Физические свойства оснований кратко

Обновлено: 04.07.2024

В строительном деле в качестве скрепляющего компонента используется гашеная известь C a ( O H ) 2 . Для ликвидации засоров в канализационной системе применяется едкий натр NaOH. В качестве электролита в гальванических элементах используется едкое кали KOH. Перечисленные вещества, как и многие другие, в химии относятся к основаниям, в формуле которых содержится металл и гидроксильная группа ОН.

В мире неорганической химии особое место занимают основания — вещества, содержащие в своем составе гидроксогруппы OH, благодаря которым у них появляются определенные характеристики, позволяющие широко применять эти соединения в быту и во многих отраслях промышленности. Растворимые основания называют щелочами. В растворенном виде это едкие мыльные на ощупь вещества.

  • F e ( O H ) 3 — гидроксид железа (III);
  • F e ( O H ) 2 — гидроксид железа (II);
  • C a ( O H ) 2 — гидроксид калия;
  • N a O H — гидроксид натрия и т.п.

Характерным свойством гидроксидов является способность вступать в реакцию с кислотой, в результате чего образуется соль.

В химии основным оксидам соответствуют основания, подобно тому, как кислотным оксидам соответствуют кислоты.

Основание — вещество сложного строения, которое состоит из атома металла и гидроксогрупп ОН (их может быть несколько).

Схематически формулу основания можно выразить так:

где Me — условное обозначение металла;

(OH) — гидроксильные группы, число которых в формуле отражает валентность металла, точнее, — степень его окисления.

Поскольку в воде растворимые гидроксиды практически полностью распадаются на катионы металлов и анионы ОН-, с позиции электролитической диссоциации они являются электролитами.

Шведский физик и химик С. Аррениус в 1887 году представил научному миру единую теорию кислот и оснований, в которой изложил мысли, что при диссоциации кислот образуются положительно заряженные ионы H+, а при диссоциации оснований — отрицательно заряженные гидроскид-ионы OH-.

Классификация

В основе классификации оснований лежит ряд принципов:

  1. В зависимости от степени растворимости. Бывают растворимые и нерастворимые в воде. Растворимые: NaOH, KOH. Нерастворимые: C a ( O H ) 2 , F e ( O H ) 2 .
  2. По кислотности. Классифицировать по этому признаку — значит, опираться на количество гидроксогрупп в формуле основания. Бывают однокислотные основания, содержащие одну группу OH: KOH, NaOH. А содержащее две группы OH называется двухкислотным основанием: M g ( O H ) 2 . Отщепление гидроксогрупп в процессе диссоциации оснований может происходить поэтапно.
  3. Степень диссоциации. По этому признаку основания бывают сильные и слабые. К сильным относятся растворимые и малорастворимые вещества (щелочи), к слабым — нерастворимые соединения, например, C u ( O H ) 2 , F e ( O H ) 2 , а также гидрат аммиака N H 3 · H 2 O , образующийся в водном растворе аммиака. Чем легче происходит отщепление гидроксильной группы, тем более сильным является основание. И наоборот. Сильные основания в водных растворах диссоциируют практически полностью, слабые — в незначительной степени.

2 K O H + H 2 S O 4 → K 2 S O 4 + 2 H 2 O

С кислотами взаимодействуют как растворимые основания (как в примере с гидроксидом калия), так и нерастворимые:

M g O H 2 + 2 H C I → M g C I 2 + H 2 O

Образованием солей заканчиваются не только реакции с кислотами, но и с кислотными оксидами:

2 K O H + S O 3 → K 2 S O 4 + H 2 O

Аналогичным образом происходит реакция с амфотерными оксидами (теми, которые при определенных условиях могут проявлять и кислотные, и основные свойства):

A I 2 O 3 + 2 N a O H т в е р д ы й → 2 n A I O 2 + H 2 O

N a O H т в е р д ы й + A I O H 3 → N a A I O 2 + H 2 O

Так протекает реакция при сплавлении амфотерных оксидов и гидроксидов с твердыми щелочами.

С другой стороны, реакция амфотерных оксидов и гидроксидов со щелочами возможна и в растворе. Тогда уравнение реакции имеет следующий вид:

2 N a O H + A I 2 O 3 + 3 H 2 O → 2 N a A I O H 4

N a O H + A I O H 3 → N a A I O H 4

Гидроксиды могут вступать в химическую реакцию с отдельными металлами, образующими амфотерные соединения, например, с цинком. В уравнении в качестве реагента реакции присутствует вода:

2 N a O H + Z n + 2 H 2 O → N a 2 Z n O H 4 + H 2 ↑

Как видно, реакция заканчивается образованием комплексной соли и выделением газообразного водорода.

Взаимодействие с растворимыми солями протекает только тогда, когда образуются нерастворимые вещества:

2 N a O H + C u O H 2 ↓ + N a 2 S O 4

К химическим свойствам оснований относится разложение на оксиды и воду, причем независимо от того, растворимое оно или нет. Для этого нужно нагревание:

C a O H 2 → C a O + H 2 O

В данную реакцию не вступают только гидроксиды натрия NaOH и калия KOH, которые плавятся без разложения.

Характеристика физических свойств оснований заключается в том, что это твердые вещества, некоторые (щелочи) растворимы в воде. Основания могут иметь различную окраску (гидроксид натрия NaOH — белый, гидроксид меди (II) C u ( O H ) 2 — синий, гидроксид железа (III) F e ( O H ) 3 — бурый). К слабым основаниям относят также раствор аммиака в воде.

Щелочи имеют свойство разъедать ткани и кожу человека (при длительном воздействии). По этой причине работы со щелочами нужно проводить со строгим соблюдением правил химической безопасности, пользоваться средствами индивидуальной защиты и проходить соответствующие инструктажи.

Способы получения

Выбрать метод получения основания можно исходя из его принадлежности к определенной группе (растворимых или нерастворимых веществ). Если это щелочь, ее легко получить в реакции активного металла с водой.

Металл должен относиться к группам щелочных либо щелочноземельных металлов.

По сути это реакция замещения, в которой металл взаимодействует с H 2 O при обычных условиях. Классическим примером является уравнение реакции натрия с водой:

2 N a - 2 H 2 O → 2 N a O H + H 2 ↑

Еще одним способом получения основных гидроксидов является реакция основного оксида с водой. Оксид щелочного или щелочноземельного металла, вступает в реакцию с водой (реакция протекает, если образующийся гидроксид растворим). Происходит реакция соединения, например,

L i 2 O + H 2 O → 2 L i O H

C a O + H 2 O → C a O H 2

В отличие от гидроксида кальция, который именно таким образом получают в промышленных целях, гидроксиды натрия и калия получают электролитическим путем. Пропуская постоянный электрический ток через раствор NaCl, можно получить гидроксид натрия в результате протекания следующей реакции:

2 N a C I + 2 H 2 O → 2 N a O H + H 2 ↑ + C I 2 ↑

В ходе трудовой деятельности часто возникает необходимость получения нерастворимых гидроксидов. В частности гидроксид меди (II) получают, прибавляя к раствору его соли раствор щелочи. При этом происходит реакция, которая в химии называется реакцией обмена:

C u C I 2 + 2 K O H → C u O H 2 ↓ + 2 K C I

Таким же образом получают гидроксид железа (II):

F e C I 2 + 2 N a O H → F e O H 2 ↓ + 2 N a C I

И тот, и другой гидроксид — нерастворимое твердое вещество, выпадающее в ходе реакции в осадок.

При обычных условиях основания (гидроксиды металлов) являются твёрдыми кристаллическими веществами. Они нелетучи и не имеют запаха.

По растворимости в воде эти соединения делят на две группы: щёлочи и практически нерастворимые основания . В свою очередь щёлочи делят на хорошо растворимые в воде и малорастворимые основания.

Общеустановленных чётких границ между хорошо-, малорастворимыми и практически нерастворимыми в воде веществами не существует, поэтому справочные данные, взятые из разных источников, могут несколько отличаться друг от друга. Приведём сведения о растворимости щелочей, которых мы будем придерживаться.


О чем эта статья:

Основания (гидроксиды) — это сложные вещества, которые состоят из катиона металла и гидроксильной группы (OH).

Общая формула оснований: Me(OH)n, где Me — химический символ металла, n — индекс, который зависит от степени окисления металла.

Примеры оснований: NaOH, Ba(OH)2, Fe(OH)2.

Названия оснований

Названия гидроксидов строятся по систематической номенклатуре следующим образом:

Указываем название второго химического элемента в родительном падеже.

Если второй элемент имеет переменную валентность, то указываем валентность элемента в этом соединении в скобках римской цифрой.

Примеры названий оснований:

Ni(OH)2 — гидроксид никеля (II);

Al(OH)3 — гидроксид алюминия.

У некоторых оснований существуют и тривиальные названия. Собрали их в таблице.

Тривиальные названия некоторых оснований

Классификация оснований

По растворимости в воде

В зависимости от растворимости в воде выделяют:

щелочи. Эти основания растворимы в воде: NaOH, KOH, Ba(OH)2 и другие. Ca(OH)2, хотя малорастворим, тоже относится к щелочам из-за своей едкости;

нерастворимые основания. К таким основаниям относятся Fe(OH)2, Cu(OH)2 и другие;

амфотерные гидроксиды. К амфотерным относятся те основания, которые образованы металлами со степенью окисления +3 или +4. Эти основания отличаются тем, что проявляют как основные свойства, так и кислотные.

Также есть основания, которые относятся к амфотерным, но образованы металлом с иной степенью окисления: Zn(OH)2, Pb(OH)2, Sn(OH)2, Be(OH)2.

Напомним, что растворимость мы проверяем по таблице растворимости кислот и оснований в воде.

По числу гидроксогрупп

В зависимости от количества гидроксильных групп, способных замещаться на кислотный остаток, выделяют следующие виды оснований:

однокислотные: KOH, NaOH;

Физические свойства оснований

Основания при обычных условиях — это твердые кристаллические вещества без запаха, нелетучие, чаще всего белого цвета. В таблице приведены основания, которые имеют иную окраску.

Гидроксид лития LiOH

Гидроксид магния Mg(OH)2

Гидроксид кальция Ca(OH)2

Химические свойства оснований

Растворы щелочей изменяют окраску индикатора

Гидроксид-ионы, которые содержатся в растворе щелочи, взаимодействуют с индикатором, образуя новые соединения. Признак реакции — окраска раствора.

Взаимодействие с кислотными оксидами

Щелочи вступают в реакцию с любыми кислотными оксидами. Нерастворимые основания взаимодействуют только с кислотными оксидами, которые соответствуют сильным кислотам.

Кислотный оксид + основание = соль + вода

Взаимодействие с кислотами

Щелочи вступают в реакцию со всеми кислотами. Нерастворимые основания могут взаимодействовать только с сильными кислотами.

Основание + кислота = соль + вода

Взаимодействие основания с кислотой называют реакцией нейтрализации — это частный случай реакции обмена.

Взаимодействие с солями

Основания взаимодействуют с растворимыми солями по обменному механизму. В результате такой реакции должен выделиться осадок или газ (CO2, SO2, NH3).

Основание + соль = другое основание + другая соль

Термическое разложение

При нагревании нерастворимые основания разлагаются на соответствующий оксид (степень окисления металла остается неизменной) и воду.

Нерастворимое основание оксид металла + вода

Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочами

Продукты реакции зависят от условий ее проведения.

При сплавлении двух оснований:

Амфотерный гидроксид (тв) + щелочь (тв) = средняя соль + вода

Если реакция проводится в растворе:

Амфотерный гидроксид (р-р) + щелочь (р-р) = комплексная соль

Получение оснований

Взаимодействие металла с водой

Активные металлы (металлы групп IA и IIA, кроме Be и Mg) активно взаимодействуют с водой при обычных условиях с образованием щелочей.

Нерастворимые основания данным способом получить невозможно, за исключением Mg(OH)2.

Металл + вода = гидроксид металла + водород

Гидроксид магния можно получить данным способом, но только при нагревании:

Взаимодействие оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой

Этим способом получают только растворимые в воде основания.

Оксид металла + вода = щелочь

Электролиз

Гидроксид натрия и калия в промышленности получают с помощью электролиза — через раствор хлорида калия проводят постоянный электрический ток:

Электролиз хлорида натрия протекает по аналогичной схеме.

Получение нерастворимых оснований при взаимодействии соли со щелочью

Растворимая соль + щелочь = нерастворимое основание + другая соль

Вопросы для самопроверки

Вспомните определение оснований и приведите 2 примера этих веществ.

Какие виды оснований существуют? Чем они отличаются?

К какому виду оснований относится Zn(OH)2?

Взаимодействуют ли основания с основными оксидами? Приведите примеры веществ, с которыми основания вступают в реакцию.

Можно ли получить гидроксид алюминия с помощью взаимодействия алюминия с водой?

Основания и другие темы по химии изучать интереснее, когда понимаешь, как применять знания в реальной жизни. На онлайн-курсах по химии в Skysmart преподаватели приводят яркие примеры: от процессов в природе до использования химических реакций в промышленности. Приходите учиться — вводный урок бесплатный!


Один из классов сложных неорганических веществ – основания. Это соединения, включающие атомы металла и гидроксильную группу, которая может отщепляться при взаимодействии с другими веществами.

Строение

Основания могут содержать одну или несколько гидроксо-групп. Общая формула оснований – Ме(ОН)х. Атом металла всегда один, а количество гидроксильных групп зависит от валентности металла. При этом валентность группы ОН всегда I. Например, в соединении NaOH валентность натрия равна I, следовательно, присутствует одна гидроксильная группа. В основании Mg(OH)2 валентность магния – II, Al(OH)3 валентность алюминия – III.

Количество гидроксильных групп может меняться в соединениях с металлами с переменной валентностью. Например, Fe(OH)2 и Fe(OH)3. В таких случаях валентность указывается в скобках после названия – гидроксид железа (II), гидроксид железа (III).

Физические свойства

Характеристика и активность основания зависит от металла. Большинство оснований – твёрдые вещества белого цвета без запаха. Однако некоторые металлы придают веществу характерную окраску. Например, CuOH имеет жёлтый цвет, Ni(OH)2 – светло-зелёный, Fe(OH)3 – красно-коричневый.

Щёлочи в твёрдом состоянии

Рис. 1. Щёлочи в твёрдом состоянии.

Основания классифицируются по двум признакам:

  • по количеству групп ОН – однокислотные и многокислотные;
  • по растворимости в воде – щёлочи (растворимые) и нерастворимые.

Щёлочи образуются щелочными металлами – литием (Li), натрием (Na), калием (K), рубидием (Rb) и цезием (Cs).

Кроме того, к активным металлам, образующим щёлочи, относят щелочноземельные металлы – кальций (Ca), стронций (Sr) и барий (Ba). Эти элементы образуют следующие основания:

Все остальные основания, например, Mg(OH)2, Cu(OH)2, Al(OH)3, относятся к нерастворимым.

По-другому щёлочи называются сильными основаниями, а нерастворимые – слабыми основаниями. При электролитической диссоциации щёлочи быстро отдают гидроксильную группу и быстрее вступают в реакцию с другими веществами. Нерастворимые или слабые основания менее активные, т.к. не отдают гидроксильную группу.

Классификация оснований

Рис. 2. Классификация оснований.

Особое место в систематизации неорганических веществ занимают амфотерные гидроксиды. Они взаимодействуют и с кислотами, и с основаниями, т.е. в зависимости от условий ведут себя как щёлочь или как кислота. К ним относятся Zn(OH)2, Al(OH)3, Pb(OH)2, Cr(OH)3, Be(OH)2 и другие основания.

Получение

Основания получают различными способами. Самый простой – взаимодействие металла с водой:

Щёлочи получают в результате взаимодействия оксида с водой:

Нерастворимые основания получаются в результате взаимодействия щелочей с солями:

Химические свойства

Основные химические свойства оснований описаны в таблице.

Реакции

Что образуется

Примеры

Соль и вода. Нерастворимые основания взаимодействуют только с растворимыми кислотами

Разложение при высокой температуре

Оксид металла и вода

С кислотными оксидами (реагируют щёлочи)

С неметаллами (вступают щёлочи)

Обмена с солями

Гидроксид и соль

Щелочей с некоторыми металлами

Сложная соль и водород

С помощью индикатора проводится тест на определение класса основания. При взаимодействии с основанием лакмус становится синим, фенолфталеин – малиновым, метилоранж – жёлтым.

Реакция индикаторов на основания

Рис. 3. Реакция индикаторов на основания.

Что мы узнали?

Из урока 8 класса химии узнали об особенностях, классификации и взаимодействии оснований с другими веществами. Основания – сложные вещества, состоящие из металла и гидроксильной группы ОН. Они делятся на растворимые или щёлочи и нерастворимые. Щёлочи – более агрессивные основания, быстро реагирующие с другими веществами. Основания получают при взаимодействии металла или оксида металла с водой, а также в результате реакции соли и щёлочи. Основания реагируют с кислотами, оксидами, солями, металлами и неметаллами, а также разлагаются при высокой температуре.

Читайте также: