Основания

Основания — это сложные вещества, в состав которых входит катион металла (или NH₄⁺) и гидроксид-ион (ОН^–). При диссоциации в водных растворах в качестве аниона образуются только ионы ОН^–.

Классификация

Основания с одной группой ОН – однокислотные (например, NaOH), с двумя – двухкислотные (Ca(OH)₂) и с тремя – трехкислотные (Ni(OH)₃).

Получение оснований

1. Взаимодействие основных оксидов с водой

С водой реагируют только те оксиды, которым соответствует растворимое или малорастворимое основание:

Na₂O + H₂O → 2NaOH

CuO + H₂O ≠

2. Взаимодействие металлов с водой

Щелочные и щелочноземельные металлы образуют щёлочи:

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑

Металлы средней активности обычно образуют оксиды:

3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂↑

Исключение — марганец:

Mn + 2H₂O → Mn(OH)₂ + H₂↑

3. Электролиз растворов солей щелочных металлов

Используется в промышленности для получения щёлочей:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

4. Обменные реакции щелочей с солями

Реакция возможна при образовании нерастворимого основания или соли:

K₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + 2KOH

KHCO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + KOH + H₂O

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

Химические свойства нерастворимых оснований

1. Взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами

Реагируют только с сильными кислотами и их оксидами:

Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O

Cu(OH)₂ + CO₂ (от слабой кислоты) ≠

2. Разложение при нагревании

Нерастворимые основания разлагаются на оксид и воду:

2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

3. Отсутствие реакции с амфотерными соединениями

Нерастворимые основания не взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.

4. Окисление неустойчивых оснований

Основания металлов в низких степенях окисления окисляются кислородом:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃

Химические свойства щелочей

1. Отношение к индикаторам

Щелочи изменяют окраску кислотно-основных индикаторов:

2. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации)

Образуются соль и вода. С многоосновными кислотами — средние или кислые соли:

NaOH + H₃PO₄ → NaH₂PO₄ + H₂O

2NaOH + H₃PO₄ → Na₂HPO₄ + 2H₂O

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O

3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами

В расплаве — средние соли, в растворе — комплексные:

NaOH + Al(OH)₃ (расплав) → NaAlO₂ + 2H₂O

NaOH + Al(OH)₃ (раствор) → Na[Al(OH)₄]

4. Взаимодействие с кислотными оксидами

В избытке щёлочи — средняя соль, в избытке оксида — кислая:

2NaOH (изб.) + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

NaOH + CO₂ (изб.) → NaHCO₃

5. Взаимодействие с солями

Реакция идёт при выпадении осадка или выделении газа:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

С солями амфотерных металлов при избытке щёлочи:

ZnSO₄ + 4KOH (изб.) → K₂[Zn(OH)₄] + K₂SO₄

6. Взаимодействие с кислыми солями

Щёлочи переводят кислые соли в менее кислые или средние:

KHSO₃ + KOH → K₂SO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ (изб.) + NaHCO₃ → CaCO₃ + NaOH + H₂O

Ca(OH)₂ + 2NaHCO₃ (изб.) → CaCO₃ + Na₂CO₃ + 2H₂O

7. Взаимодействие с металлами

Реагируют амфотерные металлы (Al, Zn и др.):

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

8. Взаимодействие с неметаллами

Протекают реакции диспропорционирования (кроме O₂, N₂, H₂, C, инертных газов):

2NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O (на холоде)

6NaOH + 3Cl₂ → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O (при нагревании)

2NaOH + Si + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂↑

3I₂ + 6NaOH → 5NaI + NaIO₃ + 3H₂O

4P + 3NaOH + 3H₂O → 3NaH₂PO₂ + PH₃↑

3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

9. Термическая устойчивость

Щёлочи не разлагаются при нагревании. Исключение — гидроксид лития:

2LiOH → Li₂O + H₂O

Применение оснований

Гидроксид натрия (NaOH)

Тривиальные названия: едкий натр, каустическая сода.

Применяется в целлюлозно-бумажной, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, при производстве моющих средств и биодизеля.

Гидроксид калия (KOH)

Тривиальное название: едкое кали.

Используется в производстве мыла, калийных соединений и как электролит в аккумуляторах.

Гидроксид кальция (Ca(OH)₂)

Тривиальные названия: гашёная известь, пушонка.

Применяется в строительстве (известковый раствор), сахарной промышленности и сельском хозяйстве для нейтрализации кислых почв.

Гидроксид магния (Mg(OH)₂)

Используется как антацид в медицине и наполнитель в производстве пластмасс.