Підстави (гідрокси) – складні речовинимолекули яких у своєму складі мають одну або кілька гідрокси-груп OH. Найчастіше основи складаються з атома металу та групи OH. Наприклад, NaOH – гідроксид натрію, Ca(OH) 2 – гідроксид кальцію та ін.
Існує основа - гідроксид амонію, в якому гідрокси-група приєднана не до металу, а до іону NH 4 + (катіону амонію). Гідроксид амонію утворюється при розчиненні аміаку у воді (реакції приєднання води до аміаку):
NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (гідроксід амонію).
Валентність гірокси-групи – 1. Число гідроксильних груп у молекулі основи залежить від валентності металу та дорівнює їй. Наприклад, NaOH, LiOH, Al(OH)3, Ca(OH)2, Fe(OH)3 і т.д.
Усі підстави – тверді речовини, які мають різне забарвлення. Деякі основи добре розчиняються у воді (NaOH, KOH та ін.). Однак більшість із них у воді не розчиняються.
Розчинні у воді основи називаються лугами.Розчини лугів «мильні», слизькі на дотик і досить їдкі. До луг відносять гідроксиди лужних і лужноземельних металів(KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ba(OH) 2 та ін.). Інші є нерозчинними.
Нерозчинні основи- це амфотерні гідроксиди, які при взаємодії з кислотами виступають як основи, а з лугом поводяться як кислоти.
Різні основи відрізняються різною здатністю відщеплювати гідрокси-групи, тому ознакою вони поділяються на сильні та слабкі підстави.
Сильні основи у водних розчинах легко віддають свої гідрокси-групи, а слабкі – ні.
Хімічні властивості основ
Хімічні властивості основ характеризуються ставленням їх до кислот, ангідридів кислот та солей.
1. Діють на індикатори. Індикатори змінюють своє забарвлення залежно від взаємодії з різними хімічними речовинами. У нейтральних розчинах– вони мають одне забарвлення, у розчинах кислот – інше. При взаємодії з основами вони змінюють своє забарвлення: індикатор метиловий помаранчевий забарвлюється в жовтий колір, індикатор лакмус – синій колір, а фенолфталеїн стає кольором фуксії.
2. Взаємодіють з кислотними оксидами зутворенням солі та води:
2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.
3. Вступають у реакцію з кислотами,утворюючи сіль та воду. Реакція взаємодії основи з кислотою називається реакцією нейтралізації, оскільки після її закінчення середовище стає нейтральним:
2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.
4. Реагують із солями,утворюючи нові сіль та основу:
2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.
5. Здатні при нагріванні розкладатися на воду та основний оксид:
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.
Залишились питання? Бажаєте знати більше про підстави?
Щоб отримати допомогу репетитора – .
Перший урок – безкоштовно!
blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.
Перш ніж міркувати про хімічні властивості основ і амфотерних гідроксидів, Давайте чітко визначимо, що це таке?
1) До основ або основним гідроксидам відносять гідроксиди металів у ступені окислення +1 чи +2, тобто. формули яких записуються або як MeOH або як Me(OH) 2 . Проте є винятки. Так, гідроксиди Zn(OH) 2 , Be(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Sn(OH) 2 до основ не належать.
2) До амфотерних гідроксидів відносять гідроксиди металів у ступені окислення +3,+4, а також як винятки гідроксиди Zn(OH) 2 , Be(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Sn(OH) 2 . Гідроксиди металів у ступені окислення +4, завданнях ЄДІне зустрічаються, тож розглянуті не будуть.
Хімічні властивості основ
Усі підстави поділяють на:
Нагадаємо, що берилій та магній до лужноземельних металів не належать.
Крім того, що луги розчиняються у воді, вони також дуже добре дисоціюють у водних розчинах, у той час як нерозчинні основимають низький ступінь дисоціації.
Така відмінність у розчинності та здатності до дисоціації у лугів та нерозчинних гідроксидів призводить, у свою чергу, до помітних відмінностей у їх хімічних властивостях. Так, зокрема, луги є більш хімічними. активними сполукамиі нерідко здатні вступати в ті реакції, які не вступають нерозчинні підстави.
Взаємодія основ із кислотами
Луги реагують абсолютно з усіма кислотами, навіть дуже слабкими та нерозчинними. Наприклад:
Нерозчинні основи реагують практично з усіма розчинними кислотами, не реагують з нерозчинною кремнієвою кислотою:
Слід зазначити, що як сильні, так і слабкі підстави загальною формулоювиду Me(OH) 2 можуть утворювати основні солі при нестачі кислоти, наприклад:
Взаємодія з кислотними оксидами
Луги реагують з усіма кислотними оксидами, при цьому утворюються солі та часто вода:
Нерозчинні основи здатні реагувати з усіма вищими кислотними оксидами, відповідними стійким кислотам, наприклад, P 2 O 5 , SO 3 , N 2 O 5 з утворенням середніх соле1:
Нерозчинні основи виду Me(OH) 2 реагують у присутності води з вуглекислим газом виключно з утворенням основних солей. Наприклад:
Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O
З діоксидом кремнію, зважаючи на його виняткову інертність, реагують тільки самі сильні основи- луги. У цьому утворюються нормальні солі. З нерозчинними основами реакція не йде. Наприклад:
Взаємодія основ з амфотерними оксидами та гідроксидами
Всі луги реагують з амфотерними оксидами та гідроксидами. Якщо реакцію проводять, сплавляючи амфотерний оксид або гідроксид з твердим лугом, така реакція призводить до утворення безводневих солей:
Якщо ж використовують водні розчини лугів, то утворюються гідроксокомплексні солі:
У разі алюмінію при дії надлишку концентрованого лугу замість солі Na утворюється сіль Na 3 :
Взаємодія основ із солями
Будь-яка підстава реагує з будь-якою сіллю лише за дотримання одночасно двох умов:
1) розчинність вихідних сполук;
2) наявність осаду чи газу серед продуктів реакції
Наприклад:
Термічна стійкість основ
Всі луги, крім Ca(OH) 2 , стійкі до нагрівання та плавляться без розкладання.
Усі нерозчинні основи, а також малорозчинний Ca(OH) 2 при нагріванні розкладаються. Найбільш висока температурарозкладання у гідроксиду кальцію – близько 1000 o C:
Нерозчинні гідроксиди мають набагато більше низькі температурирозкладання. Так, наприклад, гідроксид міді (II) розкладається вже при температурі вище 70 o C:
Хімічні властивості амфотерних гідроксидів
Взаємодія амфотерних гідроксидів із кислотами
Амфотерні гідроксиди реагують з сильними кислотами:
Амфотерні гідроксиди металів ступенем окислення +3, тобто. виду Me(OH) 3, не реагують з такими кислотами, як H 2 S, H 2 SO 3 і H 2 СO 3 через те, що солі, які могли б утворитися в результаті таких реакцій, схильні до незворотного гідролізу до вихідного амфотерного гідроксиду і відповідної кислоти:
Взаємодія амфотерних гідроксидів із кислотними оксидами
Амфотерні гідроксиди реагують з вищими оксидами, яким відповідають стійкі кислоти (SO 3 , P 2 O 5 , N 2 O 5):
Амфотерні гідроксиди металів ступенем окислення +3, тобто. виду Me(OH) 3 не реагують з кислотними оксидами SO 2 і С 2 .
Взаємодія амфотерних гідроксидів з основами
З основ амфотерні гідроксиди реагують лише з лугами. При цьому, якщо використовується водний розчин лугу, то утворюються гідроксокомплексні солі:
А при сплавленні амфотерних гідроксидів з твердими лугами виходять їх безводні аналоги:
Взаємодія амфотерних гідроксидів із основними оксидами
Амфотерні гідроксиди реагують при сплавленні з оксидами лужних та лужноземельних металів:
Термічне розкладання амфотерних гідроксидів
Всі амфотерні гідроксиди не розчиняються у воді і, як будь-які нерозчинні гідроксиди, розкладаються при нагріванні на відповідний оксид та воду.
Підстави – складні речовини, які складаються з катіону металу Ме + (або металоподібного катіону, наприклад, іону амонію NH 4 +) та гідроксид-аніону ВІН - .
За розчинністю у воді основи ділять на розчинні (луги) і нерозчинні основи . Також є нестійкі підстави, які мимоволі розкладаються.
Отримання підстав
1. Взаємодія основних оксидівз водою. При цьому з водою реагують у звичайних умовахтільки ті оксиди, яким відповідає розчинна основа (луг).Тобто. у такий спосіб можна отримати тільки луги:
основний оксид + вода = основа
Наприклад , оксид натріюу воді утворює гідроксид натрію(їдкий натр):
Na 2 O + H 2 O → 2NaOH
При цьому про ксид міді (II)з водою не реагує:
CuO + H 2 O ≠
2. Взаємодія металів із водою. При цьому з водою реагуютьу звичайних умовахтільки лужні метали(літій, натрій, калій. рубідій, цезій), кальцій, стронцій та барій.При цьому протікає окислювально-відновна реакція, окислювач виступає водень, відновником є метал.
метал + вода = луг + водень
Наприклад, калійреагує з водою дуже бурхливо:
2K 0 + 2H 2 + O → 2K + OH + H 2 0
3. Електроліз розчинів деяких солей лужних металів. Як правило, для отримання лугів електроліз піддають розчини солей, утворених лужними або лужноземельними металами та безкилородними кислотами (крім плавикової) – хлоридами, бромідами, сульфідами та ін. Докладніше це питання розглянуто у статті .
Наприклад , електроліз хлориду натрію:
2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 + Cl 2
4. Підстави утворюються при взаємодії інших лугів із солями. При цьому взаємодіють лише розчинні речовини, а в продуктах має утворитися нерозчинна сіль, або нерозчинна основа:
або
луг + сіль 1 = сіль 2 ↓ + луг
Наприклад: карбонат калію реагує в розчині з гідроксидом кальцію:
K 2 CO 3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + 2KOH
Наприклад: хлорид міді (II) взаємодіє у розчині з гідроксидом натрію. При цьому випадає блакитний осад гідроксиду міді (II):
CuCl 2 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl
Хімічні властивості не розчинних основ
1. Нерозчинні основи взаємодіють із сильними кислотами та їх оксидами (і деякими середніми кислотами). При цьому утворюються сіль та вода.
нерозчинна основа + кислота = сіль + вода
нерозчинна основа + кислотний оксид = сіль + вода
Наприклад ,гідроксид міді (II) взаємодіє з сильною соляною кислотою:
Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O
При цьому гідроксид міді (II) не взаємодіє із кислотним оксидом. слабкою вугільної кислоти- Вуглекислим газом:
Cu(OH) 2 + CO 2 ≠
2. Нерозчинні основи розкладаються при нагріванні на оксид та воду.
Наприклад, гідроксид заліза (III) розкладається на оксид заліза (III) та воду при прожарюванні:
2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O
3. Нерозчинні основи не взаємодіютьз амфотерними оксидами та гідроксидами.
нерозчинне заснування + амфотерний оксид ≠
нерозчинна основа + амфотерний гідроксид ≠
4. Деякі нерозчинні підстави можуть виступати яквідновлювачів. Відновниками є основи, утворені металами з мінімальноїабо проміжним ступенем окислення, які можуть підвищити свій ступінь окислення (гідроксід заліза (II), гідроксид хрому (II) та ін.).
Наприклад, гідроксид заліза (II) можна окислити киснем повітря у присутності води до гідроксиду заліза (III):
4Fe +2 (OH) 2 + O 2 0 + 2H 2 O → 4Fe +3 (O -2 H) 3
Хімічні властивості лугів
1. Луги взаємодіють із будь-якими кислотами - і сильними, і слабкими . При цьому утворюються середня сіль та вода. Ці реакції називаються реакціями нейтралізації. Можлива і освіта кислої солі, якщо кислота багатоосновна, при певному співвідношенні реагентів, або надлишку кислоти. У надлишку лугиутворюється середня сіль та вода:
луг (надлишок) + кислота = середня сіль + вода
луг + багатоосновна кислота (надлишок) = кисла сіль + вода
Наприклад , гідроксид натрію при взаємодії з триосновною фосфорною кислотою може утворювати 3 типи солей: дигідрофосфати, фосфатиабо гідрофосфати.
При цьому дигідрофосфати утворюються в надлишку кислоти або при мольному співвідношенні (співвідношенні кількостей речовин) реагентів 1:1.
NaOH + H 3 PO 4 → NaH 2 PO 4 + H 2 O
При мольному співвідношенні кількості лугу та кислоти 2:1 утворюються гідрофосфати:
2NaOH + H 3 PO 4 → Na 2 HPO 4 + 2H 2 O
У надлишку лугу, або при мольному співвідношенні кількості лугу та кислоти 3:1 утворюється фосфат лужного металу.
3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + 3H 2 O
2. Луги взаємодіють замфотерними оксидами та гідроксидами. При цьому у розплаві утворюються звичайні солі , а у розчині – комплексні солі .
луг (розплав) + амфотерний оксид = середня сіль + вода
луг (розплав) + амфотерний гідроксид = середня сіль + вода
луг (розчин) + амфотерний оксид = комплексна сіль
луг (розчин) + амфотерний гідроксид = комплексна сіль
Наприклад , при взаємодії гідроксиду алюмінію з гідроксидом натрію у розплаві утворюється алюмінат натрію. Більш кислотний гідроксид утворює кислотний залишок:
NaOH + Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O
А у розчині утворюється комплексна сіль:
NaOH + Al(OH) 3 = Na
Зверніть увагу, як складається формула комплексної солі:спочатку ми вибираємо центральний атом (дояк правило, це метал із амфотерного гідроксиду).Потім дописуємо до нього ліганди- У нашому випадку це гідроксид-іони. Число лігандів, зазвичай, вдвічі більше, ніж ступінь окислення центрального атома. Але комплекс алюмінію - виняток, у нього число лігандів найчастіше дорівнює 4. Укладаємо отриманий фрагмент у квадранні дужки - це комплексний іон. Визначаємо його заряд і зовні дописуємо потрібну кількість катіонів чи аніонів.
3. Луги взаємодіють із кислотними оксидами. При цьому можлива освіта кислийабо середньої солі, Залежно від мольного співвідношення луги та кислотного оксиду. У надлишку лугу утворюється середня сіль, а в надлишку кислотного оксиду утворюється кисла сіль:
луг (надлишок) + кислотний оксид = середня сіль + вода
або:
луг + кислотний оксид (надлишок) = кисла сіль
Наприклад , при взаємодії надлишку гідроксиду натріюз вуглекислим газом утворюється карбонат натрію та вода:
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
А при взаємодії надлишку вуглекислого газу з гідроксидом натрію утворюється тільки гідрокарбонат натрію:
2NaOH + CO 2 = NaHCO 3
4. Луги взаємодіють із солями. Луги реагують тільки з розчинними солямиу розчині, за умови, що у продуктах утворюється газ чи осад . Такі реакції протікають за механізмом іонного обміну.
луг + розчинна сіль = сіль + відповідний гідроксид
Луги взаємодіють із розчинами солей металів, яким відповідають нерозчинні або нестійкі гідроксиди.
Наприклад, гідроксид натрію взаємодіє з сульфатом міді в розчині:
Cu 2+ SO 4 2- + 2Na + OH - = Cu 2+ (OH) 2 - ↓ + Na 2 + SO 4 2-
Також луги взаємодіють із розчинами солей амонію.
Наприклад , гідроксид калію взаємодіє з розчином нітрату амонію:
NH 4 + NO 3 - + K + OH - = K + NO 3 - + NH 3 + H 2 O
! При взаємодії солей амфотерних металів із надлишком лугу утворюється комплексна сіль!
Давайте розглянемо це питання докладніше. Якщо сіль, утворена металом, якому відповідає амфотерний гідроксид , взаємодіє з не великою кількістюлуги, то протікає звичайна обмінна реакція, і осад випадаєгідроксид цього металу .
Наприклад , надлишок сульфату цинку реагує в розчині з гідроксидом калію:
ZnSO 4 + 2KOH = Zn(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4
Проте, у цій реакції утворюється не основа, а мфотерний гідроксид. А, як ми вже вказували вище, амфотерні гідроксиди розчиняються у надлишку лугів з утворенням комплексних солей . Т яким чином, при взаємодії сульфату цинку з надлишком розчину лугиутворюється комплексна сіль, осад не випадає:
ZnSO 4 + 4KOH = K 2 + K 2 SO 4
Таким чином, отримуємо 2 схеми взаємодії солей металів, яким відповідають амфотерні гідроксиди, з лугами:
сіль амф.металу (надлишок) + луг = амфотерний гідроксид↓ + сіль
сіль амф.металла + луг (надлишок) = комплексна сіль + сіль
5. Луги взаємодіють із кислими солями.При цьому утворюються середні солі або менш кислі солі.
кисла сіль + луг = середня сіль + вода
Наприклад , гідросульфіт калію реагує з гідроксидом калію з утворенням сульфіту калію та води:
KHSO 3 + KOH = K 2 SO 3 + H 2 O
Властивості кислих солейдуже зручно визначати, розбиваючи подумки кислу сіль на 2 речовини - кислоту та сіль. Наприклад, гідрокарбонту натрію NaHCO 3 ми розбиваємо на вольну кислоту H 2 CO 3 і карбонат натрію Na 2 CO 3 . Властивості гідрокарбонату значною мірою визначаються властивостями вугільної кислоти та властивостями карбонату натрію.
6. Луги взаємодіють з металами в розчині та розплаві. При цьому протікає окислювально-відновна реакція, у розчині утворюється комплексна сільі водень, у розплаві - середня сільі водень.
Зверніть увагу! З лугами в розчині реагують тільки ті метали, у яких оксид з мінімальною позитивним ступенемокиснення металу амфотерний!
Наприклад , залізоне реагує з розчином луги, оксид заліза (II) – основний. А алюмінійрозчиняється у водному розчині лугу, оксид алюмінію - амфотерний:
2Al + 2NaOH + 6H 2 + O = 2Na + 3H 2 0
7. Луги взаємодіють із неметалами. При цьому протікають окисно-відновні реакції. Як правило, неметали диспропорціонують у лугах. Чи не реагуютьз лугами кисень, водень, азот, вуглець і інертні гази(гелій, неон, аргон та ін.):
NaOH +О 2 ≠
NaOH +N 2 ≠
NaOH +C ≠
Сірка, хлор, бром, йод, фосфорта інші неметали диспропорціонуютьв лугах (тобто самоокислюються-самовосновлюються).
Наприклад, хлорпри взаємодії з холодною лугомпереходить у ступені окислення -1 та +1:
2NaOH +Cl 2 0 = NaCl - + NaOCl + + H 2 O
Хлорпри взаємодії з гарячим лугомпереходить у ступені окислення -1 та +5:
6NaOH +Cl 2 0 = 5NaCl - + NaCl +5 O 3 + 3H 2 O
Кремнійокислюється лугами до ступеня окиснення +4.
Наприклад, у розчині:
2NaOH +Si 0 + H 2 + O = NaCl - + Na 2 Si +4 O 3 + 2H 2 0
Фтор окислює луги:
2F 2 0 + 4NaO -2 H = O 2 0 + 4NaF - + 2H 2 O
Докладніше про ці реакції можна прочитати у статті.
8. Луги не розкладаються під час нагрівання.
Виняток - гідроксид літію:
2LiOH = Li 2 O + H 2 O
2. ПІДСТАВИ
Підстави – це складні речовини, що складаються з атомів металів та однієї або кількох гідроксогруп (ОН -).
З погляду теорії електролітичної дисоціаціїце електроліти (речовини, розчини чи розплави яких проводять електричний струм), що дисоціюють у водних розчинах на катіони металів та аніони тільки гідроксид - іонів ВІН - .
Розчинні у воді основи називаються лугами. До них відносяться основи, які утворені металами 1-ї групи головної підгрупи (LiOH, NaOHта інші) та лужноземельними металами (С а(ВІН) 2 ,Sr(ВІН) 2 , (ВІН) 2). Основи, утворені металами інших груп періодичної системиу воді практично не розчиняються. Луги у воді дисоціюють повністю:
NaOH® Na++ OH-.
Багатокислотніоснови у воді дисоціюють ступінчасто:
Ba( OH) 2 ® BaOH + + OH - ,
Ba( OH) + Ba 2+ + OH - .
C тупінчастоїдисоціацією підстав пояснюється утворення основних солей.
Номенклатура основ.
Підстави називаються в такий спосіб: спочатку вимовляють слово «гідроксід», а потім метал, який його утворює. Якщо метал має змінну валентність, вона вказується в назві.
КОН – гідроксид калію;
Ca ( OH ) 2 - гідроксид кальцію;
Fe ( OH ) 2 - гідроксид заліза ( II);
Fe ( OH ) 3 – гідроксид заліза ( III);
При складанні формул основ виходять із того, що молекула електронейтральна. Гідроксид – іон має заряд (–1). У молекулі основи їх кількість визначається позитивним зарядом катіону металу. Гідрокогрупа полягає в круглі дужки, а індекс, що вирівнює заряди, ставиться праворуч внизу за дужками:
Ca +2 (OH ) – 2 , Fe 3 +( OH ) 3 - .
за такими ознаками:
1. За кислотністю (за кількістю груп ВІН - у молекулі основи): однокислотні -NaOH, KOH багатокислотні – Ca(OH)2, Al(OH)3.
2. По розчинності: розчинні (луги) -LiOH, KOH , нерозчинні – Cu(OH)2, Al(OH)3.
3. За силою (за ступенем дисоціації):
а) сильні ( α = 100 %) – всі розчинні основиNaOH, LiOH, Ba(OH ) 2 , малорозчинний Ca (OH) 2 .
б) слабкі ( α < 100 %) – все нерастворимые основания Cu(OH)2, Fe(OH)3 і розчинне NH4OH.
4. За хімічними властивостями: основні – С а(ВІН) 2 , Na ВІН; амфотерні – Zn (ВІН) 2 , Al (ВІН) 3 .
Підстави
Це гідроксиди лужних і лужноземельних металів (і магнію), а також металів мінімального ступеняокислення (якщо має змінне значення).
Наприклад: NaOH, LiOH, Mg ( OH ) 2 , Ca (OH ) 2 , Cr (OH ) 2 , Mn(OH) 2 .
Отримання
1. Взаємодія активного металуз водою:
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
Mg + 2 H 2 O Mg ( OH) 2 + H 2
2. Взаємодія основних оксидів з водою (тільки для лужних та лужноземельних металів):
Na 2 O + H 2 O → 2NaOH,
CaO+ H 2 O → Ca(OH) 2 .
3. Промисловим способом одержання лугів є електроліз розчинів солей:
2NaCI + 4H 2 O 2NaOH + 2H 2 + CI 2
4. Взаємодія розчинних солей з лугами, причому для нерозчинних основ це єдиний спосіботримання:
Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 → 2NaOH + BaSO 4
MgSO 4 + 2NaOH → Mg(OH) 2 + Na 2 SO 4.
Фізичні властивості
Усі підстави є твердими речовинами. У воді нерозчинні, крім лугів. Луги – це білі кристалічні речовини, милі на дотик, що викликають сильні опіки при попаданні на шкіру. Тому вони називаються «їдкими». При роботі з лугами необхідно дотримуватись певні правилата використовувати індивідуальні засобизахисту (окуляри, гумові рукавички, пінцети та ін.).
Якщо луг потрапив на шкіру, необхідно промити це місце великою кількістю води до зникнення м'язкості, а потім нейтралізувати розчином борної кислоти.
Хімічні властивості
Хімічні властивості основ з погляду теорії електролітичної дисоціації обумовлені наявністю в їх розчинах надлишку вільних гідроксид
іонів ВІН - .
1. Зміна кольору індикаторів:
фенолфталеїн – малиновий
лакмус – синій
метиловий оранжевий – жовтий
2. Взаємодія з кислотами з утворенням солі та води (реакція нейтралізації):
2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2H 2 O,
Розчинне
Cu(OH) 2 + 2HCI → CuCI 2 + 2H 2 O.
Нерозчинне
3. Взаємодія з кислотними оксидами:
2 NaOH+ SO 3 → Na 2 SO 4 + H 2 O
4. Взаємодія з амфотерними оксидами та гідроксидами:
а) при плавленні:
2 NaOH+ AI 2 O 3 2 NaAIO 2 + H 2 O ,
NaOH + AI(OH) 3 NaAIO 2 + 2H 2 O.
б) у розчині:
2NaOH + AI 2 O 3 +3H 2 O → 2Na[ AI(OH) 4 ],
NaOH + AI(OH) 3 → Na.
5. Взаємодія з деякими простими речовинами(амфотерними металами, кремнієм та іншими):
2NaOH + Zn + 2H 2 O → Na 2 [ Zn(OH) 4 ] + H 2
2NaOH + Si + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2
6. Взаємодія з розчинними солями з утворенням опадів:
2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 ,
Ba( OH) 2 + K 2 SO 4 → BaSO 4 + 2KOH.
7. Малорозчинні та нерозчинні основи розкладаються при нагріванні:
Ca( OH) 2 CaO + H 2 O,
Cu( OH) 2 CuO + H2O.
блакитний колір чорний колір
Амфотерні гідроксиди
Це гідроксиди металів ( Be (OH) 2, AI (OH) 3, Zn (OH ) 2) і металів у проміжному ступені окислення (Сr(OH) 3, Mn(OH) 4).
Отримання
Амфотерні гідроксиди отримують взаємодією розчинних солей з лугами взятих у нестачі чи еквівалентній кількості, т.к. у надлишку вони розчиняються:
AICI 3 + 3NaOH → AI(OH) 3 +3NaCI.
Фізичні властивості
Це тверді речовини, що практично нерозчинні у воді.Zn ( OH ) 2 – білий, Fe (ВІН) 3 – бурий колір.
Хімічні властивості
Амфотерні гідроксиди виявляють властивості основ та кислот, тому взаємодіють як з кислотами, так і з основами.
1. Взаємодія з кислотами з утворенням солі та води:
Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + 2H 2 O.
2. Взаємодія з розчинами та розплавами лугів з утворенням солі та води:
AI( OH) 3 + NaOH Na,
Fe 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O,
2Fe(OH) 3 + Na 2 O 2NaFeO 2 + 3H 2 O.
Лабораторна робота №2
Отримання та хімічні властивостіпідстав
Мета роботи: ознайомитися з хімічними властивостями основ та способами їх отримання.
Посуд та реактиви: пробірки, спиртування. Набір індикаторів, магнієва стрічка, розчини солей алюмінію, заліза, міді, магнію; луг( NaOH, К OH ), дистильована вода.
Досвід №1.Взаємодія металів із водою.
У пробірку налити 3-5 см 3 води і опустити кілька шматочків дрібно нарізаної магнієвої стрічки. Нагріти на спиртовці 3-5 хв, охолодити і додати туди 1-2 краплі розчину фенолфталеїну. Як змінився колір індикатора? Порівняти із пунктом 1 на с. 27. Написати рівняння реакції. Які метали взаємодіють із водою?
Досвід №2.Отримання та властивості нерозчинних
підстав
У пробірки з розбавленими розчинами солей MgCI 2, FeCI 3 , CuSO 4 (5-6 крапель) внести по 6-8 крапель розведеного розчину лугу NaOHдо утворення опадів. Відзначити їхнє забарвлення. Записати рівняння реакцій.
Розділити одержаний синій осад Cu (OH ) 2 на дві пробірки. В одну з них додати 2-3 краплі розведеного розчину кислоти, в іншу - стільки ж лугу. У якій пробірці спостерігали розчинення осаду? Написати рівняння реакції.
Повторити цей досвід із двома іншими гідроксидами, отриманими за обмінними реакціями. Відзначити явища, що спостерігаються, записати рівняння реакцій. Зробити загальний висновок про здатність основ взаємодіяти з кислотами та лугами.
Досвід № 3. Одержання та властивості амфотерних гідроксидів
Повторити попередній досвід із розчином солі алюмінію ( AICI 3 або AI 2 (SO 4 ) 3). Спостерігати освіту білого сирного осадугідроксиду алюмінію та розчинення його при додаванні як кислоти, так і лугу. Записати рівняння реакцій. Чому гідроксид алюмінію має властивості як кислоти, так і основи? Які ще амфотерні гідроксиди ви знаєте?
3. Гідроксиди
Серед багатоелементних сполук важливу групу складають гідроксиди. Деякі з них виявляють властивості основ (основні гідроксиди). NaOH , Ba (OH ) 2 тощо; інші виявляють властивості кислот (кислотні гідроксиди). HNO 3 , H 3 PO 4 та інші. Існують і амфотерні гідроксиди, здатні залежно від умов виявляти як властивості основ, так і властивості кислот. Zn (OH) 2, Al (OH) 3 і т.п.
3.1. Класифікація, отримання та властивості основ
Підставами (основними гідроксидами) з позиції теорії електролітичної дисоціації є речовини, що дисоціюють у розчинах з утворенням гідроксид-іонів ВІН - .
За сучасною номенклатурою їх прийнято називати гідроксидами елементів із зазначенням, якщо необхідно, валентності елемента (римськими цифрами у дужках): КОН – гідроксид калію, гідроксид натрію NaOH , гідроксид кальцію Ca (OH ) 2 , гідроксид хрому ( II) - Cr (OH ) 2 , гідроксид хрому ( III ) - Cr (OH ) 3 .
Гідроксиди металів прийнято ділити на дві групи: розчинні у воді(утворені лужними та лужноземельними металами - Li, Na, K, Cs, Rb, Fr, Ca, Sr, Ba і тому звані лугами) і нерозчинні у воді. Основна відмінність між ними полягає в тому, що концентрація іонів ВІН - в розчинах лугів досить висока, для нерозчинних підстав вона визначається розчинністю речовини і зазвичай дуже мала. Тим не менш, невеликі рівноважні концентрації іона ВІН - навіть у розчинах нерозчинних основ визначають властивості цього класу сполук.
За кількістю гідроксильних груп (кислотність) , здатних заміщатися на кислотний залишок, розрізняють:
Однокислотні основи - KOH, NaOH;
Двокислотні основи - Fe(OH)2, Ba(OH)2;
Трикислотні основи - Al(OH)3, Fe(OH)3.
Отримання підстав
1. Загальним методом отримання основ є реакція обміну, за допомогою якої можуть бути отримані як нерозчинні, так і розчинні основи:
CuSO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4 ,
K 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = 2KOH + BaCO 3↓ .
При отриманні цим методом розчинних основ осад випадає нерозчинна сіль.
При отриманні нерозчинних у воді основ, що володіють амфотерними властивостями, слід уникати надлишку лугу, оскільки може відбутися розчинення амфотерної основи, наприклад,
AlCl 3 + 3KOH = Al(OH) 3 + 3KCl,
Al(OH) 3 + KOH = K.
У подібних випадках для одержання гідроксидів використовують гідроксид амонію, в якому амфотерні оксиди не розчиняються:
AlCl 3 + 3NH 4 OH = Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl.
Гідроксиди срібла, ртуті настільки легко розпадаються, що при спробі отримання обмінної реакцією замість гідроксидів випадають оксиди:
2AgNO 3 + 2KOH = Ag 2 O ↓ + H 2 O + 2KNO 3 .
2. Луги в техніці зазвичай одержують електролізом водних розчинівхлоридів:
2NaCl + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 + Cl 2 .
(Сумарна реакція електролізу)
Луги можуть бути також отримані взаємодією лужних та лужноземельних металів або їх оксидів з водою:
2 Li + 2 H 2 O = 2 LiOH + H 2 ,
SrO + H2O = Sr(OH)2.
Хімічні властивості основ
1. Усі нерозчинні у воді основи при нагріванні розкладаються з утворенням оксидів:
2 Fe (OH ) 3 = Fe 2 O 3 + 3 H 2 O ,
Ca (OH) 2 = CaO + H 2 O.
2. Найбільш характерною реакцією основ є їх взаємодія з кислотами – реакція нейтралізації. У неї вступають як луги, так і нерозчинні основи:
NaOH + HNO 3 = NaNO 3 + H 2 O ,
Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O.
3. Луги взаємодіють з кислотними та з амфотерними оксидами:
2KOH + CO 2 = K 2 CO 3 + H 2 O,
2NaOH + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 + H 2 O.
4. Підстави можуть вступати у реакцію з кислими солями:
2NaHSO 3 + 2KOH = Na 2 SO 3 + K 2 SO 3 +2H 2 O,
Ca(HCO 3) 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3↓ + CaCO 3 + 2H 2 O.
Cu(OH) 2 + 2NaHSO 4 = CuSO 4 + Na 2 SO 4 +2H 2 O.
5. Необхідно особливо наголосити на здатності розчинів лугів реагувати з деякими неметалами (галогенами, сіркою, білим фосфором, кремнієм):
2 NaOH + Cl 2 = NaCl + NaOCl + H 2 O (на холоді),
6 KOH + 3 Cl 2 = 5 KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (при нагріванні),
6KOH + 3S = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O,
3KOH + 4P + 3H 2 O = PH 3 + 3KH 2 PO 2 ,
2NaOH + Si + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2.
6. Крім того, концентровані розчини лугів при нагріванні здатні розчиняти також і деякі метали (ті, сполуки яких мають амфотерні властивості):
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2,
Zn + 2KOH + 2H 2 O = K 2 + H 2.
Розчини лугів мають рН> 7 (лужне середовище), змінюють забарвлення індикаторів (лакмус - синє, фенолфталеїн - фіолетове).
М.В. Андрюхова, Л.М. Бородіна