксиди надсилають луже мало ионів ОН^- у розчин і тому в хімічному відношенні досить інертні.

Всі без винятку основи взаємодіють з кислотами (реакція нейтралізації), внаслідок чого утворюються сіль і вода:

2NaOH + Н₂SiОз = Na₂Si0₃ + 2Н₂О

Cu(OH)₂ + 2НNО₃ = Cu(N0₃)₂ + 2Н₂О

Крім того, луги взаємодіють з оксидами (кислотними і амфотерними):

Ва(ОН)₂ + СО₂ = ВаСО₃ + Н₂О

2КОН+Сr₂О₃ =2КСrО₂ + Н₂О

солями, витискуючи нерозчинні у воді й газоподібні продукти:

2NaOH+CuS0₄=Na₂SO₄+Cu(OH)₂↓

Ba(OH)₂+Na₂SО₄=2NaOH+BaS0₄↓

Ca(OH)₂+2NH₄Cl =СаС1₂+2Н₂0+2NНз↑

Більшість основ, крім гідроксидів лужних металів, при нагріванні розкладаються на відповідний оксид і воду:

2А1(ОН)₃ АІ₂О₃ + ЗН₂О; Са(ОН)₂ СаО + Н₂О

Луги добувають при взаємодії металу або його оксиду з водою, а також з солей шляхом обмінних реакцій з іншими лугами:

2Li +2Н₂О = 2LiOH + Н₂; СаО+Н₂0=Са(ОН)₂

К₂СО₃ +Са(ОН)₂ = 2КОН + СаСО₃

Основи, які мають промислове значення (NaOH, KOH), одержують у великих масштабах електролізом водних розчинів їх солей:

2NaCl+2H₂0 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

катод анод

2.2.2. Амфотерні гідроксиди

Амфотерні гідроксиди – це гідрати амфотерних оксидів. В залежності від умов вони можуть відщеплювати при дисоціації йони H⁺ чи ОН^- і, як і відповідні амфотерні оксиди, взаємодіють з кислотами і лугами. Але записують їх як основи: Zn(OH)₂, AI(OH)₃, Sn(OH)₄. Коли амфотерний гідроксид взаємодіє з кислотою, проявляється його основна функція:

2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂0,

якщо ж до нього додавати луг, проявляється кислотна функція, і метал. що утворив амфотерний гідроксид, входить до складу кислотного залишку:

Сг(ОН)₃ + NaOH = Na[Cr(OH)₄] - у водному розчині,

Cr(OH)₃+NaOH NaCiO₂ +2H₂0 - при нагріванні.

Всі амфотерні гідроксиди металів нерозчинні у воді. Тому добувають їх з відповідних солей, витискуючи лугами. Але розчин лугу треба додавати обережно, невеликими порціями, бо осад гідроксиду, що утворюється, може розчинитися в надлишку лугу:

SnCl₄ + 4NaOH=4NaCl + Sn(OH)₄↓

Sn(OH)₄+ 2NaOH= Na₂[Sn(OH)₆]

При нагріванні амфотерні гідроксиди втрачають воду і перетворюються на відповідні амфотерні оксиди. Ця реакція - необоротна.