Как найти щелочь по формуле

Основания в химии – совокупность соединений с характерной способностью к взаимодействию с кислотами, в результате которого происходит образование солей. Основания связаны с основными оксидами.

Определение. Структура и формула основания

Основания (основные гидроксиды) – соединения, образуемые связью между положительно заряженным ионом металла и высокореакционной гидроксильной группой – анионом OH-. В зависимости от валентности металла его ион может присоединять одну или несколько гидроксогрупп.

В составе основания катион металла и протон H+, входящий в гидроксогруппу, взаимно отталкиваются. Их удерживает притяжение к отрицательному иону кислорода O2-, причем протон расположен ближе и притягивается сильнее. Связь с металлом менее прочна, и ее величина определяется радиусом металлического иона.

Общий вид формулы основного гидроксида — MeOHn. Для определения величины n – количества гидроксогрупп, присоединяющихся к металлу, необходимо знать его степень окисления :

В качестве основания может рассматриваться гидрат аммиака () в водном растворе, в этом случае формула данного соединения записывается как NH4OH.

Номенклатура

Наименования оснований строятся по правилу: «гидроксид + название металла». Если степень окисления металла непостоянна, в названии указывается его валентность: гидроксид железа(III).

Некоторые основания имеют, помимо систематических, тривиальные (традиционные и технические) названия:

Классификация

Основания подразделяются по следующим признакам:

Растворимость в воде:

• растворимые – гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов, тяжелого металла таллия(I) TlOH, а также гидроксид аммония;
• нерастворимые.

Кислотность – количество n соединенных с металлом гидроксид-ионов OH-: одно-, двух-, трехкислотные.

Сила – способность к диссоциации, то есть отдаче гидроксид-ионов:

• сильные (все растворимые, за исключением гидроксида аммония, и малорастворимые гидроксиды щелочноземельных металлов кальция Ca(OH2) и стронция Sr(OH2);
• слабые (нерастворимые в воде основания и гидроксид аммония NH4OH).

Щелочи

К щелочам относят сильные основания, растворимые в воде. В отношении гидроксидов кальция и стронция понятие «щелочь» применяется к растворенной части:

Формула щелочи имеет вид ROH либо ROH2  в зависимости от степени окисления образующего ее металла R. Трехосновных щелочей не существует. В таблице представлены щелочи, образованные металлами разных групп периодической таблицы:

Чем больше радиус металлического катиона и чем меньше его заряд (степень окисления), тем слабее связь с гидроксогруппой OH- и, следовательно, тем сильнее основание. Наиболее сильные щелочи в химии – это гидроксиды цезия и радия: у этих металлов самые крупные ионы. Соответственно слабейшая из щелочей – гидроксид лития.

Свойства

В стандартных условиях основания – твердые вещества с кристаллическим строением, различных оттенков (чаще белые или бесцветные), без запаха. Едкие щелочи в твердом состоянии чрезвычайно гигроскопичны. Расплавы и растворы щелочей являются электролитами.

Водные растворы щелочей – мылкие жидкости, вызывающие изменение цвета индикаторов:

• лакмус: фиолетовый → синий;
• фенолфталеин: бесцветный → малиновый;
• метилоранж: оранжевый → желтый;
• универсальный: оранжевый → синий.

Концентрированные щелочные растворы опасны в обращении. При работе с ними необходимо использовать средства защиты и соблюдать технику безопасности. Едкие щелочи растворяются не только в воде, но также в метаноле и этаноле.

Химические свойства

1. В растворах и расплавах сильные основания диссоциируют:

Гидроксид аммония – неустойчивое соединение и самопроизвольно разлагается на аммиак и воду:

2. Взаимодействие с кислотами

Реакции нейтрализации между щелочью и кислотой, продуктами которых являются соль и вода:

Ионное уравнение: ; сокращенное .

Слабое основание не диссоциирует, поэтому для реакции

• Реакция протекает не до конца при избытке одного из реагентов:

– образуется основная соль сульфат гидроксомеди(II);

– образуется кислая соль дигидрофосфат натрия.

Если оба реагента слабые, реакция не идет.

3. Взаимодействие с оксидами и гидроксидами

• Между щелочью и кислотным оксидом с образованием соли и воды:

• Между щелочным расплавом и амфотерным оксидом либо гидроксидом:

• Между раствором щелочи и амфотерным оксидом (гидроксидом):

В реакциях этого типа образуется комплексная соль (здесь – гексагидроксоалюминат натрия).

Нерастворимые основания принадлежат к амфотерным гидроксидам: по отношению к сильным основаниям они обладают кислотными свойствами.

4. Между щелочью и растворимой солью протекает реакция обмена, если хотя бы один из продуктов выпадает в осадок:

Ионное уравнение: ; сокращенное – .

5. Участие в окислительно-восстановительных реакциях с металлами, не образующими основных оксидов (Be, Al, Zn, Sn), и с некоторыми неметаллами:

6. Разложение на оксид и воду при нагревании нерастворимых и малорастворимых оснований:

.

Легкорастворимые щелочи устойчивы к нагреванию, за исключением гидроксида лития.

Получение

Это интересно:

Масса молекул. Количество вещества и моль

О химических элементах и атомах

Применение

Физико-химические свойства оснований сделали их незаменимыми веществами во всех отраслях, использующих химические технологии:

• в добыче полезных ископаемых и металлургии;
• в производстве потребительских товаров, косметической, пищевой и фармацевтической продукции;
• в производстве красителей, бытовой химии и удобрений;
• в топливной и химической промышленности;
• в строительстве и многих других областях.

Наиболее широко применяются щелочи, но и нерастворимые основания используются в производстве полимеров, в очистных сооружениях, в медицине, в электротехнике.

Задания

1. Какое соединение в ряду KOH, Ra(OH2), BeO, P2O5, HBrO3, Al(OH3) является:

1. 1. амфотерным оксидом;
   2. едкой щелочью;
   3. кислотным оксидом;
   4. нерастворимым основанием;
   5. гидроксидом щелочноземельного металла?

2. Какое основание в каждой из пар является более сильным?

1. 1. Ca(OH)2 или Mg(OH)2;
   2. Ba(OH)2 или Ca(OH)2;
   3. Ra(OH)2 или CsOH;
   4. Sr(OH0)2 или Al(OH)3;
   5. KOH или LiOH.

3. Какие соединения образуются в результате реакции Zn(OH)2+H2SO4? Напишите ее молекулярное и ионное уравнения.

4. Какие соединения являются продуктом реакции между гидроксидом натрия и оксидом азота(V)? Напишите уравнения в молекулярной и ионной форме.

5. Какое основание можно получить, используя реакцию между гидроксидом калия и сульфатом магния? Запишите ее уравнения.

6. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, позволяющих осуществить превращения .

Ответы



Запрос «Каустик» перенаправляется сюда; о других значениях см. Каустик (значения).

Щёлочи (в рус. языке от слова «щёлок»; производное от того же корня, что и др.-исл. skola «стирать»^[1]) — гидроксиды щелочных и некоторых других элементов, например таллия. К щелочам относятся хорошо растворимые в воде основания. При электролитической диссоциации щёлочи образуют анионы OH⁻ и катион металла.

К щелочам относятся гидроксиды металлов подгрупп IA и IIA (начиная с кальция) периодической системы химических элементов, например NaOH (едкий натр), KOH (едкое кали), Ba(OH)₂ (едкий барий). В качестве исключения к щелочам относится гидроксид одновалентного таллия TlOH, который хорошо растворим в воде и является сильным основанием. «Едкие щёлочи» — тривиальное название гидроксидов лития LiOH, натрия NaOH, калия КОН, рубидия RbOH и цезия CsOH. Название «едкая щёлочь» обусловлено свойством разъедать кожу и слизистые оболочки (вызывая сильные химические ожоги), бумагу и другие органические вещества.

Из-за очень большой химической активности щелочных металлов едкие щёлочи долгое время не удавалось разложить и они потому считались простыми веществами. Одним из первых предположение о сложном составе едких щелочей высказал Лавуазье. Основываясь на своей теории о том, что все простые вещества могут окисляться, Лавуазье решил, что едкие щёлочи — это уже окисленные сложные вещества. Однако подтвердить это удалось лишь Дэви в начале XIX века после применения им электрохимии^[2].

Физические свойства[править | править код]

Гидроксиды щелочных металлов (едкие щёлочи) представляют собой твёрдые, белые, очень гигроскопичные вещества. Щёлочи — это сильные основания, очень хорошо растворимые в воде, причём реакция сопровождается значительным тепловыделением. Сила основания и растворимость в воде возрастает с увеличением радиуса катиона в каждой группе периодической системы. Самые сильные щёлочи — гидроксид цезия (поскольку из-за очень малого периода полураспада гидроксид франция не получен в макроскопических количествах) в группе Ia и гидроксид радия в группе IIa.
Кроме того, едкие щёлочи растворимы в этаноле и метаноле.

Химические свойства[править | править код]

Щёлочи проявляют оснóвные свойства. В твёрдом состоянии все щёлочи поглощают H₂O, а также CO₂ (также и в состоянии раствора) из воздуха, постепенно превращаясь в карбонаты. Щёлочи широко применяются в промышленности.

Качественные реакции на щёлочи[править | править код]

Водные растворы щелочей изменяют окраску индикаторов.

Взаимодействие с кислотами[править | править код]

Щёлочи, как основания, взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации). Это одно из самых важных химических свойств щелочей.

Щёлочь + Кислота → Соль + Вода

;

.

Взаимодействие с кислотными оксидами[править | править код]

Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

Щёлочь + Кислотный оксид → Соль + Вода

;

Взаимодействие с амфотерными оксидами[править | править код]

.

Взаимодействие с переходными (амфотерными) металлами[править | править код]

Растворы щелочей взаимодействуют с металлами, которые образуют амфотерные оксиды и гидроксиды ( и др). Уравнения этих реакций в упрощённом виде могут быть записаны следующим образом:

;

.

Реально в ходе этих реакций в растворах образуются гидроксокомплексы (продукты гидратации указанных выше солей):

;

;

Взаимодействие с растворами солей[править | править код]

Растворы щелочей взаимодействуют с растворами солей, если образуется нерастворимое основание или нерастворимая соль:

Раствор щёлочи + Раствор соли → Новое основание + Новая соль

;

;

Получение[править | править код]

Растворимые основания получают различными способами.

Электролиз растворов солей щелочных/щёлочноземельных металлов[править | править код]

Путём электролиза хлоридов щелочных металлов или действием воды на оксиды щелочных металлов.

Применение[править | править код]

Щёлочи широко применяются в различных производствах и медицине; также для дезинфекции прудов в рыбоводстве и как удобрение, в качестве электролита для щелочных аккумуляторов.

В почвоведении[править | править код]

Слабощелочная почва в почвоведении — это почва, водородный показатель которой выше 7,3. Большинство растений предпочитает слабокислые почвы (с pH от 6,0 до 6,8)^[5]. Кочанная капуста предпочитает щелочные почвы, и это может помешать другим растениям.

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Колотов С. С. Щёлочи // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Едкие щёлочи // Казахстан. Национальная энциклопедия. — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. II. — ISBN 9965-9746-3-2. (CC BY-SA 3.0)

При написании этой статьи использовался материал из издания «Казахстан. Национальная энциклопедия» (1998—2007), предоставленного редакцией «Қазақ энциклопедиясы» по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.

Основания: классификация, номенклатура, получение

Урок посвящен повторению и обобщению сведений о классификации и свойствах оснований, сравнению химических свойств растворимых и нерастворимых в воде оснований. 

I. Общая формула и названия оснований

Ос­но­ва­ния – это слож­ные ве­ще­ства, в со­став ко­то­рых вхо­дят атомы ме­тал­лов и гид­рок­силь­ные груп­пы – ОН.

Ва­лент­ность гид­рок­силь­ной груп­пы равна еди­ни­це. По­это­му общую фор­му­лу ос­но­ва­ний можно за­пи­сать так:

Ме(ОН)n

где n – число, рав­ное ва­лент­но­сти ме­тал­ла

На­зва­ния ос­но­ва­ний со­сто­ят из двух слов: пер­вое слово в на­зва­нии – «гид­рок­сид», а вто­рое – на­зва­ние ме­тал­ла. Если ва­лент­ность ме­тал­ла пе­ре­мен­ная, то она ука­зы­ва­ет­ся в скоб­ках в конце на­зва­ния. На­при­мер:

NaOH – гид­рок­сид на­трия

Cu(OH)2 – гид­рок­сид меди(II)

У неко­то­рых ос­но­ва­ний есть ис­то­ри­че­ски сло­жив­ши­е­ся на­зва­ния. На­при­мер, гид­рок­сид на­трия по­лу­чил на­зва­ние едкий натр или ка­у­сти­че­ская сода, гид­рок­сид калия – едкое кали, гид­рок­сид каль­ция – га­ше­ная из­весть (пу­шон­ка). Эти на­зва­ния ве­ществ часто встре­ча­ют­ся в тех­ни­че­ской ли­те­ра­ту­ре.

Обратите внимание, что кислородсодержащие кислоты также относятся к гидроксидам, поскольку содержат гидроксогруппу.

Однако, в России принято разделять основные и кислотные гидроксиды на два класса неорганических веществ: основания и кислоты, соответственно. Поэтому в нашей стране чаще всего термин “гидроксид” используется как синоним “основания”.

II. Классификация оснований

Щёлочи – это основания растворимые в воде.  

К щелочам относят гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂.

Остальные – нерастворимые.
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:

n=1  однокислотное    

n=2  двухкислотное    

n=3  трехкислотное

III. Способы получения оснований

ЩЁЛОЧЕЙ

1. Металл + H₂O = ЩЁЛОЧЬ + Н₂↑                  

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

Здесь, Металл – это щелочной металл (Li, Na, K, Rb, Cs)  или щелочноземельный (Ca, Ba,Ra)

2. Оксид металла+ H₂O = Щелочь           

Na₂O + H₂O = 2 NaOH

Здесь, оксид металла (основный оксид, растворимый в воде) – щелочного металла (Li,Na, K, Rb, Cs)  или щелочноземельного (Ca, Ba, Ra)

НЕРАСТВОРИМЫХ ОСНОВАНИЙ

СОЛЬ(р-р) + ЩЁЛОЧЬ = ОСНОВАНИЕ↓ + СОЛЬ  

Ме_хА_у+ Ме^*(OH)_n = Me(OH)_у↓+Ме^*_хА_n  

CuSO₄ + 2 NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Видео “Получение нерастворимых оснований”

Это интересно

Зачем купать крендель в гидроксиде натрия?

IV. Выполните задания

№1. Распределите химические формулы в таблицу : 

LiOH , NO , Al₂O₃, Zn(OH)₂, CaO , SiO₂, CrO , NaOH , Mn₂O₇, Fe(OH)₂, Cr₂O₃

V. Тренажеры

Тренажер №1. Классификация оснований

Тренажёр №2. Классификация оснований по растворимости в воде

_{Тренажёр №3. Оказание первой помощи при попадании щелочей на кожу}

_{Тренажёр №4. Правила техники безопасности при работе со щелочами}

_{Тренажёр №5. Составление названия основания по формуле}

_{Тренажёр №6. Составление формул оснований}

_{Тренажёр №7. Установление соответствия: основание – оксид металла}

_ЦОРы

Видео: “Получение нерастворимых оснований”

Видео-презентация: “Классификация оснований”