"Химия (изд. "ДРОФА")", Габриелян О.С, Сивоглазов В.И. и др.
Основания — сложные вещества, в состав которых входят атомы металла и одна или несколько гидроксогрупп OH. Число таких групп зависит от валентности металла, поэтому по валентности можно составить формулу основания и правильно назвать вещество. Растворимые основания называют щёлочами. Они изменяют цвет индикаторов и реагируют с кислотами, кислотными оксидами и некоторыми солями, а нерастворимые основания при нагревании могут разлагаться.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп OH. Например, в NaOH одна такая группа, а в Ca(OH)2 — две. Это определение помогает отличать основания от кислот и солей по составу формулы.
Гидроксогруппа OH — структурная группа атомов кислорода и водорода, соединённых между собой. Она записывается как единое целое, поэтому при наличии двух или более групп используются скобки: Al(OH)3. Число гидроксогрупп в формуле определяется валентностью металла.
Щёлочи — растворимые в воде основания, например NaOH, KOH и Ba(OH)2. Нерастворимые основания, такие как Cu(OH)2, тоже являются основаниями, но в воде практически не растворяются. Такое деление нужно, потому что растворимые основания образуют щелочные растворы и проявляют свойства во всём объёме раствора.
Индикаторы — вещества, изменяющие окраску в зависимости от среды раствора. В щелочной среде лакмус становится синим, фенолфталеин — малиновым, а метилоранж — жёлтым. По этой цветовой реакции можно обнаружить щёлочь, даже если её формула неизвестна.
Чтобы составить формулу основания, сначала определяют валентность металла, а затем подбирают столько групп OH, чтобы общая формула была электрически нейтральной. Гидроксогруппа имеет валентность I, поэтому металл валентности II соединяется с двумя группами OH: Ca(OH)2. Если металл одновалентен, достаточно одной группы: NaOH. При валентности III получается формула Al(OH)3.
По растворимости в воде основания делят на щёлочи и нерастворимые основания. Щёлочи выделяют в отдельную группу, потому что их частицы переходят в воду и создают щелочную среду, в которой действуют индикаторы и возможны реакции в растворе. Нерастворимое основание может вступать в реакции на границе твёрдого вещества и раствора, но само почти не переходит в воду.
Название основания составляют из слова «гидроксид» и названия металла: NaOH — гидроксид натрия, Ca(OH)2 — гидроксид кальция. Если металл имеет несколько валентностей, её указывают римской цифрой в скобках: Fe(OH)2 — гидроксид железа(II), Fe(OH)3 — гидроксид железа(III). Так название сразу сообщает, сколько групп OH содержится в формуле.
Растворы щёлочей изменяют цвет индикаторов, потому что при растворении образуются гидроксид-ионы OH⁻. Эти ионы определяют щелочную реакцию среды, а молекулы индикаторов меняют строение и поэтому поглощают свет иначе. Общее свойство оснований связано именно с такой средой, поэтому разные щёлочи окрашивают один и тот же индикатор одинаково.
Основания реагируют с кислотами, кислотными оксидами и некоторыми солями. С кислотой образуются соль и вода, с кислотным оксидом — обычно соль и вода, а при реакции с солью может выпасть новый нерастворимый гидроксид. Нерастворимые основания при нагревании часто разлагаются на оксид металла и воду, например Cu(OH)2 → CuO + H2O.
В таблице сначала определяют, растворяется ли основание в воде, а затем сравнивают его реакции и действие на индикаторы. Уравнения показывают типичные свойства, но конкретная реакция зависит от растворимости веществ и возможности образования осадка или воды.
| Признак или свойство | Растворимые основания (щёлочи) | Нерастворимые основания |
|---|---|---|
| Растворимость в воде | Растворяются | Не растворяются или растворяются очень мало |
| Примеры | NaOH, KOH, Ba(OH)2 | Cu(OH)2, Fe(OH)3 |
| Действие на индикаторы | Лакмус синий, фенолфталеин малиновый, метилоранж жёлтый | В воде обычно не изменяют окраску индикаторов |
| Взаимодействие с кислотами | Соль и вода | Соль и вода |
| Взаимодействие с кислотными оксидами | Обычно соль и вода | Обычно не реагируют в обычных условиях |
| Взаимодействие с солями | Возможна реакция с образованием осадка | Обычно реакции обмена в растворе не происходит |
| Поведение при нагревании | Обычно устойчивы, некоторые разлагаются при сильном нагревании | Многие разлагаются на оксид металла и воду |
Условие: определить валентность металла и составить формулы гидроксидов натрия, кальция, алюминия и железа(III). Гидроксогруппа OH имеет валентность I. Поэтому число групп OH должно соответствовать валентности металла.
Ответ: NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)3. Скобки нужны в последних трёх формулах, если индекс относится к двум или трём группам OH.
Условие: назвать NaOH, Ba(OH)2, Cu(OH)2 и Fe(OH)3, а затем распределить вещества на щёлочи и нерастворимые основания. Сначала читаем формулу и определяем металл и его валентность, затем сверяем растворимость с таблицей.
Ответ: щёлочи — NaOH и Ba(OH)2; нерастворимые основания — Cu(OH)2 и Fe(OH)3.
Условие: составить уравнения реакций Cu(OH)2 с соляной кислотой и при нагревании, указать признаки реакций. В первом случае основание реагирует с кислотой, а во втором нерастворимое основание разлагается.
Ответ: первая реакция — нейтрализация с образованием соли и воды; вторая — разложение при нагревании, заметное по изменению цвета осадка.
Запись AlOH3 или CaOH2 неверна: индекс должен относиться ко всей гидроксогруппе, поэтому нужны формулы Al(OH)3 и Ca(OH)2. Ошибку вызывают восприятие OH как отдельных атомов и забытая скобка. Проверка проста: мысленно посчитайте, сколько групп OH указано в формуле.
Нерастворимость не отменяет принадлежность вещества к основаниям. Cu(OH)2 остаётся основанием, хотя не образует заметного раствора в воде. Сначала определите состав формулы, а уже потом выясняйте растворимость по таблице.
Нельзя называть Fe(OH)2 и Fe(OH)3 одинаково: это гидроксид железа(II) и гидроксид железа(III). Римская цифра показывает валентность металла и число групп OH. Если валентность переменная, обязательно укажите её в названии.
В уравнениях часто забывают воду при нейтрализации или не расставляют коэффициенты. Для проверки посчитайте атомы каждого элемента слева и справа, а в реакции кислоты с основанием отдельно проследите за образованием H2O. Затем проверьте, совпадает ли заряд и состав формул продуктов.
Для изучения оснований нужны знания о валентности, составе сложных веществ, составлении формул и таблице растворимости. Эти умения позволяют определить число групп OH и отличить щёлочь от нерастворимого основания.
Тема связана с кислотами и солями: основания участвуют в реакциях обмена и нейтрализации. Позже эти свойства понадобятся при изучении электролитической диссоциации, качественных реакций и расчётов по уравнениям химических реакций.
Почему в формуле Ca(OH)2 нужны скобки?
Группа OH является единой гидроксогруппой, а в гидроксиде кальция таких групп две. Скобки показывают, что индекс 2 относится ко всей группе OH, а не только к атому водорода.
Чем щёлочь отличается от любого другого основания?
Щёлочь — это основание, растворимое в воде. Нерастворимые основания тоже относятся к основаниям, но не образуют щелочного раствора и обычно не изменяют цвет индикатора в воде.
Как определить растворимость основания?
Растворимость определяют по таблице растворимости. В ней находят катион металла и гидроксид-ион OH⁻: растворимые соединения относят к щёлочам, а нерастворимые записывают как нерастворимые основания.
Почему основания изменяют окраску индикаторов?
Растворимые основания при растворении образуют частицы, среди которых есть гидроксид-ионы OH⁻. Именно щелочная среда с такими ионами вызывает характерную окраску лакмуса, фенолфталеина и метилоранжа.
Какие основания разлагаются при нагревании?
При нагревании многие нерастворимые основания распадаются на оксид металла и воду. Например, Cu(OH)2 превращается в CuO и H2O, а изменение цвета осадка помогает заметить реакцию.
18. Основания
