Химические свойства оснований
Основания — сложные вещества, состоящие из катионов металла и одной или нескольких гидроксогрупп \(\mathrm{OH^-}\). Их химические свойства определяются составом, растворимостью и активностью металла. На этой странице разобраны получение оснований, нейтрализация, реакции обмена, разложение и взаимодействие с основными и кислотными оксидами.
1. Состав и получение оснований
В основаниях катион металла соединён с гидроксид-ионами. Общая формула основания: \(\mathrm{M(OH)_n}\), где \(n\) — заряд катиона металла. Например, для калия формула имеет вид \(\mathrm{KOH}\), для кальция — \(\mathrm{Ca(OH)_2}\), для алюминия — \(\mathrm{Al(OH)_3}\).
Основание — сложное вещество, состоящее из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп \(\mathrm{OH}\). Растворимые в воде основания называют щелочами: это, например, \(\mathrm{KOH}\), \(\mathrm{NaOH}\) и \(\mathrm{Ba(OH)_2}\).
Растворимые основания получают взаимодействием активного металла с водой. Реакция сопровождается образованием щёлочи и выделением водорода. Такой способ применим к наиболее активным металлам, например к калию, натрию и кальцию.
Нерастворимые основания обычно получают реакцией обмена между растворимой солью и растворимой щёлочью. Движущей силой реакции служит образование осадка.
Реакция обмена в растворе протекает до конца, если среди продуктов образуется осадок, газ или вода. При получении нерастворимого основания таким продуктом является осадок гидроксида.
2. Нейтрализация: основания и кислоты
Главное свойство оснований — взаимодействие с кислотами. Такая реакция называется нейтрализацией: основание и кислота превращаются в соль и воду. Сущность процесса выражает сокращённое ионное уравнение.
Число гидроксогрупп в основании и атомов водорода в кислоте должно совпадать с коэффициентами в уравнении. Если основание содержит две или три гидроксогруппы, требуется соответственно две или три молекулы одноосновной кислоты.
Какой коэффициент нужно поставить перед \(\mathrm{KOH}\) в реакции с серной кислотой?
3. Реакции обмена с солями
Щёлочи реагируют с растворами солей, если образуется нерастворимое основание или другое малорастворимое вещество. Чтобы правильно составить уравнение, сначала обменивают ионы, затем проверяют растворимость продуктов и расставляют коэффициенты.
Требуется записать реакцию между хлоридом железа(III) и гидроксидом калия.
В ионном уравнении зрителями являются ионы, которые не изменяются: в данном случае \(\mathrm{K^+}\) и \(\mathrm{Cl^-}\). Сокращённое ионное уравнение показывает именно образование осадка.
4. Разложение нерастворимых оснований
Большинство нерастворимых оснований при нагревании разлагается на соответствующий оксид металла и воду. Щёлочи, как правило, термически устойчивы и по этому признаку отличаются от многих нерастворимых гидроксидов.
Нерастворимое основание при нагревании обычно даёт оксид металла и воду: \(\mathrm{M(OH)_n \rightarrow оксид + H_2O}\). Коэффициенты подбирают по атомному составу.
5. Взаимодействие оснований с оксидами
Растворимые основания реагируют с кислотными оксидами. Обычно образуются соль и вода. Например, гидроксид калия, или \(\mathrm{KOH}\), поглощает углекислый газ с образованием карбоната калия.
При избытке углекислого газа осадок карбоната кальция может раствориться: образуется растворимый гидрокарбонат кальция. Поэтому результат зависит от соотношения веществ.
Основания также взаимодействуют с некоторыми амфотерными оксидами и гидроксидами. Например, \(\mathrm{Al(OH)_3}\) реагирует со щёлочами; подробности приведены на странице реакций амфотерных соединений. Для свойств самого калия и его соединений полезно обратиться к странице химических свойств гидроксида калия.
1. Не считают основанием любое вещество с группой \(\mathrm{OH}\): спирты не являются основаниями в школьной классификации. 2. В формуле гидроксида скобки обязательны, если гидроксогрупп несколько: \(\mathrm{Ca(OH)_2}\), а не \(\mathrm{CaOH_2}\). 3. При нейтрализации не забывают воду. 4. Не записывают осадок для растворимых щелочей. 5. При разложении гидроксида алюминия коэффициент перед водой равен 3, а не 1.
Проверьте себя
Главное
- Основания состоят из катиона металла и гидроксогрупп; растворимые основания называют щелочами.
- Основания получают взаимодействием активных металлов или их оксидов с водой, а нерастворимые гидроксиды — реакциями обмена.
- Нейтрализация кислоты и основания даёт соль и воду; сокращённое ионное уравнение: \(\mathrm{H^+ + OH^- \rightarrow H_2O}\).
- Основания реагируют с солями при образовании осадка, с кислотными оксидами — обычно с образованием соли и воды.
- Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид металла и воду.