Что такое сильное основание

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

Источник

10 Самых сильных оснований когда-либо синтезированных

Основание, в химии, относится к любому веществу, которое высвобождает гидроксидные ионы (OH − ) при растворении в воде или водном растворе. Многие основания, однако, не легко переносят гидроксидные ионы, но они также производят высокие уровни OH − при обработке водой. Этот тип реакции можно наблюдать, когда аммиак обрабатывают водой с получением аммония и гидроксида.

Основания также имеют отличительные физические характеристики; например, они горьки на вкус (кислоты кислы) и дают скользкое ощущение при прикосновении. Основы необходимы и являются жизненно важным компонентом в конкретных отраслях промышленности. Они использованы для того чтобы сделать бумагу, мыло и синтетическую вискозу, порошок отбеливания, антацид. Хотя они обычно рассматриваются как химическая противоположность кислот, есть несколько известных кислот, которые могут вести себя так же, как основания при определенных обстоятельствах.

Cверхоснование

Термин «сверхоснование» не нов и использовался более полутора столетий. Поскольку сверхоснование подвержены бурной реакции, при контакте с водой или углекислым газом для проведения химических реакций требуется специальный растворитель. Сверхоснование могут быть классифицированы на три типа; органические, неорганические и металлоорганические. Ниже приведен список 10 сильнейших баз на Земле.

10. Гидроксид лития

Химическая формула: LiOH

Большое количество LiOH используется для производства литиевого мыла. Другое важное использование гидроксида лития делается в вентиляционных системах подводных лодок и космических аппаратов для устранения углекислого газа путем создания воды и карбоната лития.

Он также используется в качестве средства борьбы с коррозией в ядерных реакторах (реактор с водой под давлением) и в качестве электролита батареи.

9. Гидроксид натрия

Рабочая модель процесса Хлоралкалия или электролиза Хлоралкалия

Химическая формула: NaOH

Гидроксид натрия широко используется для химической варки целлюлозы в бумажной промышленности. Его другие применения включают в себя производство мыла и моющих средств, обработку сырой пищи, производство цемента и водоочистные сооружения для нейтрализации значений pH воды. Он также время от времени используется в нефтяной промышленности для нейтрализации кислот и повышения уровня щелочности определенного раствора.

В древние времена NaOH получали обработкой гидроксида кальция карбонатом натрия. К 19 веку его заменил процесс Сольвея, который использовался для производства карбоната натрия, дешевой альтернативы NaOH. Сегодня большая часть промышленного гидроксида натрия создается с помощью процесса хлоралкалия.

8. Гидроксид калия

Химическая формула: KOH

Многие из вас могут распознать гидроксид калия как едкий калий, твердое белое вещество, известное своей высококоррозионной природой. Подобно гидроксиду натрия, KOH является бесцветным (коммерчески доступно в белом цвете) и прочным квинтэссенцией.

В то время как гидроксид калия и гидроксид натрия могут использоваться как взаимозаменяемые вещества для различных целей, в большинстве отраслей промышленности используется NaOH, так как он дешевле двух. В любом случае он используется для производства биодизеля, мыла и в качестве электролита в некоторых батареях.

Чистый гидроксид калия получают взаимодействием гидроксида натрия с деградированным или нечистым калием. Химическое соединение потенциально опасно и вызывает ожоги кожи при концентрации более 2%. Все, что от 0,5% до 2%, может вызвать сильное раздражение.

7. Бис(триметилсилил) амид лития

Химическая Формула: C ₆ H ₁₈ LiNSi ₂

Бис (триметилсилил) амид лития, или сокращенно LiHMDS, представляет собой ненуклеофильную супероснову, которая имеет важные применения в лабораториях. Как и другие реагенты на основе лития, он может образовывать циклические соединения с тримером, анионом, созданным комбинацией трех ионов одного и того же вещества. LiHMDS обычно получают взаимодействием бис (триметилсилил) амина с бутиллитием.

HN (SiMe3) 2 + C4H9Li → LiN (SiMe3) 2 + C4H10

6. Гидрид натрия

Химическая формула: NaH

Гидрид натрия принадлежит к особой группе гидридов, известных как солевые/ионные гидриды (состоящие из ионов Na+ и H-), которые, в отличие от аммиака и воды, существуют в солеобразной форме. В основном он используется в качестве основы органического синтеза, хотя известно также малое количество незначительных случаев использования NaH. Гидрид натрия образуется при реакции водорода с жидким натрием.

В редких случаях соединение может принимать форму «обратного гидрида натрия», где натрий и ионы водорода обмениваются зарядами (Na- и H+). Na- является щелочью, что делает это соединение более энергетическим, чем стандартный гидрид натрия (из-за увеличенного чистого смещения между двумя электронами).

5. Амид Натрия

Химическая формула: NaNH ₂

Азид натрия, иногда известный как Амид натрия, является одним из самых сильных известных оснований в мире. Это важное, коммерчески доступное химическое соединение, которое обычно используется в органическом синтезе. NaNH 2 проводит электричество (в сплавленном состоянии), так как его электрические свойства проводимости почти аналогичны свойствам гидроксида натрия.

В то время как чистый гидроксид натрия обычно белый, большая часть коммерчески доступных NaNH 2 имеет серый цвет из-за наличия примесей в виде металлического железа. Обычно Амид натрия получают путем взаимодействия аммиачного газа с натрием.

Амид натрия является предпочтительным в некоторых типах синтеза из-за его функций в качестве нуклеофила. Это потенциально опасное химическое вещество, с которым следует обращаться с особой осторожностью. Он может энергично реагировать с водой, особенно когда присутствует в твердой форме.

4. Диизопропиламид лития

Химическая формула: C ₆ H ₁₄ LiN

Следующим в списке является диизопропиламид лития, еще одна ненуклеофильная сверхоснова, которая известна своей сильно коррозионной природой и растворимостью. В нормальных условиях соединение синтезируется путем обработки охлажденного раствора диизопропиламина (тетрагидрофурана) Бутиллитием. Излишне говорить, что диизопропиламид лития является коррозионным, а пирофорные, но коммерческие растворы гораздо безопаснее.

3. Бутиллитий

Химическая формула: C ₄ H ₉ Li

Н-Бутиллитий коммерчески важное свероснова, главным образом используемое как катализатор для полимерности для того чтобы произвести синтетический каучук. Он также используется в фармацевтической промышленности. Хотя бутиллитий в основном бесцветный, он может претерпевать незначительные изменения цвета либо при контакте с алканами, либо при старении.

Помимо сверхосновы, Н-Бутиллитий является мощным восстановителем, а также нуклеофилом (химическое вещество, которое жертвует электронную пару, образуя связь). Бутиллитий обычно получают взаимодействием лития с 1-бромбутаном или 1-хлорбутаном.

Бутиллитий нестабилен и может активно реагировать с водой и углекислым газом, но его можно безопасно хранить под инертным газом.

2. Анион окиси лития

Анион монооксида лития когда-то был самой сильной основой в мире до того, как был свергнут с престола в 2008 году. Как и другие сверхосновы, монооксид лития готовят в апротонном растворителе и также известен своей чрезвычайно агрессивной природой.

Синтез аниона моноксида лития является сложной процедурой, и ее сложно проводить контролируемым образом. Обычно небольшое количество оксалата лития (Li ₂ C ₂ O ₄ ) используется в качестве предшественника, который проходит процесс ионизации электрораспылением. Полученное соединение оксалат-анион лития (LiC ₂ O ₄ ) выделяют и затем обрабатывают с индуцированной столкновением диссоциацией дважды.

В результате получаем анион оксида лития (LiO-) и молекулу диоксида углерода. Использование аниона оксида лития неизвестно.

1. Орто-diethynylbenzene дианион

Химическая формула: [C ₆ H ₄ (C2) ₂ ] 2–
E _pa: 1843 кДж / моль

Орто-diethynylbenzene дианион является, пожалуй, самым сильным сверхоснованием, известным нам. Он был первоначально синтезирован/открыт группой исследователей в Австралии с использованием масс-спектрометрии.

Кроме того, орто-diethynylbenzene имеет два изомера (с одинаковой молекулярной формулой, но различной химической структурой); Мета-диэтинилбензол дианион и пара-диэтинилбензол дианион, второе и третье сильнейшее основание, когда-либо синтезированное. Оба изомера, включая орто-diethynylbenzene, не имеют известного применения и существуют в газообразном состоянии.

Источник

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

Источник

Кислоты и основания

После прочтения статьи Вы сможете разделять вещества на соли, кислоты и основания. В статье описано, что такое pH раствора, какими общими свойствами обладают кислоты и основания.

В неорганической химии, как правило, под кислотой имеют ввиду кислоту Бренстеда-Лоури, то есть вещества, способные отдать протон. Если имеют ввиду определение кислоты по Льюису, то в тексте такую кислоту называют кислотой Льюиса. Данные правила справедливы для кислот и оснований.

Диссоциация

Свойства кислот и оснований

Основания, как правило, мыльные на ощупь, кислоты, в большинстве своём, имеют кислый вкус.

При реакции основания со многими катионами формируется осадок. При реакции кислоты с анионами, как правило, выделяется газ.

Сильные и слабые кислоты и основания

Сильные кислоты

Примеры сильных кислот: HCl, HBr, HF, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄

Список сильных кислот

Слабые кислоты

Растворяются в воде только частично, например, HF:

Сильные основания полностью диссоциируют в воде:

К сильным основаниям относятся гидроксиды металлов первой (алкалины, щелочные металы) и второй (алкалинотеррены, щёлочноземельные металлы) группы.

Список сильных оснований

Слабые основания

Список слабых оснований

Реакции кислот и оснований

Сильная кислота и сильное основание

Такая реакция называется нейтрализацией: при количестве реагентов достаточном для полной диссоциации кислоты и основания, результирующий раствор будет нейтральным.

Слабое основание и слабая кислота

Сильное основание и слабая кислота

Основание полностью диссоциирует, кислота диссоциирует частично, результирующий раствор имеет слабые свойства основания:

Сильная кислота и слабое основание

Кислота полностью диссоциирует, основание диссоциирует не полностью:

Диссоциация воды

Способы определения pH

Инструментальный метод

Индикаторы

Вещество, которое изменяет цвет в некотором интервале значений pH в зависимости от кислотности раствора, используя несколько индикаторов можно добиться достаточно точного результата.

Все катионы кроме металлов первой и второй группы имеют кислотные свойства.

Буфферный раствор

Растворы, которые сохраняют уровень pH при добавлении небольшого количества сильной кислоты или сильного основания, в основном состоят из:

Для подготовки буфферного раствора определённой кислотности необходимо смешать слабую кислоту или основание с соответствующей солью, при этом необходимо учесть:

Источник

Разница между сильными и слабыми основаниями

Содержание:

Ключевые области покрыты

1. Что такое сильная база
— определение, свойства, реакции с примерами
2. Что такое слабая база
— определение, свойства, реакции с примерами
3. В чем разница между сильными и слабыми основаниями
— Сравнение основных различий

Ключевые слова: кислоты, диссоциация, константа диссоциации, гидроксильный ион, сильные основания, слабые основания

Что такое сильная база

Некоторые основания не полностью растворены в воде; например, гидроксид кальция. Но он также считается сильным основанием, потому что он может полностью распасться на ионы. PH раствора дает нам представление о типе присутствующего там основания. Если значение pH очень близко к 14, то этот раствор является сильно основным. Высокое значение pH означает очень низкую концентрацию H + ионов.

Рисунок 1: NaOH является сильным основанием и вызывает коррозию из-за высокой реакционной способности.

Молекулярная формула основания будет определять количество гидроксильных ионов, высвобождаемых этим основанием. Сильное основание, имеющее одну гидроксильную группу на одну молекулу, высвобождает один моль гидроксильных ионов на один моль основания. Пример: NaOH является сильной основой. Он выделяет один гидроксильный ион на одну молекулу NaOH.

Что такое слабая база

Рисунок 2: Гидроксид аммония является слабым основанием.

Слабые основания могут создавать равновесие в водном растворе; поскольку основание частично диссоциирует на ионы, оставшиеся молекулы основания и диссоциированные ионы находятся в равновесии. При данной температуре диссоциация слабого основания дает такое же соотношение между ионами и оставшимся основанием. Эта постоянная величина называется константой равновесия, Kb. Для слабых оснований значение КБ очень низкое. Другими словами, если значение pKb очень высоко, оно имеет характеристики слабого основания. Но если значение pKb очень низкое, его можно отнести к категории сильных оснований, а не слабых оснований.

Разница между сильными и слабыми основаниями

Определение

диссоциация

Сильные основания: Сильные основания диссоциируют на ионы почти на 100%.

Слабые базы: Слабые основания частично диссоциируют на ионы.

Сильные основания: Значение pH ближе к 14 указывает на сильное основание.

Слабые базы: Значение pH ближе к 7, но выше 7 указывает на слабое основание.

Реактивность

Сильные основания: Сильные основания очень реактивны.

Слабые базы: Слабые основания менее реактивны по сравнению с сильными основаниями.

Сильные основания: Значение pKb для сильных оснований почти равно нулю или очень низкое значение.

Слабые базы: Значение pKb для слабых оснований очень высоко.

Заключение

Сильные основания и слабые основания являются основными соединениями, которые могут высвобождать гидроксильные ионы (ОН – ) в водный раствор. Хотя оба они являются базовыми, между ними есть несколько отличий. Основное различие между сильным основанием и слабым основанием состоит в том, что сильные основания могут полностью диссоциировать, чтобы дать системе все доступные гидроксильные ионы, в то время как слабые основания частично диссоциируют, давая некоторые из их гидроксильных ионов.

Источник