Гидроксиды (основания и кислоты), их получение и свойства

Основаниями называются соединения, состоящие из атомов металла, связанных с одной или несколькими гидроксогруппами ОН^-, например, КOH, Сa(OH)₂, Cr(OH)₃.

С позиции теории электролитической диссоциации основания – это электролиты, диссоциирующие в водных растворах с отщеплением анионов одного вида – гидроксид-ионов (ОН^-).

Все основания делятся на две группы: хорошо растворимые в воде и мало растворимые в воде (их условно называют нерастворимыми). Растворимые в воде сильные основания называются щелочами. Это гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов.

Кислотность оснований определяют по числу гидроксогрупп, связанных с металлом.

Кислотами называются сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться атомами металла, а также атомов или групп атомов, называемых кислотными остатками.

С позиции теории электролитической диссоциации кислоты – это электролиты, диссоциирующие в водных растворах с отщеплением катионов одного вида – ионов водорода (Н⁺).

Кислоты делятся:

– на бескислородные (HCl, H₂S) и кислородсодержащие (HNO₃, H₂SO₄);

– одноосновные (HNO₃, HClO₄) и многоосновные (H₂SO₃, H₃PO₄);

– сильные (H₂SO_4, HNO₃, HI, HCl, HBr, HClO₄, H₂Cr₂O₇) и слабые (H₂S, HCN, HNO₂ и др.).

Основность кислоты определяют по числу атомов водорода в кислоте, способных замещаться на атомы металла.

Амфотерными называют гидроксиды, проявляющие как основные, так и кислотные свойства, т.е. реагирующие, соответственно, как с кислотами, так и со щелочами.

Проявляя основные свойства, амфотерные гидроксиды реагируют с кислотами, образуя соль и воду, например:

2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ ® Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O

Проявляя кислотные свойства, они реагируют со щелочами, также образуя соль и воду, например:

Zn(OН)₂ + 2КОН ® К₂ZnO₂ + 2H₂O

Al(OH)₃ +NaOH NaAlO₂ + 2H₂O (при сплавлении)

Al(OH)₃ +3NaOH ® Na₃[Al(OH)₆] (в растворе)

Чтобы правильно составить формулу образующейся соли, следует написать формулу амфотерного гидроксида так, как обычно записывается формула кислоты, и отсюда найти формулу соответствующего кислотного остатка. Например, в случае соединений цинка и алюминия надо мысленно проделать следующие переходы:

Амфотерный оксид ZnO		Форма основания Zn(OН)2		Форма кислоты H2ZnO2		Соль   К2ZnO2
Al2O3		Al(OH)3	H3AlO3 HAlO2 орто -форма мета -форма	NaAlO2

Выполнение работы

Опыт 2.1. Получение растворимых оснований (демонстрационный). В химический стакан с дистиллированной водой поместите небольшой кусочек металлического натрия, очищенный от масла фильтровальной бумагой. Наблюдайте протекающую реакцию. Какой газ выделяется в результате реакции? В полученный раствор добавьте 1-2 капли фенолфталеина. Как изменился цвет раствора?

Проделайте аналогичный опыт с калием и кальцием. Составьте уравнения взаимодействия натрия, калия и кальция с водой.

Опыт 2.2. Получение нерастворимых оснований. В две пробирки налейте по 1-2 мл растворов хлорида железа (III) и сульфата магния. Добавьте в каждую пробирку по 1-2 мл 2 н. раствора гидроксида натрия. Отметьте окраску образовавшихся осадков. Запишите уравнения реакций в молекулярной и ионно-молекулярной форме.

Опыт 2.3. Получение и свойства амфотерных гидроксидов. В пробирку налейте 3-4 мл раствора сульфата алюминия и добавьте по каплям 2 н. раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. Содержимое пробирки разлейте в две пробирки. В первую прилейте 2 н. раствор соляной кислоты, во вторую – 2 н. раствор гидроксида натрия. Объясните растворение осадка в обеих пробирках. Напишите уравнения происходящих реакций в молекулярной и ионно-молекулярной форме.

Опыт 2.4. Взаимодействие щелочей с металлами. Налейте в две пробирки по 2-3 мл 2 н. раствора гидроксида натрия и внесите в одну из них кусочек алюминия, а в другую – цинка. Нагрейте пробирки. Какой газ выделяется? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Опыт 2.5. Получение кислот взаимодействием солей с кислотами. В пробирку поместите небольшое количество кристаллического ацетата натрия и прилейте к нему 1-2 мл 2 н. раствора серной кислоты. Нагрейте пробирку. Обратите внимание на запах. Составьте уравнение реакции в молекулярной и ионно-молекулярной форме.

Опыт 2.6. Взаимодействие кислот с металлами. В две пробирки поместите по небольшому кусочку цинка и меди. Добавьте по 1-2 мл 2 н. раствора соляной кислоты. Что наблюдаете? Напишите уравнение протекающей реакции.