План

1. Определение оснований

2. Классификация оснований

3. Физические свойства некоторых оснований

4. Химические свойства некоторых оснований

5. Получение

6. Применение

Основания

1. Основаниями называют гидроксиды, которые диссоциируют (распадаются) на гидроксильную группу и положительно заряженный катион. Часто основаниями называют металлосодержащие химические соединения, в которых каждый атом металла связан с одной или несколькими гидроксогруппами, например NaOH, Ca(OH)2 и т.п. Однако класс оснований не ограничивается гидроксидами металлов. Понятие «основание» более сложное, оно возникает из рассмотрения кислотно-основных химических равновесий. В реакциях:

OH + H2SO4 ó HSO4 + H2O

CH3COOH + NH3 ó CH3COO + NH4

Серная и уксусная кислоты взаимодействуют с основаниями, отдавая им протон H+. Вещества, стремящиеся принять протон, называются основаниями (определение Й. Бренстенда, 1923). С точки зрения теории электролитической диссоциации (Сванте Август Аррениус) даётся определение и описывается свойства оснований: основаниями называются электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы:

Ca(OH)2 ó CaOH + OH

CaOH ó Ca + OH

2. По степени диссоциации различают слабые основания, например NH4OH и сильные основания, например NaOH, Ca(OH)2. Хорошо растворимые в воде основания называются щёлочами. Основания бывают растворимы и практически не растворимые. Нейтрализация – это реакция кислот с основаниями, приводящая к образованию солей:

HCl + NaOH NaCl + H2O

H3PO4 + 3KOH K3PO4 + 3H2O

Реакцию нейтрализации обычно проводят титрованием – постепенным добавлением раствора одного из реагентов к раствору другого, например раствора соляной кислоты HCl к раствору гидроксида натрия NaOH. Реакции нейтрализации помогают определить в лаборатории свойства растворимых гидроксидов, если они вступают в реакцию нейтрализации со щелочами, их относят к кислотам; если реагируют с кислотами, то относят к основаниям. Основания с 1, 2, 3 гидроксильными группами называют соответственно одно-, двух-, трёхосновными. Число гидроксогрупп определяется валентностью металла. Например: - гидроксид калия, 2 - гидроксид бария. Если металл имеет переменную валентность, то последнюю указывают в названии основания римскими цифрами в скобочках. Например: Cu(OH)2 – гидроксид меди (II), Fe(OH)3 – гидроксид железа (III). Не полностью диссоциирующие при растворении в воде основания называют, как кислоты, слабыми. К сильным основаниям относятся гидрооксия калия KOH, натрия NaOH, бария Ba(OH)2

.

3. Большинство оснований – твёрдые вещества с различной растворимостью в воде. Согласно определению Бренстенда, основные свойства вещества зависят от партнёра – кислоты:

OH + H2SO4 ó HSO4 + H2O

Чем сильнее кислота, тем легче основание принимает протон (верно так же и обратное определение). Так, вода или уксусная кислота в присутствии сильных кислот ведут себя как основания:

H2SO4 + H2O ó HSO4 + H3O

H2SO4 + CH3COOH ó HSO4 + CH3COOH2.

Металлы, атомы которых входят в состав нерастворимых в воде оснований, а также их оксиды с водой при обычных условиях не реагируют.

4. Растворимые и не растворимые основания имеют общее свойство: они реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Чтобы опытным путём познакомиться с этими реакциями, надо знать, как в растворе обнаружить щелочь и кислоту. Растворы щелочей и кислот по-разному изменяют цвет индикаторов. Индикаторами можно обнаружить не только кислую и щелочную среду, но и нейтральную.

По изменению окраски индикаторов можно судить о ходе реакции между кислотой и щёлочью. Например, если в химический стакан с раствором гидроксида натрия добавить несколько капель раствора индикатора, например, фенолфталеина, то раствор станет малиновым. Затем из бюретки следует малыми порциями прилить раствор соляной кислоты, пока не произойдёт обесцвечивание. Следовательно, раствор становится нейтральным, т.е. в нём нет ни щёлочи, ни кислоты. После выпаривания полученного раствора остаётся твёрдое вещество – хлорид натрия NaCl:

NaOH + HCl H2O + NaCl

Элементы, гидроксиды которых проявляют свойства оснований и располагаются они слева внизу в периодической системе химических элементов. Особенно ярко эти свойства заметны у щелочных металлов.

Кроме общих свойств, щелочи и нерастворимые в воде основания обладают также и отличительными свойствами. Нерастворимые в воде основания, как правило, термически нестойкие – разлагаются при нагревании. Например, при нагревании голубого осадка гидроксида меди (II) образуются вещество чёрного цвета – это оксид меди (II) и вода:

Cu(OH)2 CuO + H2O

Щёлочи в отличие от нерастворимых оснований при умеренном нагревании обычно не разлагаются. Их растворы действуют на индикаторы, разъедают многие органические вещества, реагируют с кислотами, растворами некоторых солей и кислотными оксидами. Например, при пропускании оксида углерода (IV) через известковую воду – раствор Ca(OH)2 – происходит её помутнение:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3+ H2O

Если основания будут воздействовать на соли, то происходит образование гидроксидов:

FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 + 3KCl

CH3COOK + HCl = CH3COOH + KCl

5. Растворимые в воде основания (щелочи) в лаборатории можно получить при взаимодействии активных металлов и их оксидов с водой:

3Li + 2HOH 2LiOH + H2

Взаимодействие оксида кальция CaO с водой используется также в технике для получения гашёной извести, основной составной частью которой является гидроксид кальция Ca(OH)2. Этот процесс можно изобразить так: