Урок №44. Гидроксиды. Основания: классификация, номенклатура, получение
Гидроксиды
ОСНОВАНИЯ
NaOH – гидроксид натрия,
KOH – гидроксид калия,
Ca(OH) 2 – гидроксид кальция,
Fe(OH) 3 – гидроксид железа (III),
Ba(OH) 2 – гидроксид бария.
Классификация оснований
Щёлочи – это основания растворимые в воде.
К нерастворимым относят так называемые амфотерные гидроксиды, которые при взаимодействии с кислотами выступают как основания, а со щёлочью как кислоты.
Классификация оснований по числу групп ОН:
Физические свойства
Большинство оснований – твёрдые вещества с различной растворимостью в воде.
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОСНОВАНИЙ
1. Металл + H 2 O = ЩЁЛОЧЬ + Н 2 ↑
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2
2. ОКСИД МЕТАЛЛА + H 2 O = ЩЁЛОЧЬ
Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH
Здесь, Металл – это щелочной металл (Li, Na, K, Rb, Cs) или щелочноземельный (Ca, Ba, Ra, Sr)
СОЛЬ(р-р) + ЩЁЛОЧЬ = ОСНОВАНИЕ↓ + СОЛЬ
Ме х А у + Ме * (OH) n = Me(OH) у ↓+Ме * х А n
CuSO 4 + 2 NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4
ВЫПОЛНИТЕ ЗАДАНИЯ:
№1. Классифицируйте формулы:
№2. Выпишите химические формулы оснований в два отдельных столбика: щёлочи и нерастворимые основания и назовите их : MnO, P 2 O 5 , Ca(OH) 2 , CO, Al(OH) 3 , BeO, Mg(OH) 2 , K 2 O, ZnO, KOH, CrO 3
№3. Приведите по два уравнения реакций получения следующих оснований:
Основания (гидроксиды). Свойства, получение, применение
Ещё со школы нам известно, что основаниями называют соединения, где атомы металла связаны с одной или несколькими гидроксогруппами — KOH, Ca(OH)2 и т. п. Однако понятие «основания» на самом деле шире, и существует две теории оснований — протонная (теория Брёнстеда — Лоури) и электронная (теория Льюиса). Основания и кислоты Льюиса мы рассмотрим в отдельной статье, поэтому возьмём определение из теории Брёнстеда (далее в данной статье — только основания Брёнстеда): Основания (гидроксиды) — это вещества или частицы, способные принимать (отщеплять) протон от кислоты. Согласно такому определению, свойства основания зависят от свойств кислоты — например, вода или уксусная кислота ведут себя как основания в присутствии более сильных кислот:
Номенклатура оснований
Названия оснований образуются весьма просто — сначала идёт слово «гидроксид», а затем название металла, который входит в данное основание. Если металл имеет переменную валентность, это отражают в названии.
KOH — гидроксид калия
Ca(OH)2 — гидроксид кальция
Fe(OH)2 — гидроксид железа (II)
Fe(OH)3 — гидроксид железа (III)
Классификация оснований
Основания можно классифицировать по следующим признакам:
Изменение цвета индикаторов:
метиловый оранжевый – желтый
Фенолфталеин придаёт раствору щёлочи малиновую окраску
Что такое основный гидроксид
3.1. Классификация, получение и свойства оснований
Основаниями (основными гидроксидами) с позиции теории электролитической диссоциации являются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием гидроксид-ионов ОН — .
— двухкислотные основания – Fe ( OH )2, Ba ( OH )2;
— трехкислотные основания – Al ( OH )3, Fe ( OH )3.
1. Общим методом получения оснований является реакция обмена, с помощью которой могут быть получены как нерастворимые, так и растворимые основания:
При получении этим методом растворимых оснований в осадок выпадает нерастворимая соль.
При получении нерастворимых в воде оснований, обладающих амфотерными свойствами, следует избегать избытка щелочи, так как может произойти растворение амфотерного основания, например,
В подобных случаях для получения гидроксидов используют гидроксид аммония, в котором амфотерные оксиды не растворяются:
Гидроксиды серебра, ртути настолько легко распадаются, что при попытке их получения обменной реакцией вместо гидроксидов выпадают оксиды:
2. Щелочи в технике обычно получают электролизом водных растворов хлоридов:
(суммарная реакция электролиза)
Щелочи могут быть также получены взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:
Химические свойства оснований
1. Все нерастворимые в воде основания при нагревании разлагаются с образованием оксидов:
2. Наиболее характерной реакцией оснований является их взаимодействие с кислотами – реакция нейтрализации. В нее вступают как щелочи, так и нерастворимые основания:
3. Щелочи взаимодействуют с кислотными и с амфотерными оксидами:
4. Основания могут вступать в реакцию с кислыми солями:
5. Необходимо особенно подчеркнуть способность растворов щелочей реагировать с некоторыми неметаллами (галогенами, серой, белым фосфором, кремнием):
2 NaOH + Cl 2 = NaCl + NaOCl + H 2 O (на холоду),
6 KOH + 3 Cl 2 = 5 KCl + KClO 3 + 3 H 2 O (при нагревании),
6. Кроме того, концентрированные растворы щелочей при нагревании способны растворять также и некоторые металлы (те, соединения которых обладают амфотерными свойствами):
Растворы щелочей имеют рН > 7 (щелочная среда), изменяют окраску индикаторов (лакмус – синяя, фенолфталеин – фиолетовая).
Гидроксиды: физические свойства, получение, химические свойства
Гидроксиды: физические свойства, получение, химические свойства
Мы с Вами рассмотрели в предыдущих темах оксиды их свойства и получение и теперь плавно переходим к гидроксидам. На проверку знаний свойств гидроксидов нацелено 8 задание ЕГЭ по химии, ну и, конечно, вторая часть заданий ЕГЭ также может содержать хитрые вопросы, требующие знаний специфических реакций и свойств оснований.
Итак, давайте с вами вспоминать, что такое основания в принципе. Основания – это соединения, состоящие из атомов металла, связанных с одной или несколькими гидроксогруппами. (примерами могут служить гидроксид натрия, гидроксид бария, гидроксид железа)
Название основания складывается из слова гидроксид и названия металла в родительном падеже
Физические свойства оснований
Гидроксиды при комнатной температуре представляют собой твердые вещества. Делятся на малорастворимые, нерастворимые и растворимые в воде. Растворимые в воде сильные основания – это щелочи. Обладают мылкостью, разъедают ткани и кожу. Растворимым основанием также является гидроксид аммония.
Получение оснований.
Химические свойства
Амфотерные гидроксиды
Амфотерные гидроксиды – гидроксиды, проявляющие основные и кислотные свойства. Вступающие в реакцию и с кислотами и с щелочами. Проявление основных свойств выражается в реакциях гидроксидов с кислотами с образованием соли и воды, а проявление кислотных свойств выражается в реакциях с щелочами также с образованием соли и воды.
Амфотерные гидроксиды практически нерастворимы в воде (а это значит, что соответствующие им оксиды с водой не реагируют). Кислотные и основные свойства как правило выражены слабо (нивелируют друг друга). К амфотерным гидроксидам ЭГП относятся гидроксиды бериллия, олова, свинца, алюминия к примеру.
Важное замечание: амфотерные гидроксиды растворимы в растворах щелочей, а это значит, что для получения таких гидроксидов ни в коем случае не берем избыток щелочей. В противном случае у нас в ходе обменной реакции щелочи и соли амфотерный гидроксид попросту растворится.
Мы с вами рассмотрели основные свойства гидроксидов элементов главных подгрупп и общие свойства и получение гидроксидов, а теперь давайте рассмотрим гидроксиды элементов побочных подгрупп.
Титан. Титан в степени окисления +4 в виде гидроксида проявляет амфотерные свойства (есть титановая кислота). Одна из форм титановой кислоты растворяется в щелочи и образует соли титанаты.
Цирконий. Гидроксид четырехвалентного циркония также амфотерен и подобно титану растворяется в щелочи, образуя цирконаты.
Хром. Гидроксид хрома трехвалентный – амфотерный гидроксид имеет соли в катионной форме и в анионной форме. Остальные модификации хрома образуют исключительно анионные формы.
Марганец. Элемент проявляет степени окисления от +2 до + 7 и каждая имеет свои характерные особенности. Так марганец в степени окисления + 2 образует слабое основание, а вот четырехвалентный марганец образует амфотерный гидроксид, образующий соли манганиты. Марганец в других степенях окисления не образует гидроксидов.
Железо. Образует слабое основание – двухвалентный гидроксид железа с признаками амфотерности, но с преобладанием основных свойств. А вот гидроксид железа в трехвалентном состоянии – этотипичное амфотерное соединение с небольшим преобладанием основных свойств.
Медь. Двухвалентный гидроксид меди также проявляет амфотерные свойства и подобно двухвалентному гидроксиду железа основные свойства преобладают над кислотными. Образование купратов возможно только при действии на гидроксид меди концентрированным раствором щелочи.
Цинк. Образует типично амфотерный гидроксид. С растворами кислот образует соль и воду, а с раствором щелочей образует цинкаты.
Надеемся, цель данной статьи послужить вам своеобразной памяткой и шпаргалкой достигнута. Более детальную информацию вы сможете получить уже непосредственно на занятиях с нашими преподавателями и сдать ЕГЭ на 90+. А значит открыть себе путь в любой престижный ВУЗ страны. В следующих статьях мы с вами рассмотрим кислоты и соли, разберем особенности кислородосодержащих кислот, рассмотрим соли различных элементов, познакомимся с частными случаями химических реакций различных солей.
Основания. Химические свойства и способы получения
Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:
Получение оснований
1. Взаимодействие основных оксидов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только те оксиды, которым соответствует растворимое основание (щелочь). Т.е. таким способом можно получить только щёлочи:
основный оксид + вода = основание
Na2O + H2O → 2NaOH
При этом оксид меди (II) с водой не реагирует:
CuO + H2O ≠
2. Взаимодействие металлов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только щелочные металлы (литий, натрий, калий. рубидий, цезий) , кальций, стронций и барий. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, окислителем выступает водород, восстановителем является металл.
металл + вода = щёлочь + водород
2K 0 + 2 H2 + O → 2 K + OH + H2 0
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
4. Основания образуются при взаимодействии других щелочей с солями. При этом взаимодействуют только растворимые вещества, а в продуктах должна образоваться нерастворимая соль, либо нерастворимое основание:
щелочь + соль1 = соль2↓ + щелочь
щелочь + соль1 = соль2↓ + щелочь
Например: карбонат калия реагирует в растворе с гидроксидом кальция:
Например: хлорид меди (II) взаимодействет в растворе с гидроксидом натрия. При этом выпадает голубой осадок гидроксида меди (II):
CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl
Химические свойства нерастворимых оснований
1. Нерастворимые основания взаимодействуют с сильными кислотами и их оксидами (и некоторыми средними кислотами). При этом образуются соль и вода.
нерастворимое основание + кислота = соль + вода
нерастворимое основание + кислотный оксид = соль + вода
При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с кислотным оксидом слабой угольной кислоты – углекислым газом:
2. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на оксид и воду.
3. Нерастворимые основания не взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.
нерастворимое оснвоание + амфотерный оксид ≠
нерастворимое основание + амфотерный гидроксид ≠
4. Некоторые нерастворимые основания могут выступать в качестве восстановителей. Восстановителями являются основания, образованные металлами с минимальной или промежуточной степенью окисления, которые могут повысить свою степень окисления (гидроксид железа (II), гидроксид хрома (II) и др.).
Химические свойства щелочей
щёлочь(избыток)+ кислота = средняя соль + вода
щёлочь + многоосновная кислота(избыток) = кислая соль + вода
При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.
При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 2:1 образуются гидрофосфаты:
В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.
щёлочь (расплав) + амфотерный оксид = средняя соль + вода
щёлочь (расплав) + амфотерный гидроксид = средняя соль + вода
щёлочь (раствор) + амфотерный оксид = комплексная соль
щёлочь (раствор) + амфотерный гидроксид = комплексная соль
А в растворе образуется комплексная соль:
Обратите внимание, как составляется формула комплексной соли: сначала мы выбираем центральный атом (к ак правило, это металл из амфотерного гидроксида). Затем дописываем к нему лиганды — в нашем случае это гидроксид-ионы. Число лигандов, как правило, в 2 раза больше, чем степень окисления центрального атома. Но комплекс алюминия — исключение, у него число лигандов чаще всего равно 4. Заключаем полученный фрагмент в квадртаные скобки — это комплексный ион. Определяем его заряд и снаружи дописываем нужное количество катионов или анионов.
3. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами. При этом возможно образование кислой или средней соли, в зависимости от мольного соотношения щёлочи и кислотного оксида. В избытке щёлочи образуется средняя соль, а в избытке кислотного оксида образуется кислая соль:
щёлочь(избыток) + кислотный оксид = средняя соль + вода
щёлочь + кислотный оксид(избыток) = кислая соль
А при взаимодействии избытка углекислого газа с гидроксидом натрия образуется только гидрокарбонат натрия:
2NaOH + CO2 = NaHCO3
щёлочь + растворимая соль = соль + соответствующий гидроксид
Щёлочи взаимодействуют с растворами солей металлов, которым соответствуют нерастворимые или неустойчивые гидроксиды.
Cu 2+ SO4 2- + 2Na + OH — = Cu 2+ (OH)2 — ↓ + Na2 + SO4 2-
Также щёлочи взаимодействуют с растворами солей аммония.
Таким образом, получаем 2 схемы взаимодействия солей металлов, которым соответствуют амфотерные гидроксиды, с щелочами:
соль амф.металла(избыток) + щёлочь = амфотерный гидроксид↓ + соль
соль амф.металла + щёлочь(избыток) = комплексная соль + соль
5. Щёлочи взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, либо менее кислые соли.
кислая соль + щёлочь = средняя соль + вода
Свойства кислых солей очень удобно определять, разбивая мысленно кислую соль на 2 вещества — кислоту и соль. Например, гидрокарбонта натрия NaHCO3 мы разбиваем на уольную кислоту H2CO3 и карбонат натрия Na2CO3. Свойства гидрокарбоната в значительной степени определяются свойствами угольной кислоты и свойствами карбоната натрия.
6. Щёлочи взаимодействуют с металлами в растворе и расплаве. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, в растворе образуется комплексная соль и водород, в расплаве — средняя соль и водород.
! Обратите внимание! С щелочами в растворе реагируют только те металлы, у которых оксид с минимальной положительной степенью окисления металла амфотерный!
2Al + 2NaOH + 6 H2 + O = 2Na[ Al +3 (OH)4] + 3 H2 0
7. Щёлочи взаимодействуют с неметалами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Как правило, неметаллы диспропорционируют в щелочах. Не реагируют с щелочами кислород, водород, азот, углерод и инертные газы (гелий, неон, аргон и др.):
NaOH +О2 ≠
NaOH +N2 ≠
NaOH +C ≠
Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).
2NaOH +Cl2 0 = NaCl — + NaOCl + + H2O
6NaOH +Cl2 0 = 5NaCl — + NaCl +5 O3 + 3H2O
Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.
2NaOH + Si 0 + H2 + O= Na2Si +4 O3 + 2H2 0
Фтор окисляет щёлочи:
Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.
8. Щёлочи не разлагаются при нагревании.
Исключение — гидроксид лития:
2LiOH = Li2O + H2O
