Определение основания

Урок 29. Понятие об основаниях – HIMI4KA

Определение основания
Архив уроков › Химия 8 класс

В уроке 29 «Понятие об основаниях» из курса «Химия для чайников» познакомимся с новым классом химических веществ — основаниями, а также узнаем о новом типе химических реакций — реакциях обмена.

Как вы уже знаете, при взаимодействии активных металлов и их оксидов с водой образуются основания — соединения, не принадлежащие ни к одному из известных вам до сих пор классов: оксидов, солей или кислот.

Основания как сложные вещества

Испытаем с помощью индикатора раствор, полученный в результате реакции оксида кальция CaO с водой. Для этого прибавим к нему 1—2 капли раствора метилового оранжевого. Окраска раствора изменится с оранжевой на желтую (рис. 111).

Это свидетельствует о том, что в полученном растворе присутствует не кислота, а какое-то новое вещество, изменяющее цвет индикатора. Подобно оксиду кальция, с водой реагируют и некоторые другие оксиды, например оксид натрия Na2O:

В результате взаимодействия оксидов кальция и натрия с водой образуются вещества Са(ОН)2 и NaОН. Они похожи тем, что в их состав входят атомы металлов и группы ОН, называющиеся гидроксогруппами (от греческого слова «hydor», которое означает «вода»). Такие вещества относятся к классу оснований.

Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металлов и гидроксогрупп.

Валентность гидроксогруппы равна единице. Зная это, легко составить формулу любого основания: число групп ОН в формуле основания всегда равно валентности атома металла, например:

В то же время по формуле основания можно легко определить валентность атомов содержащегося в нем металла — она равна числу гидроксогрупп в формуле данного основания. Например, в формуле основания Fe(OH)2 две гидроксогруппы, следовательно, валентность атома железа в этом веществе равна II, а в основании Cr(OH)3 валентность атомов хрома равна III.

Как же называются основания? Известно, что продукты соединения воды с веществами называются гидратами.

Если с водой соединяются оксиды металлов, то образуются гидраты оксидов металлов, или сокращенно гидроксиды металлов.

Поэтому вещества Ca(OH)2 и NaOH, образующиеся при взаимодействии оксидов кальция и натрия с водой, называются «гидроксид кальция» и «гидроксид натрия».

По растворимости в воде основания делятся на растворимые и нерастворимые. Растворимые в воде основания называют щелочами. К их числу относятся KOH, NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 и некоторые другие.

Обнаружить присутствие растворимых в воде оснований (щелочей) можно по изменению окраски индикаторов. Кроме известных вам лакмуса и метилоранжа, для этих целей можно использовать еще один индикатор — фенолфталеин. Он не имеет окраски в воде и в растворе кислоты, но в присутствии щелочей этот индикатор окрашивается в малиновый цвет (см. рис. 111, табл. 13).

Реакция нейтрализации

Как было показано, растворимые в воде основания — щёлочи — легко обнаружить с помощью индикаторов. Однако если к раствору гидроксида натрия NaOH прибавить фенолфталеин, а затем хлороводородную кислоту, то появившаяся вначале малиновая окраска после добавления кислоты исчезает (рис. 112).

Это свидетельствует о том, что кислота как бы уничтожила, или нейтрализовала, основание. Реакцию между кислотой и основанием, протекающую в этом случае, называют реакцией нейтрализации:

Реакция нейтрализации — это реакция между основанием и кислотой, в результате которой образуются соль и вода.

Реакция нейтрализации не относится ни к одному из известных вам до сих пор типов реакций (разложения, соединения, замещения). Это реакция нового типа — реакция обмена.

Реакциями обмена называются реакции между сложными веществами, в ходе которых они обмениваются своими составными частями.

Основание состоит из атомов металла и гидроксогрупп, а кислота — из атомов водорода и кислотного остатка. В результате реакции исходные вещества обменялись своими составными частями (рис. 113):

Краткие выводы урока:

  1. Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металлов и гидроксогрупп.
  2. Реакция между основанием и кислотой, в ходе которой образуются соль и вода, называется реакцией нейтрализации.
  3. Реакция обмена — реакция между сложными веществами, в результате которой они обмениваются своими составными частями.

Надеюсь урок 29 «Понятие об основаниях» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник: https://himi4ka.ru/arhiv-urokov/urok-29-ponjatie-ob-osnovanijah.html

Основные определения кислот и оснований

Определение основания

Многие реакции, протекающие без изменения степеней окисления элементов, относят к кислотно — основным равновесиям. Существует множество их классификаций, в зависимости от того, что понимают под кислотой или основанием. В таблице приведены наиболее распространенные определения кислот и оснований.

Рисунок 1. Основные определения кислот и оснований

Так как наиболее распространенный растворитель — вода, в качестве первого приближения чаще всего используется теория Аррениуса. Теория Бренстеда — Лоури позволяет количественно описать кислотно — основные равновесия.

Сложные гетеросоединения

Среди всех соединений вода, по своим кислотно — основным свойствам занимает промежуточное положение. Поэтому характер ее взаимодействий с другими веществами довольно разнообразен.

Так, при взаимодействии воды с оксидами щелочных металлов, образуются растворимые основания — щелочи. Они представляют собой гидроксиды металлов, которые хорошо растворяются в воде и полностью диссоциируют с образованием ионов.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

$Na_2O + H_2O + 151,5$ кДж $ > 2NaOH$

$NaOH + aq – 41,8$ кДж $ > [Na+]aq + [OH-]aq$

Символ $«aq»$ обозначает большое количество воды, в которой может раствориться $1$ моль $NaOH$ с образованием ионов, гидратированных молекулами воды.

Гидраты, образующиеся в результате взаимодействия оксидов неметаллов с водой, называют кислотами.

$SO_3 + H_2O – 132,2$ кДж $ > H_2SO_4$

Гидроксид при растворении в избытке воды гидратируется дальше, в результате чего диссоциирует на катионы водорода и анионы кислотного остатка:

$H_2SO_4+ aq – 92,5$кДж $ >2H+ (aq) + SO_4{2-}(aq)$

Кислотные свойства раствора будет определять концентрация ионов водорода в нем.

Определение 1

Кислота – это вещество, которое в процессе электролитической диссоциации при растворении в воде образует раствор, содержащий избыток ионов водорода.

Основание — это гидроксид, который в процессе электролитической диссоциации при растворении в воде образует раствор, содержащий избыток ионов гидроксила.

Амфотерность

Гидратация, приводящая к образованию кислот:

$ROH + aq > RO- (aq) + H+(aq)$,

характерна в тех случаях, когда связь $H-O$ в гидроксиде более полярна, чем связь $R-O$.

Если у гидоксида связь $R-O$ более полярна, чем связь $H-O$, то в процессе гидратации образуется основание:

$ROH + aq > R+ (aq) + OH-(aq)$

Гидроксид одновременно будет проявлять свойства и слабой кислоты и слабого основания, если величины полярностей обеих связей в молекуле $ROH$ сравнимы по величине. Это свойство электролитов называется амфотерность, а вещество проявляющее данное свойство — амфотерное вещество.

Амфотерный гидроксид в щелочной среде ведет себя как кислота:

$ROH + OH-(aq) > RO- (aq) + H_2O$,

а в кислой среде ведет себя как основание:

$ROH + H+(aq) > R+ + H_2O$.

Пример 1

Гидроксид алюминия $AlCl_3$ является слабоосновным веществом. Он растворяется как в растворах кислот, так и в растворах щелочей:

$Al(OH)3 + 3H+(aq) – 106$ кДж $ > Al{3+}(aq) + 3H_2O$,

$H_3AlO_3 + OH-(aq) + 19,7$ кДж $ > AlO_{2-} (aq) + H_2O$

У оксидов одного и того же элемента можно наблюдать изменение кислотных и основных свойств. Так у металлов низшие кислородные формы являются основными, высшие — кислотными, а промежуточные — амфотерными.

Пример 2

Оксиды марганца имеют следующие формы:

  • основный оксид $MnO$;
  • амфотерные оксиды $Mn_2O_3$, $MnO_2$;
  • кислотный оксид $MnO_3$, $Mn_2O_7$.

Основный оксид может реагировать с кислотой, а кислотный — с основанием.

$MnO + 2H+(aq) – 119,6$ кДж $ > Mn{2+}(aq) + 3H_2O$,

$0,5Mn_2O_7 + OH-(aq) – 67,2$ кДж $ > MnO_{4- }(aq) + 0,5H_2O$

Если подобное семейство образует неметалл, то прослеживается та же закономерность.

Классификация кислот и оснований по основности и по кислотности

В зависимости от того, сколько атомов водорода в кислоте способно заместиться на металл, кислоты подразделяют на:

  • одноосновные ($HNO_3$);
  • двухосновные ($H_2SO_4$);
  • трехосновные ($H_3PO_4$);
  • четырехосновные ($H_4P_2O_7$).

Если основание содержит более одной гидроксильной группы, оно называется многокислотным. Различают следующие виды оснований:

  • однокислотные ($NaOH$);
  • двухкислотные ($Ca(OH)_2$);
  • трехкислотные ($Al(OH)_3$).

Источник: https://spravochnick.ru/himiya/kisloty_i_osnovaniya/osnovnye_opredeleniya_kislot_i_osnovaniy/

Основания (гидроксиды). Свойства, получение, применение

Определение основания

Ещё со школы нам известно, что основаниями называют соединения, где атомы металла связаны с одной или несколькими гидроксогруппами — KOH, Ca(OH)2 и т. п. Однако понятие «основания» на самом деле шире, и существует две теории оснований — протонная (теория Брёнстеда — Лоури) и электронная (теория Льюиса).

Основания и кислоты Льюиса мы рассмотрим в отдельной статье, поэтому возьмём определение из теории Брёнстеда (далее в данной статье — только основания Брёнстеда): Основания (гидроксиды) — это вещества или частицы, способные принимать (отщеплять) протон от кислоты.

 Согласно такому определению, свойства основания зависят от свойств кислоты — например, вода или уксусная кислота ведут себя как основания в присутствии более сильных кислот:

H2SO4 + H2O ⇄ HSO4— + H3O+(катион гидроксония)

H2SO4 + CH3COOH ⇄ HSO4— + CH3COOH2+

Номенклатура оснований

Названия оснований образуются весьма просто — сначала идёт слово «гидроксид», а затем название металла, который входит в данное основание. Если металл имеет переменную валентность, это отражают в названии.

KOH — гидроксид калия
Ca(OH)2 — гидроксид кальция
Fe(OH)2 — гидроксид железа (II)
Fe(OH)3 — гидроксид железа (III)

Существует также основание NH4OH (гидроксид аммония), где гидроксогруппа связана не с металлом, а катионом аммония NH4+.

Классификация оснований

Основания можно классифицировать по следующим признакам:

  1. По растворимости основания делят на растворимые — щёлочи (NaOH, KOH) и нерастворимые основания (Ca(OH)2, Al(OH)3).
  2. По кислотности (количеству гидроксогрупп) основания делят на однокислотные (KOH, LiOH) и многокислотные (Mg(OH2), Al(OH)3).
  3. По химическим свойствам их делят на оснóвные (Ca(OH)2, NaOH) и амфотерные, то есть проявляющие как основные свойства, так и кислотные (Al(OH)3, Zn(OH)2).
  4. По силе (по степени диссоциации) различают:
    а) сильные (α = 100 %) – все растворимые основания NaOH, LiOH, Ba(OH)2, малорастворимый Ca(OH)2.
    б) слабые (α < 100 %) – все нерастворимые основания Cu(OH)2, Fe(OH)3 и растворимое NH4OH.

Сила оснований

Для оснований можно количественно выразить их силу, то есть способность отщеплять протон от кислоты.

Для этого используют константу основности Kb — константу равновесия для реакции между основанием и кислотой, причём в качестве кислоты выступает вода.

Чем выше значение константы основности, тем выше сила основания и тем сильнее его способность отщеплять протон. Также вместо самой константы часто используют показатель константы основности pKb. Например, для аммиака NH3 имеем:

Получение

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

Mg + 2H2O  Mg(OH)2 + H2

Na2O + H2O → 2NaOH,

CaO + H2O → Ca(OH)2.

2NaCI + 4H2O 2NaOH + 2H2 + CI2

Na2SO4 + Ba(OH)2 → 2NaOH + BaSO4

MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2 + Na2SO4.

Физические свойства

Все основания являются твердыми веществами, имеющими различную окраску. В воде нерастворимы, кроме щелочей.

Внимание! Щёлочи являются очень едкими веществами. При попадании на кожу растворы щелочей вызывают сильные долгозаживающие ожоги, при попадании в глаза могут вызвать слепоту. При работе с ними следует соблюдать технику безопасности и пользоваться индивидуальными средствами защиты.

Внешний вид оснований. Слева направо: гидроксид натрия, гидроксид кальция, метагидроксид железа

Химические свойства

Химические свойства оснований с точки зрения теории электролитической диссоциации обусловлены наличием в их растворах избытка свободных гидроксид – ионов ОН—.

фенолфталеин – малиновый

лакмус – синий

метиловый оранжевый – желтый

Фенолфталеин придаёт раствору щёлочи малиновую окраску

2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O,

растворимое

Mg(OH)2 + 2HCI → MgCI2 + 2H2O.

нерастворимое

2KOH + SO3 → K2SO4 + H2O

а) при плавлении:

2NaOH + AI2O3 → 2NaAIO2 + H2O,

NaOH + AI(OH)3 → NaAIO2 + 2H2O.

б) в растворе:

2NaOH + AI2O3 +3H2O → 2Na[AI(OH)4],

NaOH + AI(OH)3 → Na[AI(OH)4].

2NaOH + Zn + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

2NaOH + Si + H2O → Na 2SiO3 + 2H2

2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2 + Na2SO4,

Ba(OH)2 + K2SO4 → BaSO4 + 2KOH.

Ca(OH)2 → CaO + H2O,

Cu(OH)2  → CuO  + H2O.

Источник: https://in-chemistry.ru/osnovaniya-gidroksidy

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.