1.) Оксид железа (II)
2.) Гидроксид калия
3.) Азотная кислота
4.) Хлорид кальция
5.) Гидроксид меди (I)
6.) Оксид хрома (III)
7.) Карбонат лития
8.) Фосфорная кислота
9.) Сульфат магния
10.) Нитрат марганца
11.) Сульфид ртути
12.) Гидроксид натрия
13.) Соляная кислота
14.) Хлорид бария
15.) Фосфат магния
16.) Оксид алюминия(III)
17.) Серная кислота
18.) Карбонат калия
19.) Оксид железа(III)
20.) Гидроксид серебра
§8.4 Основания. Свойства и классификация оснований. Щелочи.
Если вещество содержит гидрокси-группы (ОН), которые могут отщепляться (подобно отдельному "атому") в реакциях с другими веществами, то такое вещество является основанием. Существует много оснований, которые состоят из атома какого-либо металла и присоединенных к нему гидрокси-групп. Например:
NaOH – гидроксид натрия,
KOH – гидроксид калия,
Ca(OH)2 – гидроксид кальция,
Fe(OH)3 – гидроксид железа (III),
Ba(OH)2 – гидроксид бария.
Гидрокси-группы одновалентны, поэтому формулу основания легко составить по валентности металла. К химическому символу металла надо приписать столько гидрокси-групп, какова валентность металла. Большинство оснований – ионные соединения.
Основаниями называются вещества, в которых атомы металла связаны с гидрокси-группами.
Существует также основание, в котором гидрокси-группа присоединена не к металлу, а к иону NH4+ (катиону аммония). Это основание называется гидроксидом аммония и имеет формулу NH4OH. Гидроксид аммония образуется в рекции присоединения воды к аммиаку, когда аммиак растворяют в воде:
NH3 + H2O = NH4OH (гидроксид аммония).
Основания бывают растворимыми и нерастворимыми. Растворимые основания называются щелочами. Растворы щелочей скользкие на ощупь ("мыльные") и довольно едкие. Они разъедают кожу, ткани, бумагу, очень опасны (как и кислоты) при попадании в глаза. Поэтому при работе со щелочами и кислотами необходимо пользоваться защитными очками.
Если раствор щелочи все-таки попал в лицо, необходимо промыть глаза большим количеством воды, а затем разбавленным раствором слабой кислоты (например, уксусной). Этот медицинской основан на уже известной нам реакции нейтрализации.
NaOH + уксусная кислота (разб.) = соль + вода
Лишь небольшую часть всех оснований называют щелочами. Это, например, KOH – гидроксид калия (едкое кали), NaOH – гидроксид натрия (едкий натр), LiOH – гидроксид лития, Ca(OH)2 – гидроксид кальция (его раствор называется известковой водой), Ba(OH)2 – гидроксид бария. Большинство других оснований в воде нерастворимы и щелочами их не называют.
Щелочами называются растворимые в воде сильные основания.
Рассмотрим еще раз типичные реакции нейтрализации между щелочью и кислотой при структурных формул:
Такая схема наглядно показывает различие между кислотами и основаниями: кислоты склонны отщеплять атомы водорода, а основания – гидрокси-группы. В реакцию нейтрализации с кислотами вступают любые основания, а не обязательно только щелочи.
Разные основания имеют разную отщеплять гидрокси-группы, поэтому их, подобно кислотам, подразделяют на сильные и слабые основания (таблица 8-5). Сильные основания в водных растворах склонны легко отдавать свои гидрокси-группы, а слабые – нет.
Таблица 8-5. Классификация оснований по силе.
Сильные основания
Слабые основания
NaOH гидроксид натрия (едкий натр)
KOH гидроксид калия (едкое кали)
LiOH гидроксид лития
Ba(OH)2 гидроксид бария
Ca(OH)2 гидроксид кальция (гашеная известь)
Mg(OH)2 гидроксид магния
Fe(OH)2 гидроксид железа (II)
Zn(OH)2 гидроксид цинка
NH4OH гидроксид аммония
Fe(OH)3 гидроксид железа (III)
и т.д. (большинство гидроксидов металлов)
** Не следует путать силу основания и его растворимость. Например, гидроксид кальция – сильное основание, хотя его растворимость в воде не велика. В данном случае сильным основанием (щелочью) мы называем ту часть гидроксида кальция, которая растворена в воде.
Сила основания важна в реакциях со слабыми кислотами. Слабое основание и слабая кислота реагируют лишь в незначительной степени. Напротив, сильное основание легче реагирует с любой кислотой независимо от её силы.
2 NH4OH
+
H2S
=
(NH4)2S
+
2 H2O
слабое основание
слабая кислота
реакция протекает лишь в незначительной степени (мало продуктов реакции)
2 NaOH
+
H2S
=
Na2S
+
2 H2O
сильное основание
слабая кислота
продуктов реакции больше
Действие щелочей на индикаторыПолучение и свойства гидроксида медиЕще одно важное химическое свойство оснований разлагаться при нагревании на воду и основной оксид.
Cu(OH)2 = CuO + H2O (при нагревании)
2 Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3 H2O (при нагревании)
Растворы щелочей окрашивают индикаторы: лакмус – в синий цвет, фенолфталеин – в малиновый цвет. Индикатор метиловый оранжевый (или метилоранж) в растворах щелочей имеет желтый цвет. Подробнее об индикаторах можно прочитать в следующем параграфе.
Все металлы и все лиганды по склонности соединяться друг с другом делятся на две большие группы. Аммиак, вода и анион F- сильно комплексуются с катионами щелочных и щелочноземельных металлов, но слабо - с катионами тяжелых металлов типа или . Для фосфинов (), сульфидов и ионов тяжелых галогенов () ситуация обратная: эти лиганды образуют более прочные комплексы с катионами тяжелых металлов.
Отсюда, кстати, и выходит название для группы RSH - меркаптан. Меркаптаны - от латинского corpus mercurium captans, что означает - "тело, ловящее ртуть".
По-другому, как кислота Льюиса слабее , если в качестве основания взять , но сильнее, если в качестве основания выбрать .
Проявляется это в симбиозе: стабильнее, чем , ведь жесткое основание увеличивает жесткость кобальта, делая его более склонным к присоединению фтора, нежели йода.
С другой стороны, если аммиак заместить на более мягкий лиганд - , то стабильность инвертируется - иодозамещенный комплекс стабильнее, чем фторозамещенный (фторозамещенный и вовсе не существует).
Так что все зависит от жесткости и мягкости лиганда и заместителя. Выбирайте сами.
1. Оксид железа. Класс: оксиды.
2. Гидроксид калия. Класс: основания.
3. Азотная кислота. Класс: кислоты.
4. Хлорид кальция. Класс: соли.
5. Гидроксид меди. Класс: основания.
6. Оксид хрома. Класс: оксиды
7. Карбонат лития. Класс: соли.
8. Фосфорная кислота. Класс: кислоты.
9. Сульфат магния. Класс: соли.
10. Нитрат марганца. Класс: соли.
11. Сульфат ртути. Класс: соли.
12.Гидроксид натрия. Класс: основания.
13. Хлороводород. Класс: кислоты.
14. Хлорид бария. Класс: соли.
15. Фосфат магния. Класс: соли.
16. Оксид алюминия. Класс: оксиды.
17. Серная кислота. Класс: кислоты.
18. Карбонат калия. Класс: соли.
19. Оксид железа. Класс: оксиды.
20. Гидроксид серебра. Класс: основания.