Основа (хімія)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Цей термін має також інші значення

Основами називаються електроліти, які у водному розчині дисоціюють з утворенням катіонів металу (або металоподібних груп, як NН₄) і аніонів лише одного типу — гідроксилу ОН.

Наприклад:

$NaOH \;\overrightarrow{\leftarrow} Na^+ + OH^-$
$NH_4OH \;\overrightarrow{\leftarrow} NH_4^+ + OH^-$
$Ba(OH)_2 \;\overrightarrow{\leftarrow} Ba^{2+} + 2OH^-$
$Fe(OH)_3 \;\overrightarrow{\leftarrow} Fe^{3+} + 3OH^-$

Основи можна розглядати як гідроксиди основних оксидів, тобто як продукти приєднання води до основних оксидів:

Na₂O + H₂O = 2NaOH
CaO + H₂O = Ca(OH)₂
BaO + H₂O = Ba(OH)₂

Основи, як і основні оксиди, при взаємодії з кислотами і ангідридами, а також з амфотерними оксидами утворюють солі, а між собою не взаємодіють.

Наприклад:

Cu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O
Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂
2NaOH + ZnO = Na₂ZnO₂ + H₂O

Основні гідроксиди, або основи, зображають такою загальною формулою: Ме(ОН)_x, де Ме — атом металу, або металоподібної групи (як NН4), а x — число гідроксильних груп, що дорівнює валентності металу (1,2 або 3). Наприклад: NaOH, Ba(OH)₂, Fe(OH)₃.

[ред.] Кислотність основ

Залежно від кількості гідроксильних груп у молекулах основи поділяються на однокислотні, двокислотні і трикислотні. Так, гідроксид натрію NaOH є однокислотний, гідроксид барію Ba(OH)₂ — двокислотний, гідроксид заліза Fe(OH)₃ — трикислотний і т. д.

[ред.] Структурні формули

При складанні структурних формул основ слід мати на увазі, що в молекулах основ атоми кисню одним своїм валентним зв'язком сполучені з атомом водню, а другим — з атомом металу, а атоми металу і водню всіма своїми валентними зв'язками зв'язані тільки з атомами кисню.

Наприклад:

NaОН           Ва(ОН)₂          Fе(ОН)₃
                О—Н                 О—Н
               /                   /
Nа—О—Н        Вa                  Fe—О—Н
               \                   \
                О—Н                 О—Н

[ред.] Назви

Основи називають звичайно гідроксидами відповідних металів. Якщо метал має сталу валентність і утворює тільки один гідроксид, то його називають просто гідроксидом цього металу. Так, NaOH — гідроксид натрію, Ba(OH)₂ — гідроксид барію. Якщо ж метал має змінну валентність і утворює кілька гідроксидів, то щоб розрізнити їх, у назвах перед словом гідроксид ставлять префікси з грецьких числівників, які показують кількість гідроксильних груп, що припадає на один атом металу. Наприклад: Cu(OH) — моногідроксид міді, Cu(OH)₂ — дигідроксид міді, Fe(OH)₂ — дигідроксид заліза, Fe(OH)₃ — тригідроксид заліза і т. д. Крім того, деякі групи основ і навіть окремі основи мають спеціальні назви. Так, розчинні у воді основи називають лугами.Гідроксид натрію NaOH називається їдким натром, гідроксид калію KOH — їдким калі, гідроксид кальцію Ca(OH)₂ — гашеним вапном.

[ред.] Властивості

Основи являють собою тверді речовини. Деякі з них, зокрема NaOH і KOH, у термічному відношенні досить стійкі. їх можна нагрівати до температури плавлення і навіть кипіння, і вони не розкладаються. Проте більшість основ нестійкі і при нагріванні легко розкладаються з утворенням оксидів і виділенням води.

Наприклад:

Ca(OH)₂ = CaO + H₂O
2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

Більшість основ нерозчинна у воді. Добре розчинними є тільки основи лужних і лужноземельних металів, тобто луги. Серед лугів практично найбільш вживаними є NaOH, KOH, Ca(OH)₂ і Ba(OH)₂. Водні розчини їдких лугів мають їдкий мильний смак. Вони легко руйнують рослинні і тваринні тканини. Через це їх називають ще їдкими лугами. Розчини їдких лугів мають здатність змінювати забарвлення індикаторів. Так, у лужному середовищі фіолетовий колір лакмусу змінюється на синій, оранжевий колір метилоранжу — на ясно-жовтий, а безбарвний розчин фенолфталеїну стає фіолетовим. Лужні властивості розчинів основ обумовлюються наявністю в розчині гідроксильних іонів.

Хімічні властивості основ визначаються їх відношенням до кислот, ангідридів, амфотерних оксидів і солей. Найбільш характерною властивістю основ є їх здатність вступати в хімічні реакції з кислотами. Причому з кислотами взаємодіють як розчинні, так і нерозчинні основи.

Реакції взаємодії основ з кислотами називають реакціями нейтралізації. Суть реакцій нейтралізації полягає в тому, що кислотний водень кислоти і гідроксил основи утворюють воду, а катіони металу основи і кислотні залишки утворюють сіль:

Ba(OH)₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂O
Ca(OH)₂ + H₂SO4 = CaSO₄ + 2H₂O

Основи вступають у хімічні реакції також з ангідридами і амфотерними оксидами:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O
2KOH + SO₂ = K₂SO₃ + H₂O
2KOH + PbO = K₂PbO₂ + H₂O

Розчини їдких лугів взаємодіють і з розчинами солей, утворюючи нерозчинні основи:

CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl
Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Fe(OH)₃ ↓ + 3Na₂SO₄

[ред.] Амфотерні гідроксиди

До амфотерних відносять гідроксиди амфотерних оксидів: Zn(OH)₂, Sn(OH)₂, Pb(OH)₂, Al(OH)₃, Sn(OH)₄, Pb(OH)₄ і ін. Амфотерні гідроксиди при взаємодії з кислотами поводять себе як основи, а при взаємодії з основами — як кислоти. Тому їх формули в реакціях з кислотами слід записувати за типом основ, а в реакціях з основами — за типом кислот.

Наприклад:

Zn(OH)₂ + H₂SO4 = ZnSO4 + 2H₂O
H₂ZnO₂ + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + 2H₂O

З точки зору теорії електролітичної дисоціації амфотерними гідроксидами називаються такі електроліти, які при дисоціації утворюють одночасно катіони металу і гідроксильні іони (як основи) та катіони водню й кислотні залишки (як кислоти).

Наприклад:

$Zn^{2+} + 2OH^{-} \;\overrightarrow{\leftarrow} Zn(OH)_2 \;\overrightarrow{\leftarrow} 2H^{+} + ZnO_2^{2-}$
$Al^{3+} + 3OH^{-} \;\overrightarrow{\leftarrow} Al(OH)_3 \;\overrightarrow{\leftarrow} H_2O + HAlO_2 \;\overrightarrow{\leftarrow} H_2O + H^{+} + AlO_2^{-}$

[ред.] Одержання

Основи можна добути різними способами.

Безпосереднім сполученням основних оксидів з водою.

Цим способом можна користуватися в тих випадках, коли основ ний оксид безпосередньо взаємодіє з водою. Наприклад:

- Na₂O + H₂O = 2NaОН
- CaO + H₂O = Ca(OH)₂
Взаємодією їдких лугів, з розчинами солей. Цим способом користуються в лабораторіях, коли відповідний оксид з водою безпосередньо не взаємодіє, а гідроксид нерозчинний.

Наприклад:

- CuSO₄ + 2KOH = Cu(OH)₂ ↓ + K₂SO₄
- FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ ↓ + 3NaCl
Взаємодією найактивніших металів (K, Na, Ca, Ba) з водою.

Наприклад:

- 2Ka + 2H₂O = 2NaOH + H₂ ↑
- Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂ ↑
Для технічного одержання NaOH і KOH широко використовують спосіб електролізу водних розчинів NaCl і KCl.