"Химия", Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Сладков С.А.
Основания — электролиты, в растворах которых появляются катионы металлов и гидроксид-ионы OH⁻. Растворимые основания называют щёлочами: именно подвижные ионы делают их растворы проводниками электрического тока. Общие свойства щёлочей определяет OH⁻: он участвует в нейтрализации кислот, реакциях с кислотными оксидами и солями, а также изменяет окраску индикаторов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Основания — электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металла и гидроксид-ионы OH⁻. Их состав можно представить как металл и одну или несколько групп OH⁻, например NaOH или Ca(OH)₂. Такое строение объясняет основные свойства растворов оснований.
Щёлочи — растворимые в воде основания, например NaOH, KOH и Ba(OH)₂. В воде они распадаются на свободно перемещающиеся ионы, поэтому их растворы проводят электрический ток. Растворимость отличает щёлочи от нерастворимых оснований.
Гидроксид-ионы — отрицательно заряженные частицы OH⁻, общие для растворов щёлочей. Они вступают в реакции с ионами водорода, кислотными оксидами и некоторыми ионами металлов. Поэтому именно OH⁻ определяет многие общие химические свойства оснований.
Реакция нейтрализации — взаимодействие кислоты с основанием, при котором образуются соль и вода. Её сущность отражает сокращённое ионное уравнение H⁺ + OH⁻ → H₂O. Название связано с уменьшением кислотных и основных свойств исходных растворов.
При растворении щёлочи вода ослабляет связи между частицами вещества, и соединение диссоциирует. Например, NaOH → Na⁺ + OH⁻, а Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻. Большое число подвижных OH⁻ объясняет общие свойства растворов щёлочей: они меняют цвет индикаторов и реагируют с кислотами.
При смешивании основания с кислотой катионы водорода соединяются с гидроксид-ионами, образуя почти не диссоциирующие молекулы воды. Например, NaOH + HCl → NaCl + H₂O. После записи полного ионного уравнения и сокращения Na⁺ и Cl⁻ остаётся H⁺ + OH⁻ → H₂O.
Кислотный оксид при взаимодействии со щёлочью ведёт себя как ангидрид кислоты, поэтому обычно образуются соль и вода. Чтобы предсказать продукты, определяют оксид, соединяют его кислотный остаток с металлом основания, а затем проверяют расстановку коэффициентов. Так, CO₂ и Ca(OH)₂ дают CaCO₃ и H₂O.
Растворимое основание может обмениваться ионами с солью, если один из новых продуктов удаляется из раствора. Чаще всего таким признаком становится осадок, например Ba²⁺ соединяется с SO₄²⁻ и образует BaSO₄↓. Если все предполагаемые продукты растворимы и не образуются вода или газ, заметной реакции обмена нет.
Индикаторы — вещества, меняющие окраску в зависимости от среды раствора. В щелочной среде фенолфталеин становится малиновым, а лакмус — синим. Изменение цвета объясняется взаимодействием индикатора с OH⁻ и служит качественным признаком наличия щёлочи.
| Тип взаимодействия | Реагент | Условие или признак | Пример молекулярного уравнения | Сокращённое ионное уравнение |
|---|---|---|---|---|
| Основание и кислота | Кислота | Образование воды | NaOH + HCl → NaCl + H₂O | H⁺ + OH⁻ → H₂O |
| Щёлочь и кислотный оксид | CO₂ | Соль и вода | Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O | Ca²⁺ + 2OH⁻ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O |
| Растворимое основание и соль | Na₂SO₄ | Осадок | Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaOH | Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ |
| Воздействие на индикатор | Фенолфталеин или лакмус | Изменение окраски | NaOH + фенолфталеин → малиновая окраска | Ионное уравнение не составляют |
Сначала определите тип взаимодействия и признак, который заставляет реакцию идти до конца. Затем составьте молекулярное уравнение, а для растворов сильных электролитов замените растворимые вещества ионами. В сокращённой записи оставьте только частицы, образующие воду, осадок или другой слабый электролит.
Условие: записать молекулярное и сокращённое ионное уравнения реакции гидроксида натрия с соляной кислотой. Оба вещества растворимы и являются сильными электролитами. Значит, в растворе они представлены ионами.
Ответ: сокращённое ионное уравнение — H⁺ + OH⁻ → H₂O. Это реакция нейтрализации, потому что кислота и основание превращаются в соль и воду.
Условие: определить продукты взаимодействия гидроксида кальция с углекислым газом. CO₂ — кислотный оксид, поэтому со щёлочью он образует соль угольной кислоты и воду. Соль кальция с карбонат-ионом нерастворима, поэтому появляется осадок.
Ответ: образуются карбонат кальция CaCO₃ и вода. Стрелка вниз показывает белый осадок, а его образование подтверждает протекание реакции.
Условие: выяснить, реагируют ли растворы гидроксида бария и сульфата натрия. Оба вещества растворимы, поэтому мысленно обмениваемся ионами: Ba²⁺ соединяется с SO₄²⁻, а Na⁺ — с OH⁻. BaSO₄ нерастворим, значит, реакция имеет видимый признак.
Ответ: реакция идёт, потому что образуется осадок сульфата бария. Ионы Na⁺ и OH⁻ в сокращённом уравнении не нужны.
Ошибка 1. Считать все основания растворимыми. Так думают из-за того, что примеры часто приводят для щёлочей, но щёлочи — лишь растворимые основания. Проверяйте растворимость вещества по таблице растворимости.
Ошибка 2. Записывать OH⁻ как неделимую часть любого основания. В растворе щёлочь диссоциирует, например Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻, поэтому число гидроксид-ионов нужно учитывать по индексу. Сверяйте заряд и количество атомов после диссоциации.
Ошибка 3. Оставлять в сокращённом ионном уравнении ионы-наблюдатели. Они встречаются по обе стороны без изменений и не описывают сущность реакции. Перепишите полное ионное уравнение и зачеркните одинаковые частицы.
Ошибка 4. Считать, что любой обмен в растворе происходит. Если не образуются осадок, газ или слабый электролит, движущей силы обычно нет. Проверьте растворимость и состояние всех предполагаемых продуктов.
Для этой темы нужны знания о составе кислот, оснований и солей, а также умение составлять формулы и уравнения реакций. Диссоциация электролитов и различие между молекулярными, полными и сокращёнными ионными уравнениями помогают объяснить наблюдаемые признаки. Позже эти правила пригодятся при изучении свойств кислот и солей, реакций ионного обмена и качественного определения веществ.
Почему растворы щёлочей проводят электрический ток?
Щёлочи при растворении в воде распадаются на подвижные катионы металла и гидроксид-ионы OH⁻. Эти заряженные частицы перемещаются в растворе и переносят электрический заряд.
Какие ионы определяют общие химические свойства щёлочей?
Общие свойства щёлочей определяют гидроксид-ионы OH⁻. Катион металла тоже входит в состав раствора, но именно OH⁻ вызывает нейтрализацию кислот и изменение окраски индикаторов.
Что образуется при взаимодействии кислоты с основанием?
В результате реакции образуются соль и вода. В сокращённом ионном уравнении сущность процесса выражается так: H⁺ + OH⁻ → H₂O.
Почему при составлении сокращённого ионного уравнения некоторые ионы исключают?
Ионы, которые не изменяются во время реакции, присутствуют и слева, и справа уравнения. Их называют ионами-наблюдателями и сокращают, чтобы оставить только частицы, непосредственно участвующие в превращении.
При каком условии щёлочь реагирует с раствором соли?
Реакция обмена обычно идёт, если среди продуктов появляется осадок, газ или слабый электролит. Например, при смешивании Ba(OH)₂ и Na₂SO₄ выпадает нерастворимый осадок BaSO₄.
§ 7. Химические свойства оснований как электролитов
