Химические свойства оснований

Основания: определение и классификация

Основания — сложные вещества, состоящие из катиона металла (или аммония) и одной или нескольких гидроксогрупп OH. С точки зрения теории электролитической диссоциации это электролиты, которые образуют в растворе анионы только одного вида — гидроксид-ионы: NaOH → Na⁺ + OH⁻. Число гидроксогрупп определяет кислотность основания: NaOH — однокислотное, Ca(OH)₂ — двухкислотное, Fe(OH)₃ — трёхкислотное.

Гидроксид кальция растворяется плохо, но его раствор — известковая вода — обладает всеми свойствами щёлочи. Магний стоит в одной группе с кальцием, но его гидроксид практически нерастворим и к щелочам не относится.

Щёлочи и индикаторы

В растворах щелочей избыток ионов OH⁻, поэтому фенолфталеин становится малиновым, лакмус — синим, метиловый оранжевый — жёлтым, универсальный индикатор — синим (pH > 7). Нерастворимые основания окраску индикаторов не меняют: гидроксид-ионов в растворе почти нет. Окраска индикаторов в разных средах сведена в таблицу ниже, а опыты с ними — на странице индикаторы.

Все четыре индикатора есть в виртуальной лаборатории: капните его в раствор и посмотрите цвет.

Химические свойства щелочей

1. Щёлочь + кислота → соль + вода

Реакция нейтрализации идёт с любой кислотой — сильной, слабой и даже нерастворимой:

KOH + HNO₃ → KNO₃ + H₂O
2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O
NaOH + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O

Ход нейтрализации виден по индикатору: малиновый от фенолфталеина раствор щёлочи обесцвечивается, когда кислоты добавлено достаточно, — опыт «Нейтрализация». С избытком многоосновной кислоты образуется кислая соль.

2. Щёлочь + кислотный оксид → соль + вода

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O
SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O
P₂O₅ + 6NaOH → 2Na₃PO₄ + 3H₂O

С избытком углекислого газа образуется кислая соль: CO₂ + NaOH → NaHCO₃. Известковая вода мутнеет от CO₂ — так обнаруживают углекислый газ в выдыхаемом воздухе: CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O. Щёлочи медленно разъедают стекло, в состав которого входит SiO₂, а при сплавлении реакция идёт быстро: SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O сплавление. Поэтому растворы щелочей хранят в склянках с резиновыми, а не со стеклянными пробками.

3. Щёлочь + соль → новое основание + новая соль

Реакция идёт, если выпадает осадок или выделяется газ. Так получают нерастворимые основания:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ — голубой осадок, опыт «Ионы меди(II)»
MgCl₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + 2NaCl — белый осадок
Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaOH — старый способ получения едкого натра из соды

С солями аммония щёлочи при нагревании выделяют аммиак: (NH₄)₂SO₄ + Ca(OH)₂ → CaSO₄ + 2NH₃↑ + 2H₂O t°. Поэтому аммонийные удобрения не смешивают с известью — азот теряется.

4. Щёлочь + амфотерный гидроксид или оксид → комплексная соль

Гидроксид алюминия сначала выпадает из раствора хлорида алюминия, а в избытке щёлочи растворяется: AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl, затем Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]. Это видно в опыте «Гидроксид алюминия». Так же ведёт себя гидроксид цинка: Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]. При сплавлении образуются безводные соли — алюминаты и цинкаты: Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O сплавление.

5. Щёлочь + некоторые простые вещества

С растворами щелочей реагируют амфотерные металлы (алюминий и цинк выделяют водород), галогены, сера и кремний: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O на холоду — так получают гипохлорит натрия, основу хлорных отбеливателей; Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂↑ t°.

Реакции оснований в справочнике

• CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂OОбмена
• Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]СоединенияАмфотерность
• C₂H₅Cl + NaOH → C₂H₅OH + NaClЗамещенияОрганическаяt°, водный р-р
• Cu(OH)₂ + 4NH₃·H₂O → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂OДругого типаКачественная
• Cu(OH)₂ → CuO + H₂OРазложенияt°
• CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂OОбменаКачественная
• Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]СоединенияАмфотерность
• C₂H₅Cl + KOH → C₂H₄↑ + KCl + H₂OДругого типаОрганическаяt°, спиртовой р-р
• 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂OРазложенияt°
• SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂OОбмена
• CO₂ + NaOH → NaHCO₃Соединения
• CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ → CH₃COOH + Cu₂O↓ + 2H₂OДругого типаОрганическаяОВРКачественнаяt°
• 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂OРазложенияt°
• SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂OОбмена
• ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]СоединенияАмфотерность
• CH₃COONa + NaOH → CH₄↑ + Na₂CO₃Другого типаОрганическаясплавление
• Zn(OH)₂ → ZnO + H₂OРазложенияt°
• P₂O₅ + 6NaOH → 2Na₃PO₄ + 3H₂OОбмена

Свойства нерастворимых оснований

Нерастворимые основания реагируют с кислотами, то есть растворяются в них: Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O, Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O. С кислотными оксидами и солями они, как правило, не реагируют и индикаторы не окрашивают.

При нагревании нерастворимые основания разлагаются на оксид металла и воду:

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O t° — голубой осадок чернеет, опыт «Оксид меди(II) из гидроксида»
2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O t°

Гидроксиды натрия и калия, напротив, плавятся без разложения. Гидроксид железа(II) на воздухе окисляется, и его осадок буреет: 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃. Гидрат аммиака — слабое основание: с кислотами он образует соли аммония, NH₃·H₂O + HCl → NH₄Cl + H₂O, а свежий гидроксид меди(II) растворяет с образованием ярко-синего комплексного соединения.

Как получить основания

• Щёлочи — реакцией активного металла с водой (2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑) или основного оксида с водой (CaO + H₂O → Ca(OH)₂). В промышленности гидроксид натрия получают электролизом раствора поваренной соли.
• Нерастворимые основания — только косвенно, действием щёлочи на раствор соли: оксиды меди и железа с водой не реагируют.
• Амфотерные гидроксиды осаждают без избытка щёлочи. Гидроксид алюминия удобно получать раствором аммиака — в его избытке он, в отличие от гидроксида цинка, не растворяется: AlCl₃ + 3NH₃·H₂O → Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl.

Типичные ошибки по теме:

• записывать реакцию нерастворимого основания с солью или с кислотным оксидом — в школьном курсе такие реакции не идут;
• «разлагать» при нагревании NaOH и KOH;
• забывать, что Al(OH)₃ и Zn(OH)₂ растворяются в избытке щёлочи, и получать их «с запасом» реактива;
• путать окраску: голубой Cu(OH)₂, бурый Fe(OH)₃, белый студенистый Al(OH)₃.

Реакции оснований с кислотами подробно разобраны на странице химические свойства кислот, с солями — на странице химические свойства солей.

Проведите опыт онлайн

Эти опыты есть в виртуальной лаборатории: запустите прямо здесь или откройте на весь экран.

Читайте также

• Химические свойства кислот
• Химические свойства солей
• Оксиды: основные, кислотные и амфотерные
• Кислотно-основные индикаторы
• Таблица растворимости веществ в воде
• Ионные уравнения реакций
• Электролитическая диссоциация
• Химические свойства воды

Частые вопросы