"Химия (изд. "ДРОФА")", Габриелян О.С, Сивоглазов В.И. и др.
Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металла и гидроксогрупп OH. Их формула зависит от валентности металла, а растворимость позволяет разделить основания на щёлочи и нерастворимые вещества. Растворы щёлочей распознают по индикаторам, а сами основания вступают в реакции с кислотами, кислотными оксидами и некоторыми солями. Главное уравнение для основания и кислоты — реакция нейтрализации с образованием соли и воды.
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. Общую формулу можно представить как M(OH)n, где M — металл, а n — число групп OH. Например, NaOH, Ca(OH)2 и Fe(OH)3 относятся к основаниям.
Гидроксогруппа — группа атомов O и H с записью OH, входящая в состав основания. Она сохраняется как единая группа, поэтому в формуле Ca(OH)2 две целые гидроксогруппы, а не два отдельных атома кислорода и водорода. Число таких групп связано с валентностью металла.
Щёлочи — основания, растворимые в воде. К ним относятся NaOH, KOH и Ba(OH)2, а Cu(OH)2 и Fe(OH)3 считают нерастворимыми основаниями. Такое название показывает не состав вещества, а его способность растворяться в воде.
Нейтрализация — реакция основания с кислотой, при которой образуются соль и вода. Например, Ca(OH)2 и HCl дают CaCl2 и H2O. Это название подчёркивает, что противоположные свойства кислоты и основания ослабляются.
Валентность металла показывает, сколько связей он может образовать, поэтому определяет число гидроксогрупп. Натрий одновалентен, ему соответствует одна группа OH: NaOH. Кальций двухвалентен, поэтому для уравнивания связей нужны две группы: Ca(OH)2; скобки показывают, что индекс относится ко всей группе.
Основания делят по растворимости в воде. Растворимые основания называют щёлочами, потому что в воде они образуют щелочные растворы с характерными химическими свойствами. Нерастворимые основания остаются в виде твёрдого вещества или осадка и не дают обычного водного раствора.
Растворимая щёлочь в воде диссоциирует, то есть распадается на ионы: NaOH → Na⁺ + OH⁻. Гидроксид-ионы OH⁻ присутствуют в растворе и определяют его щелочные свойства, а ионы металла остаются положительно заряженными. Именно поэтому раствор проводит электрический ток и вступает в реакции обмена.
Индикаторы меняют окраску, потому что реагируют с частицами, характерными для кислой или щелочной среды. В растворе щёлочи лакмус синеет, фенолфталеин становится малиновым, а метилоранж желтеет. У нерастворимого основания без водного раствора такие изменения обычно не наблюдаются, хотя его частицы могут реагировать на поверхности.
Кислота и основание реагируют с образованием соли и воды, если частицы могут соединиться в новые вещества: HCl + NaOH → NaCl + H2O. Щёлочи взаимодействуют также с кислотными оксидами, например с CO2, а некоторые основания — с растворами солей. Реакцию обмена считают практически завершённой, если появляется осадок, выделяется газ или образуется вода; многие нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид и воду.
| Признак или свойство | Щёлочи | Нерастворимые основания |
|---|---|---|
| Растворимость в воде | Растворимы | Практически нерастворимы |
| Примеры | NaOH, KOH, Ba(OH)2 | Cu(OH)2, Fe(OH)3 |
| Изменение окраски лакмуса, фенолфталеина и метилоранжа | Лакмус синеет, фенолфталеин малиновый, метилоранж жёлтый | Обычно не изменяют окраску без раствора |
| Реакция с кислотами | Соль и вода | Соль и вода при контакте веществ |
| Реакция с кислотными оксидами | Обычно реагируют с образованием соли и воды | Обычно не реагируют в водном растворе |
| Разложение при нагревании | Обычно не разлагаются | Многие разлагаются на оксид и воду |
| Признак реакции с растворами солей | Может образоваться осадок, газ или вода | Реакция возможна при образовании нового осадка |
Сначала по таблице определяют растворимость вещества, а затем выбирают подходящее свойство. Для уравнения реакции проверяют, появился ли осадок, газ или вода. Если ни одного признака нет, обмен обычно не считают протекающим до конца.
Нужно распределить NaOH, Cu(OH)2, KOH, Fe(OH)3 и Ba(OH)2 на щёлочи и нерастворимые основания. Решение удобно начать не с названий, а с проверки растворимости по таблице.
Ответ: щёлочи — NaOH, KOH, Ba(OH)2; нерастворимые основания — Cu(OH)2, Fe(OH)3.
Составим уравнение реакции Ca(OH)2 с соляной кислотой HCl. Сначала определяем тип реакции: кислота и основание дают соль и воду, значит, это нейтрализация.
Ответ: Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O.
Требуется записать реакцию NaOH с углекислым газом и разложение Cu(OH)2 при нагревании. В первом случае участвуют щёлочь и кислотный оксид, во втором одно нерастворимое основание распадается на несколько веществ.
Ответ: 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O; Cu(OH)2 t°→ CuO + H2O.
Ошибка: считать все основания щёлочами. Её допускают, потому что слова «основание» и «щёлочь» иногда используют как синонимы в быту. Проверка простая: щёлочь обязательно должна быть растворима в воде.
Ошибка: записывать гидроксогруппу как OH2 или менять её состав при уравнивании. Индекс относится ко всей группе OH, поэтому две группы записывают как (OH)2, а не OH2. Проверьте, заключена ли группа в скобки, если её больше одной.
Ошибка: путать валентность металла с числом атомов кислорода и водорода. Валентность определяет число групп OH, а не отдельное число атомов в каждой группе. Для самопроверки сначала поставьте целые OH, затем посчитайте атомы внутри формулы.
Ошибка: записывать нейтрализацию без учёта числа гидроксогрупп. Например, для Ca(OH)2 одной HCl недостаточно: две группы OH требуют двух молекул кислоты. После составления уравнения пересчитайте водород, хлор и группы OH по обе стороны стрелки.
Для составления формул оснований нужны знания о валентности элементов и формулах сложных веществ. Таблица растворимости помогает отличать щёлочи от нерастворимых оснований и предсказывать появление осадка.
Диссоциация объясняет свойства растворов щёлочей и связывает тему с электролитами. Эти знания понадобятся при изучении солей, реакций обмена и генетических связей между классами неорганических веществ.
Свойства оснований применяют при распознавании веществ с помощью индикаторов и при составлении уравнений реакций. Позже это поможет выбирать продукты реакции и условия её протекания.
Почему не всякое основание является щёлочью?
Щёлочью называют только основание, растворимое в воде. Например, NaOH и KOH — щёлочи, а Cu(OH)₂ и Fe(OH)₃ в воде практически не растворяются, поэтому щёлочами не являются.
Как определить число гидроксогрупп в формуле основания?
Число групп OH обычно равно валентности металла. Для металла валентности I получается MOH, для металла валентности II — M(OH)₂, а для металла валентности III — M(OH)₃.
Почему раствор щёлочи изменяет цвет индикатора?
При растворении щёлочь распадается на ионы металла и гидроксид-ионы OH⁻. Именно OH⁻ изменяют окраску индикаторов, поэтому цветовые изменения наблюдаются в растворе.
Как отличить реакцию нейтрализации от разложения основания?
В нейтрализации участвуют кислота и основание, а продуктами становятся соль и вода. При разложении одно основание распадается, обычно при нагревании, на оксид металла и воду.
Всегда ли основание реагирует с солью?
Нет, реакция возможна не всегда. Она протекает в растворе, если образуется осадок, газ или слабый электролит, например вода.
38. Основания, их классификация и свойства
