Классификация, получение и свойства оснований

Основаниями (основными гидроксидами) с позиции теории электролитической диссоциации являются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием гидроксид-ионов ОН^.

По современной номенклатуре их принято называть гидроксидами элементов с указанием, если необходимо, валентности элемента (римскими цифрами в скобках): КОН – гидроксид калия, гидроксид натрия NaOH, гидроксид кальция Ca(OH)₂, гидроксид хрома (II) – Cr(OH)₂, гидроксид хрома (III) – Cr(OH)₃.

Гидроксиды металлов принято делить на две группы: растворимые в воде (образованные щелочными и щелочноземельными металлами - Li, Na, K, Cs, Rb, Fr, Ca, Sr, Ba и поэтому называемые щелочами) и нерастворимые в воде. Основное различие между ними заключается в том, что концентрация ионов ОН^ в растворах щелочей достаточно высока, для нерастворимых же оснований она определяется растворимостью вещества и обычно очень мала. Тем не менее, небольшие равновесные концентрации иона ОН^ даже в растворах нерастворимых оснований определяют свойства этого класса соединений.

По числу гидроксильных групп (кислотность), способных замещаться на кислотный остаток, различают:

- однокислотные основания – KOH, NaOH;

- двухкислотные основания – Fe(OH)₂, Ba(OH)₂;

- трехкислотные основания – Al(OH)₃, Fe(OH)₃.

Получение оснований 1. Общим методом получения оснований является реакция обмена, с помощью которой могут быть получены как нерастворимые, так и растворимые основания: CuSO₄ + 2KOH = Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄, K₂SO₄ + Ba(OH)₂ = 2KOH + BaCO₃↓. 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, AlCl₃ + 3KOH = Al(OH)₃ + 3KCl, Al(OH)₃ + KOH = K[Al(OH)₄]. В подобных случаях для получения гидроксидов используют гидроксид аммония, в котором амфотерные оксиды не растворяются: AlCl₃ + 3NH₄OH = Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl. Гидроксиды серебра, ртути настолько легко распадаются, что при попытке их получения обменной реакцией вместо гидроксидов выпадают оксиды: 2AgNO₃ + 2KOH = Ag₂O↓ + H₂O + 2KNO₃.

2. Щелочи в технике обычно получают электролизом водных растворов хлоридов: 2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + H₂ + Cl₂. (суммарная реакция электролиза) Щелочи могут быть также получены взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов или их оксидов с водой: 2Li + 2H₂O = 2LiOH + H₂↑, SrO + H₂O = Sr(OH)₂.

Химические свойства оснований

1. Все нерастворимые в воде основания при нагревании разлагаются с образованием оксидов: 2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O,\ Ca(OH)₂ = CaO + H₂O.

2. Наиболее характерной реакцией оснований является их взаимодействие с кислотами – реакция нейтрализации. В нее вступают как щелочи, так и нерастворимые основания:NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O, Cu(OH)₂ + H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O.

3. Щелочи взаимодействуют с кислотными и с амфотерными оксидами: 2KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O, 2NaOH + Al₂O₃ = 2NaAlO₂ + H₂O.

4. Основания могут вступать в реакцию с кислыми солями:2NaHSO₃ + 2KOH = Na₂SO₃ + K₂SO₃ +2H₂O, Ca(HCO₃)₂ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓ + CaCO₃ + 2H₂O. Cu(OH)₂ + 2NaHSO₄ = CuSO₄ + Na₂SO₄ +2H₂O.

5. Необходимо особенно подчеркнуть способность растворов щелочей реагировать с некоторыми неметаллами (галогенами, серой, белым фосфором, кремнием):2NaOH + Cl₂ = NaCl +NaOCl + H₂O (на холоду),

6KOH + 3Cl₂ = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O (при нагревании), 6KOH + 3S = K₂SO₃ + 2K₂S + 3H₂O, 3KOH + 4P + 3H₂O = PH₃↑ + 3KH₂PO₂, 2NaOH + Si + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂↑.

6. Кроме того, концентрированные растворы щелочей при нагревании способны растворять также и некоторые металлы (те, соединения которых обладают амфотерными свойствами):2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑, Zn + 2KOH + 2H₂O = K₂[Zn(OH)₄] + H₂↑.

Растворы щелочей имеют рН  7 (щелочная среда), изменяют окраску индикаторов (лакмус – синяя, фенолфталеин – фиолетовая).