Названия оснований
Основания (названия, получение, свойства)»
Ключевые слова конспекта: названия оснований, получение оснований, химические свойства.
Основаниями или гидроксидами называют соединения металлов с гидроксогруппами ОН (одна или несколько групп ОН на каждый атом металла М, т.е. МОН или М(ОН)n). Гидроксогруппа ОН – это ион, ее заряд равен 1–, валентность I.
Названия оснований
В названии основания два слова: КОН – гидроксид калия. Если металл имеет переменную валентность, то ее указывают римской цифрой в скобках: Сг(ОН)3 – гидроксид хрома(III).
Чтобы составить формулу гидроксида по названию соединения, надо знать заряд катиона металла Мn+. Число гидроксогрупп в формуле равно величине этого заряда: М(ОН)n. Заряды катионов металлов можно узнать из таблицы растворимости.
Например, в гидроксиде калия заряд иона калия 1+, К+, поэтому формула КОН. В гидроксиде бария ион бария Ва2+, формула Ва(ОН)2.
Щелочи – это растворимые в воде основания (LiOH, NaOH, КОН, Ва(ОН)2, Са(ОН)2 ). Щелочи – очень едкие вещества, вызывают ожоги. При работе с ними надо особенно тщательно соблюдать правила техники безопасности, надевать очки и перчатки.
Для распознавания растворов щелочей используют индикаторы.
Индикаторы – это органические красители, изменяющие окраску в зависимости от состава раствора. Так, бесцветный раствор фенолфталеина в растворе щелочи становится малиновым. Фиолетовый раствор лакмуса в растворах щелочей становится синим, а оранжевый раствор метилоранжа приобретает интенсивно желтый цвет.
Нерастворимые основания – это практически нерастворимые в воде вещества, например гидроксид железа(III), гидроксид меди(II), гидроксид магния.
Основные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания. Если элемент образует несколько оксидов, то оксид, соответствующий низшей степени окисления, является основным оксидом. Например, СrО и МnО – основные оксиды.
Формулы основных оксидов можно вывести, вычитая необходимое число молекул воды из формулы основания. Например, для формул основных оксидов Na2O, СаО, Fe2O3:
а) 2NaOH – Н2O = Na2O;
б) Са(ОН)2 – Н2O = СаО;
в) 2Fe(OH)3 – ЗН2O = Fe2O3.
Получение оснований
Растворимые основания получают:
а) реакцией оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой: ВаО + Н2O = Ва(ОН)2;
б) взаимодействием активных металлов (электроотрицательность которых 1,2 и меньше) с водой: 2 Li + 2Н2O = 2LiOH + Н2 ↑;
в) электролизом водного раствора соли, например хлорида натрия; при пропускании постоянного электрического тока через раствор на катоде выделяется водород, на аноде – хлор, а в растворе остается гидроксид натрия:
2NaCl + 2Н2O →электролиз→ Н2 ↑ + 2NaOH + Cl2 ↑.
Нерастворимые основания получают по реакции обмена растворимых солей со щелочами:
CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2 ↓ + 2NaCl.
Химические свойства оснований
Термин «oснования» был введен в химию в XVIII веке. Считалось, что эти вещества служат основаниями для образования солей в твёрдой форме. Нерастворимые в воде основания встречаются в природе в составе минералов. Растворимые в воде основания – щёлочи – едкие вещества, способные вызвать сильный ожог.
Какими же свойствами характеризуются основания?
Сначала о свойствах нерастворимых оснований:
1. Разложение при нагревании Cu(OH)2 CuO + H2O
Нерастворимое основание оксид + вода
2. Взаимодействие с кислотами
Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
Нерастворимое основание + кислота = соль + вода
Свойства растворимых оснований (щелочей)
1. Взаимодействие с кислотами
Посмотрим, что будет при сливании растворов веществ.
NaOH + HCl = H2O + NaCl
Щелочь + кислота = вода + соль
Реакция нейтрализации – реакция между кислотой с основанием, в результате которой образуются соль и вода. Эта реакция лежит в основе действия лекарственных препаратов – антацидов.
2. Изменение окраски индикаторов
Щёлочи изменяют окраску индикаторов: лакмус становится синим, метилоранж – жёлтым, фенолфталеин – малиновым. Эту реакцию используют для качественного определения щелочной среды в растворах.
3. Взаимодействие с кислотными оксидами.
Посмотрим, что произойдёт, если в бутылку с углекислым газом поместить щёлочь:
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
Щёлочь + кислотный оксид = соль + вода
ВПЕРЁД
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ СО ЩЕЛОЧАМИ
Щелочи оказывают на организм в основном локальное действие, вызывая омертвение (некроз) только тех участков кожного покрова, на которые они попали. Однако в дальнейшем организм испытывает общее отравление в результате всасывания в кровь продуктов взаимодействия мышечных тканей и щелочей. Действие щелочей, особенно концентрированных, характеризуется значительной глубиной проникновения, поскольку они растворяют белок. В связи с этим очень опасно попадание щелочи в глаза: при запоздалой первой помощи оно сопровождается полной потерей зрения.
Твердые щелочи очень гигроскопичны, поглощают из воздуха углекислый газ с образованием соответствующих карбонатов.
Хранить твердые щелочи следует в емкостях из полиэтилена или в толстостенных широкогорлых стеклянных банках, плотно закрывающихся пропарафиненными корковыми пробками.
При оказании первой помощи необходимо немедленно каким-либо предметом удалить приставшие к коже кусочки щелочи и промыть пораженное место обильной струёй воды. Щелочь смывается плохо, промывание должно быть продолжительным (10—15 мин.) и тщательным. Для нейтрализации проникшей в поры кожи щелочи на пораженное место после промывания накладывают повязку из марли или ватный тампон, пропитанные 5%-м раствором уксусной кислоты. Через 10 мин. повязку снимают, кожу обмывают, осторожно удаляют воду фильтровальной бумагой или мягкой тканью и смазывают глицерином для уменьшения болевых ощущений.
Если щелочь попала в глаза, немедленно следует промыть их проточной водой из фонтанчика в течение 15-20 мин. После этого глаза ополаскивают 2%-м раствором борной кислоты и закапывают под веки альбуцид.
После оказания первой помощи нужно незамедлительно обратиться к врачу-окулисту.
Применение оснований
Основания используют в промышленности, в лабораториях и в быту. Из всех оснований наибольшее применение находят щёлочи.
Гидроксид кальция
Техническое название гидроксида кальция — гашёная известь, или пушонка. Взвесь (суспензия) гидроксида кальция в воде называют известковым молоком, а прозрачный раствор этого вещества носит название известковой воды.
Гашёную известь с древних времён использовали в строительстве для приготовления скрепляющей смеси — известкового раствора.
При смешивании гашёной извести, песка и воды образуется медленно застывающая масса, которую в настоящее время (с некоторыми добавками) используют для оштукатуривания стен.
При застывании известкового раствора гидроксид кальция (щёлочь) взаимодействует с углекислым газом (кислотным оксидом), содержащимся в воздухе, в результате чего образуется твёрдая масса (искусственный камень):
Ca(OH)2+CO2→CaCO3⏐↓+H2O.
Известковое молоко применяют в производстве сахара, а также в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений.
Гидроксид натрия
Другие названия этого вещества: едкий натр, каустическая сода.
Гидроксид натрия используют как во многих отраслях промышленности, так и для бытовых нужд.
Каустик используют при производстве целлюлозы, моющих средств (мыла, шампуней и других), в нефтепереработке, при производстве биодизельного топлива, для нейтрализации кислот. В быту гидроксид натрия используют в качестве основы некоторых средств для ликвидации засоров канализационных труб.
Средства для очистки канализационных труб от отложений жира могут содержать более 40 % гидроксида натрия
Гидроксид калия
Тривиальное название вещества — едкое кали.
Гидроксид калия используют в производстве моющих средств как сырьё для получения различных соединений калия, а также в качестве электролита в гальванических элементах (марганцо-цинковых «батарейках») и никель-кадмиевых аккумуляторах.
Никель-кадмиевые аккумуляторы для электроинструментов содержат гидроксид калия
Гидроксид магния
Гидроксид магния используется как компонент зубных паст, в медицине — как лекарственное средство для уменьшения кислотности желудочного сока и как слабительное, в промышленности — в качестве наполнителя при производстве пластмасс, а также как сырьё для получения оксида магния.
Вопросы для самопроверки.
1. Каков состав оснований? 2.Как назвать основание по формуле? 3. Как составить формулу по названию? 4. Какие оксиды соответствуют основаниям? 5.Как отличить растворы щелочей от других растворов?