Основания
Основания - сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металла (исключение - NH4OH) и гидроксогрупп OH–, число которых равно валентности металла (Ca(OH)2, Al(OH)3).
Номенклатура оснований
Для составления названия оснований по международной наменклатуре к слову «гидроксид», обозначающему наличие в основаниях гидроксогруппы прибавляют название металла с указанием в скобках римской цифрой его валентности, если она не является постоянной.
Например: Mn(OH)2 - гидроксид марганца (II),
Mn(OH)3 - гидроксид марганца (III),
NaOH – гидроксид натрия
Классификация оснований
Основания классифицируют по кислотности, растворимости и силе.
Кислотность основания определяется количеством гидроксогрупп в молекуле основания. Различают однокислотные (NaOH, NH4OH), двукислотные (Ca(OH)2, Mg(OH)2), трехкислотные (Al(OH)3, Fe(OH)3).
В водных растворах основания диссоциируют на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные гидроксид-ионы:
NaOH ↔ Na+ + OH–
натрий-ион гидроксид-ион
Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:
I ступень: Fe(OH)3 ↔ OH– + [Fe(OH)2]+
II ступень: [Fe(OH)2]+ ↔OH– +[Fe(OH)]2+
III ступень: [Fe(OH)]2+ ↔ OH– + Fe3+
Ступенчатая диссоциация многокислотных оснований объясняет образование основных солей.
По растворимости в воде основания делятся на растворимые и нерастворимые. Растворяются только гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также гидроксид аммония NH4OH. Основания, растворимые в воде и хорошо диссоциирующие, называются щелочами.
Раствор аммиака NH3 в воде проявляет свойства слабого основания, т.к. молекула NH4OH только частично распадается на ионы.
Сила оснований зависит от степени их диссоциации в водном растворе, т.е. от концентрации гидроксид-ионов.
К сильным основаням относятся щелочи, т.е. гидроксиды щелочных и часть щелочно-земельных металлов. Нерастворимые основания и гидроксид аммония NH4OH принадлежат к слабым основаниям.
Химические свойства оснований
Характерными свойствами оснований является их способность взаимодействовать с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами с образованием солей:
· основания, как и основные оксиды, взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды
KOH + HCl = KCl + H2O
· щелочи взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами, образуя соль и воду:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
2NaOH + Al3O3 = 2NaAlO2 + H2O
· щелочи взаимодействуют с растворами различных солей с образованием новой соли и нового основания:
6NaOH + Fe2(SO4)3 = 3Na2SO4 + 2Fe(OH)3
· нерастворимые в воде основания при нагревании легко разлагаются на оксид и воду:
Cu(OH)2 → CuO + H2O
· амфотерные основания (Al(OH)3, Cr(OH)3, Be(OH)2, Zn(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2 и другие) - гидраты амфотерных оксидов. Поэтому они, как и сами оксиды, обладают амфотерными свойствами, то есть, при взаимодействии с кислотами проявляют свои основные свойства:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O,
а, взаимодействуя со щелочами, проявляют кислотные свойства:
Be(OH)2 + NaOH = Na2BeO2 + 2H2O
Способы получения оснований
Основания образуются при взаимодействии:
· щелочных и щелочно-земельных металлов с водой при комнатной температуре:
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2
· оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов и воды:
BaO + H2O = Ba(OH)2
· солей со щелочами образуются главным образом нерастворимые в воде основания:
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4
Электролизом растворов получают в технике щелочи:
NaCl → Na+ + Cl –
H2O → H+ + OH–
на катоде на аноде
2H2O +2e = H2 + 2OH– 2Cl – – 2e = Cl2