Лекция № 3. О с н о в а н и я

Основания – сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металлов и гидроксо-групп, способных замещаться на металл Ме(ОН)_n, n- число гидроксо-групп. По современной номенклатуре их принято называть гидроксидами элементов с указанием степени окисления: NaOH – гидроксид натрия, КОН – гидроксид калия, Сu(OH)₂ – гидроксид меди (II).

Гидроксиды металлов принято делить на две группы: растворимые в воде (образованные щелочными и щелочноземельными металлами) и нерастворимые в воде. Растворимые основания (щелочи) измненяют окраску индикаиорап лакмус-синий, нерастворимые основания не изменяют оераску индикатора. Например, растворимые в воде сильные основания(щелочи) – LiOH - гидроксид лития, нерастворимые в воде слабые основания, например, Fe(OH)₂- гидроксид железа (II).Также, основания классифицируют по кислотности: однокислотные, например, NaOH, двухкислотные, например, Са(ОН)₂, трехкислотные, например, Fe(OH)₃.По степени электролитической диссоциации (a) основания делятся на сильные (NaOH, KOH), слабые (NH₄OH, Cu(OH)₂).

Все основания (гидроксиды металлов) – твердые вещества. Гидроксиды s-металлов бесцветны, гидроксиды многих d-металлов окрашены.

Общим методом получения оснований является реакция обмена, с помощью которой могут быть получены как растворимые, так и нерастворимые основания.

CuSO₄ + 2KOH = Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄

K₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + 2KOH

Щелочи в технике обычно получают электролизом водных растворов хлоридов:

2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + H₂↓+ Сl₂

Щелочи могут быть также получены взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:

2Li + 2H₂O = 2LiOH + H₂

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Общим химическим свойством растворимых и нерастворимых гидроксидов является их способность взаимодействовать с водой – вступать в реакцию нейтрализации.

NaOH + HNO₃= NaNO₃ + H₂O

Mg(OH)₂ + 2HCl = MgCl₂ + 2H₂O

Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами.

2KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O

Щелочи способны взаимодействовать с некоторыми неметаллами (галогенами, белым фосфором, кремнием):

2NaOH + Cl₂ = NaCl + NaOCl + H₂O (на холоде)

6KOH + 3Cl₂ = KClO₃ + KCl + 3H₂O (при нагревании).

3KOH + 4P + 3H₂O = PH₃ + 3KH₂PO₂

2NaOH + Si + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

В отличие от щелочей, нерастворимые основания подвергаются термической дегидратации, например:

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

Гидроксиды некоторых металлов разлагаются при обычной температуре, т.е. являются неустойчивыми, например:

2СuOH = Cu₂O + H₂O

Гидроксиды, в которых d- металлы имеют низкие степени окисления, способны окисляться кислородом воздуха, например:

Mn(OH)₂ +O₂ + 2H₂O = 2Mn(OH)₄

Гидроксиды d- металлы вступают в реакции комплексоообразования:

Сu(OH)₂ + 4NH₃→ Na₂[Cu(NH₃)₄]

Щелочи в отличие от нерастворимых оснований взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами:

2NaOH + Al₂O₃ + 3H₂O = 2K[Al(OH)₄]

2KOH + Zn(OH)₂ = K₂[Zn(OH)₄]

Растворы щелочей вступают в обменные реакции с солями, если в результате химической реакции образуется слабое основание или нерастворимая соль.

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = 2H₂O + BaSO₄↓

2NaOH + CuSO₄ = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

NaOH + NH₄Cl = NaCl + NH₃ + H₂O

Растворы щелочей взаимодействуют с металлами, образующими амфотерные оксиды и гидроксиды.

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Для щелочей характерны качественные реакции, т.е. реакции с помощью которых распознают вещества. Для щелочей это реакции с индикаторами (от лат слова «указатели). Если к раствору щелочи добавить 1-2 капли раствора индикатора, то он изменит свою окраску. Изменение окраски приведено в таблице:

Название индикатора	Окраска индикатора в нейтральной среде	Окраска индикатора в щелочной среде.
Лакмус	Фиолетовая	Синяя
Метиловый оранжевый (метилоранж)	Оранжевая	Желтая
Фенолфталеин	Бесцветная	Малиновая