القواعد (هيدروكسيدات) – مواد معقدةالتي تحتوي جزيئاتها على مجموعة هيدروكسي OH واحدة أو أكثر. في أغلب الأحيان، تتكون القواعد من ذرة فلز ومجموعة OH. على سبيل المثال، NaOH هو هيدروكسيد الصوديوم، Ca(OH) 2 هو هيدروكسيد الكالسيوم، وما إلى ذلك.
هناك قاعدة - هيدروكسيد الأمونيوم، حيث لا ترتبط مجموعة الهيدروكسي بالمعدن، ولكن بأيون NH 4 + (كاتيون الأمونيوم). يتكون هيدروكسيد الأمونيوم عندما تذوب الأمونيا في الماء (تفاعل إضافة الماء إلى الأمونيا):
NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (هيدروكسيد الأمونيوم).
تكافؤ مجموعة الهيدروكسي هو 1. يعتمد عدد مجموعات الهيدروكسيل في الجزيء الأساسي على تكافؤ المعدن ويساوي ذلك. على سبيل المثال، NaOH، LiOH، Al (OH) 3، Ca(OH) 2، Fe(OH) 3، إلخ.
كل الأسباب - المواد الصلبةالذين لديهم ألوان مختلفة. بعض القواعد شديدة الذوبان في الماء (NaOH، KOH، إلخ). ومع ذلك، فإن معظمها غير قابل للذوبان في الماء.
تسمى القواعد القابلة للذوبان في الماء القلويات.المحاليل القلوية "صابونية" وزلقة عند اللمس وهي شديدة الكاوية. القلويات تشمل هيدروكسيدات القلويات و المعادن الأرضية القلوية(KOH، LiOH، RbOH، NaOH، CsOH، Ca(OH) 2، Sr(OH) 2، Ba(OH) 2، إلخ). والباقي غير قابل للذوبان.
قواعد غير قابلة للذوبان- هذه هي هيدروكسيدات مذبذبة، والتي تعمل كقواعد عند التفاعل مع الأحماض، وتتصرف مثل الأحماض مع القلويات.
القواعد المختلفة لها قدرات مختلفة على إزالة مجموعات الهيدروكسي، لذلك يتم تقسيمها إلى قوية و أسباب ضعيفة.
القواعد القوية في المحاليل المائية تتخلى بسهولة عن مجموعات الهيدروكسي الخاصة بها، لكن القواعد الضعيفة لا تفعل ذلك.
الخواص الكيميائية للقواعد
تتميز الخواص الكيميائية للقواعد بعلاقتها بالأحماض وأنهيدريدات الأحماض والأملاح.
1. العمل على المؤشرات. يتغير لون المؤشرات حسب التفاعل مع مختلف مواد كيميائية. في حلول محايدة- لديهم لون واحد، في المحاليل الحمضية - آخر. عند التفاعل مع القواعد، فإنها تغير لونها: يتحول مؤشر الميثيل البرتقالي أصفر، مؤشر عباد الشمس - في لون ازرقويتحول الفينول فثالين إلى اللون الفوشيا.
2. تتفاعل مع أكاسيد الأحماض معتكوين الملح والماء:
2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.
3. التفاعل مع الأحماض،تشكيل الملح والماء. يسمى تفاعل القاعدة مع الحمض بتفاعل التعادل، لأنه بعد اكتماله يصبح الوسط متعادلاً:
2KOH + H2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.
4. يتفاعل مع الأملاحتشكيل ملح وقاعدة جديدة:
2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na2SO4.
5. عند تسخينها، يمكن أن تتحلل إلى الماء والأكسيد الرئيسي:
Cu(OH) 2 = CuO + H2O.
لا تزال لديك أسئلة؟ هل تريد معرفة المزيد عن الأسس؟
للحصول على مساعدة من المعلم -.
الدرس الأول مجاني!
blog.site، عند نسخ المادة كليًا أو جزئيًا، يلزم وجود رابط للمصدر الأصلي.
قبل مناقشة الخواص الكيميائية للقواعد و هيدروكسيدات مذبذبة، دعونا نحدد بوضوح ما هو؟
1) القواعد أو الهيدروكسيدات الأساسية تشمل هيدروكسيدات فلزية في حالة الأكسدة +1 أو +2، أي. تتم كتابة صيغها إما MeOH أو Me(OH) 2. ومع ذلك، هناك استثناءات. وبالتالي، فإن هيدروكسيدات Zn(OH) 2، Be(OH) 2، Pb(OH) 2، Sn(OH) 2 ليست قواعد.
2) تشمل الهيدروكسيدات المذبذبة هيدروكسيدات فلز في حالة الأكسدة +3، +4، وكذلك، كاستثناءات، هيدروكسيدات Zn(OH) 2، Be(OH) 2، Pb(OH) 2، Sn(OH) 2. هيدروكسيدات المعادن في حالة الأكسدة +4، في مهام امتحان الدولة الموحدةلا تحدث، لذلك لن يتم النظر فيها.
الخواص الكيميائية للقواعد
وتنقسم جميع الأسباب إلى:
دعونا نتذكر أن البريليوم والمغنيسيوم ليسا معادن ترابية قلوية.
بالإضافة إلى أن القلويات قابلة للذوبان في الماء، فإنها تتفكك أيضًا بشكل جيد جدًا في المحاليل المائية، بينما قواعد غير قابلة للذوبانلديهم درجة منخفضة من التفكك.
وهذا الاختلاف في الذوبان والقدرة على الانفصال بين القلويات والهيدروكسيدات غير القابلة للذوبان يؤدي بدوره إلى اختلافات ملحوظة في خواصها الكيميائية. لذلك، على وجه الخصوص، القلويات هي أكثر كيميائيا المركبات النشطةوغالباً ما تكون قادرة على الدخول في تفاعلات لا تدخل فيها القواعد غير القابلة للذوبان.
تفاعل القواعد مع الأحماض
تتفاعل القلويات مع جميع الأحماض، حتى الضعيفة منها وغير القابلة للذوبان. على سبيل المثال:
تتفاعل القواعد غير القابلة للذوبان مع الجميع تقريبًا الأحماض القابلة للذوبانلا تتفاعل مع حمض السيليك غير القابل للذوبان:
وتجدر الإشارة إلى أن كلا من القواعد القوية والضعيفة مع صيغة عامةيمكن للنوع Me(OH) 2 تكوين أملاح قاعدية مع نقص الحمض، على سبيل المثال:
التفاعل مع أكاسيد الأحماض
تتفاعل القلويات مع جميع الأكاسيد الحمضية لتشكل الأملاح وغالباً الماء:
القواعد غير القابلة للذوبان قادرة على التفاعل مع جميع أكاسيد الأحماض الأعلى المقابلة للأحماض المستقرة، على سبيل المثال، P 2 O 5، SO 3، N 2 O 5، لتكوين أملاح متوسطة:
تتفاعل القواعد غير القابلة للذوبان من النوع Me(OH)2 في وجود الماء مع ثاني أكسيد الكربون حصراً لتكوين أملاح قاعدية. على سبيل المثال:
Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O
مع ثاني أكسيد السيليكون، بسبب خموله الاستثنائي، فقط أكثر أسباب قوية- القلويات. وفي هذه الحالة تتشكل الأملاح الطبيعية. لا يحدث التفاعل مع قواعد غير قابلة للذوبان. على سبيل المثال:
تفاعل القواعد مع أكاسيد وهيدروكسيدات مذبذبة
تتفاعل جميع القلويات مع الأكاسيد والهيدروكسيدات المذبذبة. إذا تم التفاعل عن طريق دمج أكسيد أو هيدروكسيد مذبذب مع مادة قلوية صلبة، فإن هذا التفاعل يؤدي إلى تكوين أملاح خالية من الهيدروجين:
إذا تم استخدام المحاليل المائية للقلويات، يتم تشكيل أملاح الهيدروكسيو المعقدة:
في حالة الألومنيوم، تحت تأثير فائض من القلويات المركزة، بدلا من ملح Na، يتم تشكيل ملح Na 3:
تفاعل القواعد مع الأملاح
تتفاعل أي قاعدة مع أي ملح فقط في حالة استيفاء شرطين في وقت واحد:
1) قابلية ذوبان المركبات البادئة؛
2) وجود راسب أو غاز بين نواتج التفاعل
على سبيل المثال:
الاستقرار الحراري للركائز
جميع القلويات، باستثناء Ca(OH) 2، مقاومة للحرارة والذوبان دون تحلل.
جميع القواعد غير القابلة للذوبان، وكذلك الكالسيوم (OH) 2 القابل للذوبان بشكل طفيف، تتحلل عند تسخينها. معظم حرارةتحلل هيدروكسيد الكالسيوم – حوالي 1000 درجة مئوية:
هيدروكسيدات غير قابلة للذوبان لديها أكثر من ذلك بكثير درجات الحرارة المنخفضةتقسيم. على سبيل المثال، يتحلل هيدروكسيد النحاس (II) بالفعل عند درجات حرارة أعلى من 70 درجة مئوية:
الخواص الكيميائية للهيدروكسيدات الأمفوتيرية
تفاعل هيدروكسيدات مذبذبة مع الأحماض
تتفاعل مع هيدروكسيدات مذبذبة أحماض قوية:
هيدروكسيدات فلز مذبذبة في حالة الأكسدة +3، أي. النوع Me(OH) 3، لا يتفاعل مع الأحماض مثل H 2 S و H 2 SO 3 و H 2 CO 3 نظرًا لأن الأملاح التي يمكن أن تتكون نتيجة مثل هذه التفاعلات تخضع لتحلل مائي لا رجعة فيه هيدروكسيد الأمفوتريك الأصلي والحمض المقابل:
تفاعل هيدروكسيدات مذبذبة مع أكاسيد الحمض
تتفاعل مع هيدروكسيدات مذبذبة أكاسيد أعلىوالتي تتوافق مع الأحماض المستقرة (SO 3، P 2 O 5، N 2 O 5):
هيدروكسيدات فلز مذبذبة في حالة الأكسدة +3، أي. النوع Me(OH) 3، لا يتفاعل مع الأكاسيد الحمضية SO 2 و CO 2.
تفاعل هيدروكسيدات مذبذبة مع القواعد
من القواعد، هيدروكسيدات مذبذبة تتفاعل فقط مع القلويات. في هذه الحالة، إذا تم استخدام محلول مائي من القلويات، يتم تشكيل أملاح الهيدروكسيو المعقدة:
وعندما يتم دمج هيدروكسيدات مذبذبة مع القلويات الصلبة، يتم الحصول على نظائرها اللامائية:
تفاعل هيدروكسيدات مذبذبة مع أكاسيد أساسية
تتفاعل الهيدروكسيدات المذبذبة عند دمجها مع أكاسيد الفلزات القلوية والفلزات الأرضية القلوية:
التحلل الحراري للهيدروكسيدات الأمفوتيرية
جميع هيدروكسيدات مذبذبة غير قابلة للذوبان في الماء، مثل أي هيدروكسيدات غير قابلة للذوبانتتحلل عند تسخينها إلى الأكسيد المقابل والماء.
أسباب – مواد معقدة تتكون من كاتيون معدني Me + (أو كاتيون يشبه المعدن، على سبيل المثال، أيون الأمونيوم NH 4 +) وأنيون هيدروكسيد OH -.
وتقسم القواعد حسب قابليتها للذوبان في الماء إلى: قابل للذوبان (القلويات) و قواعد غير قابلة للذوبان . يوجد ايضا أسس غير مستقرة، والتي تتحلل تلقائيا.
الحصول على أسباب
1. التفاعل أكاسيد أساسيةمع الماء. وفي الوقت نفسه، يتفاعلون مع الماء الظروف العاديةفقط تلك الأكاسيد التي تتوافق مع قاعدة قابلة للذوبان (القلويات).أولئك. بهذه الطريقة يمكنك الحصول فقط القلويات:
أكسيد أساسي + ماء = قاعدة
على سبيل المثال , أكسيد الصوديومأشكال في الماء هيدروكسيد الصوديوم(هيدروكسيد الصوديوم):
نا 2 O + H 2 O → 2NaOH
في نفس الوقت عنه أكسيد النحاس (II).مع ماء لا يتفاعل:
CuO + H2O ≠
2. تفاعل المعادن مع الماء. حيث تتفاعل مع الماءفي ظل ظروف طبيعيةالمعادن القلوية فقط(الليثيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، الروبيديوم، السيزيوم)والكالسيوم والسترونتيوم والباريوم.في هذه الحالة، يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال، الهيدروجين هو العامل المؤكسد، والمعدن هو عامل الاختزال.
فلز + ماء = قلوي + هيدروجين
على سبيل المثال, البوتاسيوميتفاعل مع ماء عاصف جدا :
2K 0 + 2H 2 + O → 2K + OH + H 2 0
3. التحليل الكهربائي لمحاليل بعض أملاح الفلزات القلوية. كقاعدة عامة، للحصول على القلويات، يتم إجراء التحليل الكهربائي محاليل الأملاح المتكونة من فلزات قلوية أو قلوية ترابية وأحماض خالية من الأكسجين (باستثناء حمض الهيدروفلوريك) - الكلوريدات والبروميدات والكبريتيدات وما إلى ذلك. تمت مناقشة هذه المشكلة بمزيد من التفصيل في المقالة .
على سبيل المثال , التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم:
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
4. تتشكل القواعد من تفاعل القلويات الأخرى مع الأملاح. في هذه الحالة، يتفاعلون فقط المواد القابلة للذوبانويجب أن تتشكل المنتجات ملح غير قابل للذوبانأو قاعدة غير قابلة للذوبان:
أو
قلوي + ملح 1 = ملح 2 ↓ + قلوي
على سبيل المثال: يتفاعل كربونات البوتاسيوم في المحلول مع هيدروكسيد الكالسيوم:
K 2 CO 3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + 2KOH
على سبيل المثال: يتفاعل كلوريد النحاس الثنائي في المحلول مع هيدروكسيد الصوديوم. في هذه الحالة يسقط راسب هيدروكسيد النحاس الثنائي (II) الأزرق:
CuCl 2 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl
الخصائص الكيميائية ليست كذلك قواعد قابلة للذوبان
1. تتفاعل القواعد غير القابلة للذوبان مع الأحماض القوية وأكاسيدها (وبعض الأحماض المتوسطة). في هذه الحالة، الملح والماء.
قاعدة غير قابلة للذوبان + حمض = ملح + ماء
قاعدة غير قابلة للذوبان + أكسيد الحمض = ملح + ماء
على سبيل المثال ,يتفاعل هيدروكسيد النحاس الثنائي مع مادة قوية حامض الهيدروكلوريك:
Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H2O
في هذه الحالة، لا يتفاعل هيدروكسيد النحاس (II) مع أكسيد الحمض ضعيف حمض الكربونيك- ثاني أكسيد الكربون:
النحاس (OH) 2 + CO 2 ≠
2. تتحلل القواعد غير القابلة للذوبان عند تسخينها إلى أكسيد وماء.
على سبيل المثال, يتحلل هيدروكسيد الحديد (III) إلى أكسيد الحديد (III) والماء عند تسخينه:
2Fe(OH) 3 = الحديد 2 O 3 + 3H 2 O
3. القواعد غير القابلة للذوبان لا تتفاعلمع أكاسيد وهيدروكسيدات مذبذبة.
قاعدة غير قابلة للذوبان + أكسيد مذبذب ≠
قاعدة غير قابلة للذوبان + هيدروكسيد مذبذب ≠
4. بعض القواعد غير القابلة للذوبان يمكن أن تكون بمثابةتقليل الوكلاء. عوامل الاختزال هي قواعد مكونة من معادن مع الحد الأدنىأو حالة الأكسدة المتوسطة، والتي يمكن أن تزيد من حالة الأكسدة (هيدروكسيد الحديد (II)، هيدروكسيد الكروم (II)، وما إلى ذلك).
على سبيل المثال ، يمكن أكسدة هيدروكسيد الحديد (II) مع الأكسجين الجوي في وجود الماء إلى هيدروكسيد الحديد (III):
4Fe +2 (OH) 2 + O 2 0 + 2H 2 O → 4Fe +3 (O -2 H) 3
الخواص الكيميائية للقلويات
1. القلويات تتفاعل مع أي الأحماض - القوية والضعيفة . في هذه الحالة، يتم تشكيل الملح المتوسط والماء. وتسمى ردود الفعل هذه تفاعلات التعادل. التعليم ممكن أيضا ملح حامض، إذا كان الحمض متعدد القاعدة، عند نسبة معينة من الكواشف، أو في حمض زائد. في القلويات الزائدةيتم تشكيل الملح والماء المتوسط:
القلويات (الزائدة) + الحمض = ملح متوسط + ماء
قلوي + حمض متعدد القاعدة (زائد) = ملح حمض + ماء
على سبيل المثال , عند تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الفوسفوريك التريباسيك، يمكن أن يشكل ثلاثة أنواع من الأملاح: فوسفات ثنائي الهيدروجين, الفوسفاتأو الهيدروفوسفات.
في هذه الحالة، يتشكل فوسفات ثنائي الهيدروجين مع زيادة الحمض، أو عندما تكون النسبة المولية (نسبة كميات المواد) للكواشف 1:1.
NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O
عندما تكون النسبة المولية للقلويات والحمض 2:1، تتشكل الهيدروفوسفات:
2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O
في حالة وجود فائض من القلويات، أو عندما تكون النسبة المولية للقلويات إلى الحمض 3:1، يتكون فوسفات فلز قلوي.
3NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + 3H2O
2. تتفاعل القلويات معأكاسيد وهيدروكسيدات مذبذبة. حيث تتشكل الأملاح العادية في الذوبان ، أ في الحل - الأملاح المعقدة .
قلوي (منصهر) + أكسيد مذبذب = ملح متوسط + ماء
قلوي (منصهر) + هيدروكسيد مذبذب = ملح متوسط + ماء
قلوي (محلول) + أكسيد مذبذب = ملح معقد
قلوي (محلول) + هيدروكسيد مذبذب = ملح معقد
على سبيل المثال , عندما يتفاعل هيدروكسيد الألومنيوم مع هيدروكسيد الصوديوم في الذوبان يتم تشكيل ألومينات الصوديوم. ويتشكل هيدروكسيد أكثر حمضية بقايا حمض:
NaOH + Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O
أ في الحل يتكون ملح معقد:
هيدروكسيد الصوديوم + آل (OH) 3 = نا
يرجى ملاحظة كيفية تكوين تركيبة الملح المعقدة:أولاً نختار الذرة المركزية (إلىكقاعدة عامة، هو معدن هيدروكسيد مذبذب).ثم نضيف إليه بروابط- في حالتنا هذه أيونات الهيدروكسيد. عادة ما يكون عدد الروابط أكبر مرتين من حالة أكسدة الذرة المركزية. لكن مجمع الألومنيوم هو الاستثناء؛ فغالبًا ما يكون عدد الروابط فيه 4. ونضع الجزء الناتج بين قوسين مربعين - وهو أيون معقد. نحدد شحنتها ونضيف العدد المطلوب من الكاتيونات أو الأنيونات من الخارج.
3. تتفاعل القلويات مع الأكاسيد الحمضية. وفي الوقت نفسه، التعليم ممكن حامِضأو ملح متوسط، اعتمادا على النسبة المولية للقلويات وأكسيد الحمض. في فائض القلويات يتكون ملح متوسط، وفي فائض الأكسيد الحمضي يتكون ملح حمضي:
القلويات (الزائدة) + أكسيد الحمض = ملح متوسط + ماء
أو:
القلويات + أكسيد الحمض (الزائد) = ملح حمضي
على سبيل المثال , عند التفاعل هيدروكسيد الصوديوم الزائدمع ثاني أكسيد الكربون تتشكل كربونات الصوديوم والماء:
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
وعند التفاعل إفراط ثاني أكسيد الكربون مع هيدروكسيد الصوديوم يتكون بيكربونات الصوديوم فقط:
2NaOH + CO 2 = NaHCO 3
4. تتفاعل القلويات مع الأملاح. تتفاعل القلويات فقط مع الأملاح الذائبةفي الحل، بشرط تتشكل الغازات أو الرواسب في الطعام . تتم مثل هذه التفاعلات وفقًا للآلية التبادل الأيوني.
القلويات + الملح الذائب = الملح + الهيدروكسيد المقابل
تتفاعل القلويات مع محاليل الأملاح المعدنية التي تتوافق مع هيدروكسيدات غير قابلة للذوبان أو غير مستقرة.
على سبيل المثاليتفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع كبريتات النحاس في المحلول:
Cu 2+ SO 4 2- + 2Na + OH - = Cu 2+ (OH) 2 - ↓ + Na 2 + SO 4 2-
أيضًا تتفاعل القلويات مع محاليل أملاح الأمونيوم.
على سبيل المثال , يتفاعل هيدروكسيد البوتاسيوم مع محلول نترات الأمونيوم:
NH 4 + NO 3 - + K + OH - = K + NO 3 - + NH 3 + H 2 O
! عندما تتفاعل أملاح الفلزات المذبذبة مع القلويات الزائدة يتكون ملح معقد!
دعونا ننظر إلى هذه المسألة بمزيد من التفصيل. إذا الملح تشكلت بواسطة المعدن، والذي يتوافق مع هيدروكسيد مذبذب , يتفاعل مع عدم كمية كبيرةالقلويات، ثم يحدث تفاعل التبادل المعتاد، ويحدث راسبهيدروكسيد هذا المعدن .
على سبيل المثال , يتفاعل كبريتات الزنك الزائدة في المحلول مع هيدروكسيد البوتاسيوم:
ZnSO 4 + 2KOH = Zn(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4
ومع ذلك، في هذا التفاعل لا يتم تشكيل القاعدة، ولكن هيدروكسيد مفوتيري. و كما سبق أن أشرنا أعلاه، تذوب الهيدروكسيدات المذبذبة في القلويات الزائدة لتكوين أملاح معقدة . ت وهكذا، عندما تتفاعل كبريتات الزنك مع محلول قلوي زائديتكون أملاح معقدة، ولا يوجد راسب:
ZnSO 4 + 4KOH = K 2 + K 2 SO 4
وهكذا نحصل على مخططين لتفاعل الأملاح المعدنية، التي تتوافق مع هيدروكسيدات مذبذبة، مع القلويات:
ملح فلز مذبذب (زائد) + قلوي = هيدروكسيد مذبذب↓ + ملح
amph.ملح معدني + قلوي (زائد) = ملح مركب + ملح
5. تتفاعل القلويات مع الأملاح الحمضية.وفي هذه الحالة تتشكل أملاح متوسطة أو أملاح أقل حمضية.
ملح حامض + قلوي = ملح متوسط + ماء
على سبيل المثال , يتفاعل هيدروكبريتيت البوتاسيوم مع هيدروكسيد البوتاسيوم لتكوين كبريتيت البوتاسيوم والماء:
KHSO 3 + KOH = K 2 SO 3 + H 2 O
ملكيات أملاح حمضيةمن السهل جدًا تحديد ذلك عن طريق تقسيم الملح الحمضي عقليًا إلى مادتين - الحمض والملح. على سبيل المثال، نقوم بتكسير بيكربونات الصوديوم NaHCO 3 إلى حمض اليوليك H 2 CO 3 وكربونات الصوديوم Na 2 CO 3. يتم تحديد خصائص البيكربونات إلى حد كبير من خلال خصائص حمض الكربونيك وخصائص كربونات الصوديوم.
6. تتفاعل القلويات مع المعادن في المحلول وتذوب. في هذه الحالة، يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال، ويتشكل في المحلول ملح معقدو هيدروجين، في الذوبان - ملح متوسطو هيدروجين.
ملحوظة! فقط تلك المعادن التي يحتوي أكسيدها على الحد الأدنى درجة ايجابيةأكسدة المعادن مذبذبة!
على سبيل المثال , حديدلا يتفاعل مع المحاليل القلوية، وأكسيد الحديد (II) هو القاعدة. أ الألومنيوميذوب في المحاليل القلوية المائية ويكون أكسيد الألومنيوم مذبذبا:
2Al + 2NaOH + 6H2 + O = 2Na + 3H2 0
7. القلويات تتفاعل مع غير المعادن. في هذه الحالة، تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال. عادة، اللافلزات غير متناسبة في القلويات. لا يتفاعلونمع القلويات الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والكربون و الغازات الخاملة(الهيليوم، النيون، الأرجون، الخ):
هيدروكسيد الصوديوم +O2 ≠
هيدروكسيد الصوديوم + N 2 ≠
هيدروكسيد الصوديوم +C ≠
الكبريت، الكلور، البروم، اليود، الفوسفوروغيرها من غير المعادن غير متناسبفي القلويات (أي أنها تتأكسد ذاتيًا وتستعيد نفسها ذاتيًا).
على سبيل المثال، الكلورعند التفاعل مع الغسول البارديذهب إلى حالات الأكسدة -1 و +1:
2NaOH +Cl 2 0 = NaCl - + NaOCl + + H2O
الكلورعند التفاعل مع الغسول الساخنيذهب إلى حالات الأكسدة -1 و +5:
6NaOH +Cl 2 0 = 5NaCl - + NaCl +5 O 3 + 3H 2 O
السيليكونتتأكسد بالقلويات إلى حالة الأكسدة +4.
على سبيل المثال، في الحل:
2NaOH + Si 0 + H 2 + O= NaCl - + Na 2 Si +4 O 3 + 2H 2 0
الفلور يؤكسد القلويات:
2F 2 0 + 4NaO -2 H = O 2 0 + 4NaF - + 2H 2 O
يمكنك قراءة المزيد عن ردود الفعل هذه في المقالة.
8. القلويات لا تتحلل عند تسخينها.
الاستثناء هو هيدروكسيد الليثيوم:
2LiOH = Li 2 O + H 2 O
2. القواعد
أسباب – هذه مواد معقدة تتكون من ذرات معدنية ومجموعة هيدروكسيل واحدة أو أكثر (OH -).
من الناحية النظرية التفكك الكهربائيهذه هي الشوارد (المواد التي موصلة محاليلها أو ذوبانها كهرباء) ، ينفصل في المحاليل المائية إلى كاتيونات وأنيونات معدنية من أيونات الهيدروكسيد فقط OH - .
تسمى القواعد القابلة للذوبان في الماء القلويات. وتشمل هذه القواعد التي تتكون من معادن المجموعة الأولى من المجموعة الفرعية الرئيسية (ليوه, هيدروكسيد الصوديوموغيرها) والمعادن الأرضية القلوية (C أ(أوه) 2،ريال سعودى(أوه) 2، با (أوه) 2). القواعد التي تتكون من معادن من مجموعات أخرى الجدول الدوريغير قابلة للذوبان عمليا في الماء. القلويات في الماء تتفكك تماما :
هيدروكسيد الصوديوم® نا + + أوه - .
متعدد الأحماضالقواعد في الماء تنفصل تدريجيًا:
با( أوه) 2® باوه + + أوه -،
با( أوه) + با 2+ + أوه - .
ج صريحتفكك القواعد يفسر تكوين الأملاح الأساسية.
تسمية الأسباب.
تسمى القواعد بالطريقة الآتية: انطق أولاً كلمة "هيدروكسيد" ثم المعدن الذي يتكون منها. إذا كان المعدن له تكافؤ متغير، يشار إليه في الاسم.
كوه – هيدروكسيد البوتاسيوم.
كاليفورنيا(أوه ) 2 – هيدروكسيد الكالسيوم.
الحديد(أوه ) 2 – هيدروكسيد الحديد (الثاني)؛
الحديد(أوه ) 3 – هيدروكسيد الحديد (ثالثا)؛
عند وضع صيغ القواعد نفترض أن الجزيء محايد كهربائيا. يحتوي أيون الهيدروكسيد دائمًا على شحنة (-1). في الجزيء الأساسي، يتم تحديد عددهم من خلال الشحنة الموجبة للكاتيونات المعدنية. المجموعة المائية محاطة بين قوسين، ويتم وضع مؤشر تكافؤ الشحنة في أسفل اليمين خارج القوسين:
الكالسيوم +2 (أوه) - 2، الحديد 3 +( اه ) 3 - .
وفقا للخصائص التالية:
1. حسب الحموضة (حسب عدد مجموعات OH في الجزيء الأساسي): الحمض الأحادي –هيدروكسيد الصوديوم، كوه متعدد الأحماض –الكالسيوم (OH) 2، آل (OH) 3.
2. عن طريق الذوبان: قابل للذوبان (القلويات) –ليوه، كوه ، لا يتحلل في الماء -النحاس (OH) 2، آل (OH) 3.
3. بالقوة (حسب درجة التفكك):
قوي ( α = 100%) – جميع القواعد القابلة للذوبانهيدروكسيد الصوديوم, ليوه, با(أوه ) 2 , قابل للذوبان قليلاالكالسيوم (أوه) 2.
ب) ضعيف ( α < 100 %) – все нерастворимые основания النحاس (OH) 2، الحديد (OH) 3 وNH 4 OH القابلة للذوبان.
4. حسب الخواص الكيميائية: رئيسي – C أ(أوه) 2،نا هو؛ مذبذب –الزنك (OH) 2، آل (OH) 3.
أسباب
هذه هي هيدروكسيدات الفلزات القلوية والقلوية الأرضية (والمغنيسيوم)، وكذلك المعادن الموجودة فيها الحد الأدنى من الدرجةالأكسدة (إذا كان لها قيمة متغيرة).
على سبيل المثال: هيدروكسيد الصوديوم, ليوه, ملغ (أوه) 2، الكالسيوم (أوه) 2، الكروم (أوه) 2، من(أوه)2.
إيصال
1. التفاعل المعدن النشطمع الماء:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
كاليفورنيا + 2H2O → الكالسيوم (أوه) 2 + ح 2
ملغ + 2 ح 2 أو ملغ ( أوه) 2 + ح 2
2. تفاعل الأكاسيد الأساسية مع الماء (فقط للمعادن القلوية والقلوية الأرضية):
نا 2 O + H 2 O → 2NaOH،
تساو+ ح 2 يا → الكالسيوم (أوه) 2.
3. إحدى الطرق الصناعية لإنتاج القلويات هي التحليل الكهربائي للمحاليل الملحية:
2NaCI + 4H2O2NaOH + 2H2 + CI2
4. تفاعل الأملاح القابلة للذوبان مع القلويات، وبالنسبة للقواعد غير القابلة للذوبان هذا الطريقة الوحيدةيستلم:
نا2SO4+ با(OH) 2 → 2NaOH + BaSO4
MgSO 4 + 2NaOH → ملغم(OH)2 + نا2SO4.
الخصائص الفيزيائية
جميع القواعد مواد صلبة. غير قابلة للذوبان في الماء، باستثناء القلويات. القلويات بيضاء المواد البلورية، صابوني الملمس، يسبب حروقاً شديدة إذا لامس الجلد. ولهذا السبب يطلق عليهم "الكاوية". عند العمل مع القلويات، فمن الضروري أن نلاحظ قواعد معينةوالاستخدام الوسائل الفرديةالحماية (النظارات والقفازات المطاطية والملاقط وما إلى ذلك).
إذا لامست القلويات الجلد، اغسل المنطقة بكمية كبيرة من الماء حتى تختفي الصابونة، ثم قم بمعادلتها بمحلول حمض البوريك.
الخواص الكيميائية
يتم تحديد الخواص الكيميائية للقواعد من وجهة نظر نظرية التفكك الإلكتروليتي من خلال وجود فائض من الهيدروكسيدات الحرة في محاليلها -
أيونات أوه - .
1. تغيير لون المؤشرات:
الفينول فثالين - التوت
عباد الشمس - أزرق
الميثيل البرتقالي – الأصفر
2. التفاعل مع الأحماض لتكوين الملح والماء (تفاعل التحييد):
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O,
قابل للذوبان
النحاس(أوه) 2 + 2HCI → CuCI 2 + 2H2O.
لا يتحلل في الماء
3. التفاعل مع أكاسيد الأحماض :
2 هيدروكسيد الصوديوم+ SO 3 → Na 2 SO 4 + H 2 O
4. التفاعل مع الأكاسيد والهيدروكسيدات المذبذبة:
أ) عند الذوبان:
2 هيدروكسيد الصوديوم+ آي 2 أو 3 2 NaAIO 2 + ح 2 يا،
هيدروكسيد الصوديوم + AI(OH) 3 NaAIO 2 + 2H 2 O.
ب) في الحل:
2NaOH + AI 2 O 3 +3H 2 O → 2Na[ AI(OH) 4 ],
هيدروكسيد الصوديوم + AI(OH) 3 → نا.
5. التفاعل مع البعض مواد بسيطة(المعادن الأمفوتيرية والسيليكون وغيرها):
2NaOH + Zn + 2H2O → Na 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2
2هيدروكسيد الصوديوم+ سي + ح 2 يا → نا 2 شافي 3 + 2 ح 2
6. التفاعل مع الأملاح الذائبة مع تكوين الهطول :
2NaOH + CuSO 4 → النحاس (OH) 2 + الصوديوم 2 SO 4،
با( أوه) 2 + ك 2 SO 4 → BaSO 4 + 2KOH.
7. القواعد القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان قليلاً تتحلل عند تسخينها:
كاليفورنيا(أوه) 2 كاو + H2O،
النحاس(أوه) 2 CuO + H2O.
اللون الأزرق اللون الأسود
هيدروكسيدات مذبذبة
هذه هي هيدروكسيدات المعادن ( Be(OH)2، AI(OH)3، Zn(OH ) 2) والمعادن في حالة الأكسدة المتوسطة (Cص(أوه) 3، من(ياه) 4).
إيصال
يتم الحصول على هيدروكسيدات مذبذبة عن طريق تفاعل الأملاح القابلة للذوبان مع القلويات المأخوذة بنقص أو بكميات مكافئة، لأن في الفائض يذوبون:
AICI 3 + 3NaOH → AI(OH) 3 +3NaCI.
الخصائص الفيزيائية
هذه مواد صلبة غير قابلة للذوبان عمليا في الماء.الزنك (أوه) 2 - أبيض، الحديد (OH) 3 – اللون البني .
الخواص الكيميائية
مذبذب تظهر الهيدروكسيدات خصائص القواعد والأحماض، وبالتالي فهي تتفاعل مع كل من الأحماض والقواعد.
1. التفاعل مع الأحماض لتكوين الملح والماء:
الزنك (أوه) 2 + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + 2H 2 O.
2. التفاعل مع محاليل ومصهورات القلويات مع تكوين الأملاح والماء:
منظمة العفو الدولية(أوه) 3 + هيدروكسيد الصوديوم نا,
الحديد 2 (SO 4) 3 + 3H2O،
2Fe(OH) 3 + Na 2 O 2NaFeO 2 + 3H 2 O.
العمل المختبري رقم 2
استلام و الخواص الكيميائيةالأسباب
الهدف من العمل: التعرف على الخواص الكيميائية للقواعد وطرق تحضيرها.
الأواني الزجاجية والكواشف: أنابيب الاختبار، مصباح الكحول. مجموعة مؤشرات شريط المغنيسيوم ومحاليل الألمنيوم والحديد والنحاس وأملاح المغنيسيوم. القلوي( هيدروكسيد الصوديوم، كوه)، الماء المقطر.
الخبرة رقم 1.تفاعل المعادن مع الماء.
صب 3-5 سم 3 من الماء في أنبوب اختبار وأسقط فيه عدة قطع من شريط المغنيسيوم المفروم جيدًا. قم بتسخينه على مصباح كحول لمدة 3-5 دقائق، ثم قم بتبريده وإضافة 1-2 قطرات من محلول الفينول فثالين. كيف تغير لون المؤشر؟ قارن مع النقطة 1 في ص. 27. اكتب معادلة التفاعل. ما هي المعادن التي تتفاعل مع الماء؟
الخبرة رقم 2.تحضير وخصائص غير قابلة للذوبان
الأسباب
في أنابيب الاختبار مع المحاليل الملحية المخففة مجسي 2, FeCI 3 , CuSO 4 (5-6 قطرات) أضف 6-8 قطرات من المحلول القلوي المخفف هيدروكسيد الصوديومقبل أشكال هطول الأمطار. لاحظ لونها. اكتب معادلات التفاعل.
قسّم راسب Cu(OH)2 الأزرق الناتج إلى أنبوبي اختبار. أضف 2-3 قطرات من المحلول الحمضي المخفف إلى إحداهما ونفس الكمية من القلويات إلى الأخرى. في أي أنبوب اختبار تم إذابة الراسب؟ اكتب معادلة التفاعل.
كرر هذه التجربة مع اثنين من الهيدروكسيدات الأخرى التي تم الحصول عليها عن طريق تفاعلات التبادل. لاحظ الظواهر المرصودة واكتب معادلات التفاعل. استنتج استنتاجًا عامًا حول قدرة القواعد على التفاعل مع الأحماض والقلويات.
الخبرة رقم 3. تحضير وخصائص هيدروكسيدات مذبذبة
كرر التجربة السابقة بمحلول ملح الألومنيوم ( AICI 3 أو AI 2 (SO 4 ) 3). مراقبة تشكيل اللون الأبيض الرواسب المتخثرةهيدروكسيد الألومنيوم وإذابته بإضافة كل من الأحماض والقلويات. اكتب معادلات التفاعل. لماذا يمتلك هيدروكسيد الألومنيوم خواص الحمض والقاعدة؟ ما هي الهيدروكسيدات الأمفوتيرية الأخرى التي تعرفها؟
3. هيدروكسيدات
من بين المركبات متعددة العناصر، هناك مجموعة مهمة هي الهيدروكسيدات. وبعضها يظهر خواص القواعد (الهيدروكسيدات الأساسية) -هيدروكسيد الصوديوم، با(OH ) 2، وما إلى ذلك؛ البعض الآخر يظهر خصائص الأحماض (هيدروكسيدات الحمض) - HNO3، H3PO4 و اخرين. هناك أيضًا هيدروكسيدات مذبذبة يمكنها، حسب الظروف، إظهار خصائص القواعد وخصائص الأحماض -الزنك (OH) 2، آل (OH) 3، الخ.
3.1. تصنيف وتحضير وخصائص القواعد
من وجهة نظر نظرية التفكك الإلكتروليتي، فإن القواعد (الهيدروكسيدات الأساسية) هي مواد تنفصل في المحاليل لتكوين أيونات هيدروكسيد OH - .
وفقًا للتسميات الحديثة، يطلق عليها عادةً هيدروكسيدات العناصر، مما يشير، إذا لزم الأمر، إلى تكافؤ العنصر (بالأرقام الرومانية بين قوسين): KOH - هيدروكسيد البوتاسيوم، هيدروكسيد الصوديومهيدروكسيد الصوديوم ، هيدروكسيد الكالسيومكاليفورنيا (أوه ) 2، هيدروكسيد الكروم ( II)-الكروم (OH ) 2، هيدروكسيد الكروم ( III) - الكروم (OH) 3.
هيدروكسيدات المعادن تنقسم عادة إلى مجموعتين: ذوبان في الماء(تتكون من معادن قلوية وقلوية ترابية - Li، Na، K، Cs، Rb، Fr، Ca، Sr، Ba ولذلك تسمى القلويات) و غير قابل للذوبان في الماء. والفرق الرئيسي بينهما هو أن تركيز أيونات OH - في المحاليل القلوية مرتفع جدًا، ولكن بالنسبة للقواعد غير القابلة للذوبان يتم تحديده من خلال ذوبان المادة وعادة ما يكون صغيرًا جدًا. ومع ذلك، تركيزات التوازن الصغيرة من أيون OH - حتى في محاليل القواعد غير القابلة للذوبان، يتم تحديد خصائص هذه الفئة من المركبات.
حسب عدد مجموعات الهيدروكسيل (الحموضة) يمكن استبدالها ببقايا حمضية وتتميز بما يلي:
قواعد أحادية الحمض -كوه، هيدروكسيد الصوديوم؛
قواعد الدياسيد -الحديد (أوه) 2، با (أوه) 2؛
قواعد ثلاثي الأحماض -آل (أوه) 3، الحديد (أوه) 3.
الحصول على أسباب
1. الطريقة العامة لتحضير القواعد هي تفاعل التبادل، والذي يمكن من خلاله الحصول على القواعد غير القابلة للذوبان والقابلة للذوبان:
CuSO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4 ,
ك 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = 2KOH + BaCO 3↓ .
عندما يتم الحصول على قواعد قابلة للذوبان بهذه الطريقة، يترسب الملح غير القابل للذوبان.
عند تحضير قواعد غير قابلة للذوبان في الماء ذات خصائص مذبذبة، يجب تجنب القلويات الزائدة، حيث قد يحدث انحلال للقاعدة المذبذبة، على سبيل المثال،
AlCl 3 + 3KOH = Al(OH) 3 + 3KCl،
آل(يا) 3 + كوه = ك.
في مثل هذه الحالات، يتم استخدام هيدروكسيد الأمونيوم للحصول على هيدروكسيدات، حيث لا تذوب الأكاسيد المذبذبة:
AlCl 3 + 3NH 4 OH = Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl.
تتحلل هيدروكسيدات الفضة والزئبق بسهولة لدرجة أنه عند محاولة الحصول عليها عن طريق تفاعل التبادل، بدلاً من الهيدروكسيدات، تترسب الأكاسيد:
2AgNO 3 + 2KOH = Ag 2 O ↓ + H 2 O + 2KNO 3.
2. عادة ما يتم الحصول على القلويات المستخدمة في التكنولوجيا عن طريق التحليل الكهربائي محاليل مائيةكلوريدات:
2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2.
(تفاعل التحليل الكهربائي الكلي)
يمكن أيضًا الحصول على القلويات عن طريق تفاعل الفلزات القلوية والفلزات القلوية الأرضية أو أكاسيدها مع الماء:
2 Li + 2 H 2 O = 2 LiOH + H 2،
SrO + H2O = Sr(OH)2.
الخواص الكيميائية للقواعد
1. تتحلل جميع القواعد غير القابلة للذوبان في الماء عند تسخينها لتكوين أكاسيد:
2 Fe (OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3 H 2 O،
Ca (OH) 2 = CaO + H2O.
2. التفاعل الأكثر تميزًا للقواعد هو تفاعلها مع الأحماض - تفاعل التعادل. يدخل فيه كل من القلويات والقواعد غير القابلة للذوبان:
هيدروكسيد الصوديوم + HNO3 = NaNO3 + H2O،
Cu(OH) 2 + H2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O.
3. تفاعل القلويات مع الأكاسيد الحمضية والمذبذبة:
2KOH + CO 2 = K 2 CO 3 + H 2 O،
2NaOH + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 + H 2 O.
4. القواعد يمكن أن تتفاعل مع الأملاح الحمضية:
2NaHSO 3 + 2KOH = Na 2 SO 3 + K 2 SO 3 + 2H 2 O،
Ca(HCO3) 2 + Ba(OH)2 = BaCO3↓ + كربونات الكالسيوم 3 + 2H 2 O.
Cu(OH) 2 + 2NaHSO 4 = CuSO 4 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O.
5. من الضروري التأكيد بشكل خاص على قدرة المحاليل القلوية على التفاعل مع بعض اللافلزات (الهالوجينات والكبريت والفسفور الأبيض والسيليكون):
2 NaOH + Cl 2 = NaCl + NaOCl + H 2 O (في البرد)،
6 KOH + 3 Cl 2 = 5 KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (عند تسخينها)،
6KOH + 3S = K 2 SO 3 + 2 K 2 S + 3 H 2 O،
3KOH + 4P + 3H2O = PH3 + 3KH2PO2،
2NaOH + Si + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2.
6. بالإضافة إلى ذلك، فإن المحاليل المركزة للقلويات، عند تسخينها، قادرة أيضًا على إذابة بعض المعادن (تلك التي تحتوي مركباتها على خصائص مذبذبة):
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2,
Zn + 2KOH + 2H2O = K2 + H2.
المحاليل القلوية لها الرقم الهيدروجيني> 7 (البيئة القلوية) تغير لون المؤشرات (عباد الشمس – الأزرق، الفينول فثالين – الأرجواني).
م.ف. أندريوخوفا ، إل.ن. بورودينا