Состав и общие свойства оснований
1. Общая формула и названия оснований
Основания – это сложные вещества, в состав которых входят атомы металлов и гидроксильные группы – ОН. Валентность гидроксильной группы равна единице. Поэтому общую формулу оснований можно записать так: Ме(ОН)n, где n – число, равное валентности металла.
Названия оснований состоят из двух слов: первое слово в названии – «гидроксид», а второе – название металла. Если валентность металла переменная, то она указывается в скобках в конце названия. Например:
NaOH – гидроксид натрия
Cu(OH)2 – гидроксид меди(II)
У некоторых оснований есть исторически сложившиеся названия. Например, гидроксид натрия получил название едкий натр или каустическая сода, гидроксид калия – едкое кали, гидроксид кальция – гашеная известь (пушонка). Эти названия веществ часто встречаются в технической литературе.
2. Классификация оснований
По растворимости основания делят на растворимые в воде (или щелочи) и нерастворимые в воде основания. К щелочам относятся гидроксиды натрия, калия, лития, бария. Гидроксид кальция, несмотря на то, что является малорастворимым в воде, относится к щелочам. Это связано с его едкостью. К нерастворимым основаниям относятся, например, гидроксиды алюминия, меди, двух- и трехвалентного железа (Рис. 1).
Рис. 1. Классификация оснований
3. Свойства оснований
По своим физическим свойствам щелочи очень схожи: все они твердые, белые вещества. Правда, на воздухе гидроксиды натрия и калия поглощают пары воды и как бы расплываются. Это свойство называется гигроскопичностью. Нерастворимые в воде основания тоже твердые вещества, но могут иметь различную окраску.
Химические свойства щелочей и нерастворимых в воде оснований имеют и сходства, и различия. Начнем с общего для них свойства. Все основания взаимодействуют с кислотами. При этом образуются соль и вода. Данная реакция, как вы знаете, называется реакцией нейтрализации. Запишем уравнение реакции между гидроксидом бария и азотной кислотой. В результате данной реакции образуется нитрат бария и вода. Реакция нейтрализации относится к реакциям обмена.
Ba(OH)2 + 2HNO3 = Ba(NO3)2 + 2H2O
Щелочи и нерастворимые в воде основания по-разному взаимодействуют с индикаторами. Щелочи изменяют окраску индикатором, а нерастворимые оснований – нет.
Рис. 2. Индикаторы в растворе щелочи (слева направо): фенолфталеин, метилоранж и лакмус
Как индикаторы реагируют на щелочную среду? Приготовим пробирки с раствором щелочи – гидроксидом натрия. Для определения кислотности используют лакмус, метилоранж, фенолфталеин. В щелочной среде лакмус окрашивается в синий цвет, метилоранж – в желтый, фенолфталеин становится малиновым.
Для щелочей характерна реакция с кислотными оксидами. В результате такого взаимодействия образуются соль и вода. Например, при взаимодействии оксида серы(IV) с гидроксидом натрия образуется сульфит натрия и вода
SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
Нерастворимым в воде основаниям свойственна реакция разложения при нагревании на оксид металла и воду.
Например, при нагревании голубой гидроксид меди(II) разлагается на два оксида: черный оксид меди (II) и воду.
Сu(OH)2 = СuO + H2O
Щелочи могут вступать в реакцию обмена с растворами солей, если в результате реакции образуется осадок. Например, при взаимодействии сульфата меди(II) с гидроксидом натрия образуется нерастворимый в воде гидроксид меди(II) и сульфат натрия. Данная реакция относится к типу обмена.
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4