След като прочетете статията, ще можете да разделяте веществата на соли, киселини и основи. Статията описва какво е pH на разтвора, какви общи свойства имат киселините и основите.
Подобно на металите и неметалите, киселините и основите са разделяне на вещества според подобни свойства. Първата теория за киселините и основите принадлежи на шведския учен Арениус. Киселината на Арениус е клас вещества, които при реакция с вода се дисоциират (разлагат), образувайки водороден катион Н +. Базите на Арениус във воден разтвор образуват ОН - аниони. Следващата теория е предложена през 1923 г. от учените Брьонстед и Лоури. Теорията на Brønsted-Lowry дефинира киселините като вещества, способни да отдадат протон в реакция (водороден катион се нарича протон в реакции). Основите, съответно, са вещества, способни да приемат протон в реакция. Текущата теория е теорията на Люис. Теорията на Луис дефинира киселините като молекули или йони, способни да приемат електронни двойки, като по този начин образуват адукти на Луис (адуктът е съединение, образувано чрез комбиниране на два реагента без образуване на странични продукти).
В неорганичната химия, като правило, под киселина те означават киселина на Bronsted-Lowry, тоест вещества, способни да дарят протон. Ако имат предвид определението за киселина на Люис, тогава в текста такава киселина се нарича киселина на Люис. Тези правила са валидни за киселини и основи.
Дисоциация
Дисоциацията е процес на разпадане на вещество на йони в разтвори или стопилки. Например, дисоциацията на солна киселина е разпадането на HCl на H + и Cl -.
Свойства на киселини и основи
Основите обикновено са сапунени на допир, докато киселините са склонни да имат кисел вкус.
Когато основата реагира с много катиони, се образува утайка. Когато киселината реагира с аниони, обикновено се отделя газ.
Често използвани киселини:
H 2 O, H 3 O +, CH 3 CO 2 H, H 2 SO 4, HSO 4 -, HCl, CH 3 OH, NH 3
Често използвани основи:
OH - , H 2 O, CH 3 CO 2 - , HSO 4 - , SO 4 2 - , Cl -
Силни и слаби киселини и основи
Силни киселини
Такива киселини, които напълно се дисоциират във вода, произвеждайки водородни катиони Н + и аниони. Пример за силна киселина е солната киселина HCl:
HCl (разтвор) + H 2 O (l) → H 3 O + (разтвор) + Cl - (разтвор)
Примери за силни киселини: HCl, HBr, HF, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4
Списък на силни киселини
- HCl - солна киселина
- HBr - бромоводород
- HI - йодоводород
- HNO 3 - азотна киселина
- HClO 4 - перхлорна киселина
- H 2 SO 4 - сярна киселина
Слаби киселини
Разтворете във вода само частично, например HF:
HF (разтвор) + H2O (l) → H3O + (разтвор) + F - (разтвор) - при такава реакция повече от 90% от киселината не се дисоциира:
= < 0,01M для вещества 0,1М
Силните и слабите киселини могат да бъдат разграничени чрез измерване на проводимостта на разтворите: проводимостта зависи от броя на йоните, колкото по-силна е киселината, толкова по-дисоциирана е, следователно, колкото по-силна е киселината, толкова по-висока е проводимостта.
Списък на слабите киселини
- HF флуороводородна
- H 3 PO 4 фосфорна
- H 2 SO 3 сярна
- H 2 S сероводород
- H 2 CO 3 въглища
- H 2 SiO 3 силиций
Силни основи
Силните основи се дисоциират напълно във вода:
NaOH (разтвор) + H 2 O ↔ NH 4
Силните основи включват хидроксиди на метали от първата (алкали, алкални метали) и втората (алкални терени, алкалоземни метали) групи.
Списък на силни бази
- NaOH натриев хидроксид (сода каустик)
- KOH калиев хидроксид (каустик поташ)
- LiOH литиев хидроксид
- Ba(OH) 2 бариев хидроксид
- Ca(OH) 2 калциев хидроксид (гасена вар)
Слаби основи
При обратима реакция в присъствието на вода образува ОН - йони:
NH 3 (разтвор) + H 2 O ↔ NH + 4 (разтвор) + OH - (разтвор)
Повечето слаби основи са аниони:
F - (разтвор) + H 2 O ↔ HF (разтвор) + OH - (разтвор)
Списък на слабите бази
- Mg(OH) 2 магнезиев хидроксид
- Fe (OH) 2 железен (II) хидроксид
- Zn(OH) 2 цинков хидроксид
- NH4OH амониев хидроксид
- Fe (OH) 3 железен (III) хидроксид
Реакции на киселини и основи
Силна киселина и силна основа
Такава реакция се нарича неутрализация: ако количеството на реагентите е достатъчно, за да се дисоциират напълно киселината и основата, полученият разтвор ще бъде неутрален.
Пример:
H 3 O + + OH - ↔ 2H 2 O
Слаба основа и слаба киселина
Общ изглед на реакцията:
Слаба основа (разтвор) + H 2 O ↔ Слаба киселина (разтвор) + OH - (разтвор)
Силна основа и слаба киселина
Основата се дисоциира напълно, киселината се дисоциира частично, полученият разтвор има слаби основни свойства:
HX (разтвор) + OH - (разтвор) ↔ H 2 O + X - (разтвор)
Силна киселина и слаба основа
Киселината се дисоциира напълно, основата не се дисоциира напълно:
Водна дисоциация
Дисоциацията е разпадането на веществото на съставните му молекули. Свойствата на киселина или основа зависят от равновесието, което присъства във водата:
H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + (разтвор) + OH - (разтвор)
K c = / 2
Равновесната константа на водата при t=25°: K c = 1,83⋅10 -6 , има и следното равенство: = 10 -14 , което се нарича константа на дисоциация на водата. За чиста вода = = 10 -7 , откъдето -lg = 7,0.
Тази стойност (-lg) се нарича pH - потенциалът на водорода. Ако pH< 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH >7, тогава веществото има основни свойства.
Методи за определяне на pH
инструментален метод
Специално устройство pH метър е устройство, което трансформира концентрацията на протони в разтвор в електрически сигнал.
Индикатори
Вещество, което променя цвета си в определен диапазон от стойности на pH в зависимост от киселинността на разтвора, използвайки няколко индикатора, можете да постигнете доста точен резултат.
Сол
Солта е йонно съединение, образувано от катион, различен от H +, и анион, различен от O 2-. В слаб воден разтвор солите напълно се дисоциират.
Да се определят киселинно-алкалните свойства на разтвор на сол, е необходимо да се определи кои йони присъстват в разтвора и да се вземат предвид техните свойства: неутралните йони, образувани от силни киселини и основи, не влияят на pH: нито H +, нито OH - йони се отделят във водата. Например Cl - , NO - 3 , SO 2- 4 , Li + , Na + , K + .
Анионите, образувани от слаби киселини, проявяват алкални свойства (F -, CH 3 COO -, CO 2- 3), катиони с алкални свойства не съществуват.
Всички катиони, с изключение на металите от първа и втора група, имат киселинни свойства.
буферен разтвор
Разтворите, които поддържат pH, когато се добави малко количество силна киселина или силна основа, обикновено се състоят от:
- Смес от слаба киселина, съответната сол и слаба основа
- Слаба основа, съответстваща сол и силна киселина
За да се приготви буферен разтвор с определена киселинност, е необходимо да се смеси слаба киселина или основа със съответната сол, като се вземат предвид:
- pH диапазон, в който буферният разтвор ще бъде ефективен
- Капацитетът на разтвора е количеството силна киселина или силна основа, което може да се добави, без да се повлияе на pH на разтвора.
- Не трябва да възникват нежелани реакции, които биха могли да променят състава на разтвора
Тест:
Базите са сложни съединения, които включват два основни структурни компонента:
- Хидроксо група (една или повече). Следователно, между другото, второто име на тези вещества е „хидроксиди“.
- Метален атом или амониев йон (NH4+).
Името на основата идва от комбинацията от имената на двата й компонента: например калциев хидроксид, меден хидроксид, сребърен хидроксид и др.
Единственото изключение от общото правило за образуване на основи трябва да се има предвид, когато хидроксо групата е прикрепена не към метала, а към амониевия катион (NH4 +). Това вещество се образува, когато амонякът се разтвори във вода.
Ако говорим за свойствата на основите, тогава веднага трябва да се отбележи, че валентността на хидроксо групата е равна на единица, съответно броят на тези групи в молекулата ще зависи пряко от това каква валентност на металите, които влизат в реакцията имат. Примери в този случай са формулите на такива вещества като NaOH, Al(OH)3, Ca(OH)2.
Химичните свойства на основите се проявяват в реакциите им с киселини, соли, други основи, както и в действието им върху индикатори. По-специално, алкалите могат да бъдат определени чрез излагане на определен индикатор на техния разтвор. В този случай той забележимо ще промени цвета си: например ще стане син от бял, а фенолфталеинът ще стане пурпурен.
Химичните свойства на основите, проявяващи се при взаимодействието им с киселини, водят до известните реакции на неутрализация. Същността на такава реакция е, че металните атоми, присъединявайки се към киселинния остатък, образуват сол, а хидроксогрупата и водородният йон, когато се комбинират, се превръщат във вода. Тази реакция се нарича реакция на неутрализация, тъй като след нея не остават основи или киселина.
Характерните химични свойства на основите се проявяват и при взаимодействието им със соли. Трябва да се отбележи, че само алкали реагират с разтворими соли. Структурните особености на тези вещества водят до факта, че в резултат на реакцията се образуват нова сол и нова, най-често неразтворима основа.
И накрая, химичните свойства на основите се проявяват перфектно по време на термично излагане на тях - нагряване. Тук, когато се провеждат определени експерименти, трябва да се има предвид, че почти всички основи, с изключение на основите, се държат изключително нестабилни при нагряване. По-голямата част от тях почти моментално се разлагат на съответния оксид и вода. И ако вземем основите на такива метали като сребро и живак, тогава при нормални условия те не могат да бъдат получени, тъй като те започват да се разлагат вече при стайна температура.
Преди да обсъдим химичните свойства на основите и амфотерните хидроксиди, нека ясно дефинираме какво е това?
1) Основите или основните хидроксиди включват метални хидроксиди в степен на окисление +1 или +2, т.е. чиито формули се записват или като MeOH, или като Me(OH) 2 . Има обаче и изключения. И така, хидроксидите Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2 не принадлежат към основите.
2) Амфотерните хидроксиди включват метални хидроксиди в степен на окисление +3, +4 и по изключение хидроксиди Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2. Метални хидроксиди в степен на окисление +4 не се намират в заданията на USE, поради което няма да бъдат разглеждани.
Химични свойства на основите
Всички бази са разделени на:
Спомнете си, че берилият и магнезият не са алкалоземни метали.
Освен че са разтворими във вода, алкалите се дисоциират много добре и във водни разтвори, докато неразтворимите основи имат ниска степен на дисоциация.
Тази разлика в разтворимостта и способността за дисоциация между алкали и неразтворими хидроксиди води от своя страна до забележими разлики в техните химични свойства. Така че, по-специално, алкалите са по-химически активни съединения и често са способни да влизат в онези реакции, в които неразтворимите основи не влизат.
Взаимодействие на основи с киселини
Алкалите реагират с абсолютно всички киселини, дори много слаби и неразтворими. Например:
Неразтворимите основи реагират с почти всички разтворими киселини, не реагират с неразтворимата силициева киселина:
Трябва да се отбележи, че както силните, така и слабите основи с общата формула на формата Me (OH) 2 могат да образуват основни соли с липса на киселина, например:
Взаимодействие с киселинни оксиди
Алкалите реагират с всички киселинни оксиди, за да образуват соли и често вода:
Неразтворимите основи могат да реагират с всички по-високи киселинни оксиди, съответстващи на стабилни киселини, например P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5, с образуването на средни соли1:
Неразтворимите основи под формата Me (OH) 2 реагират в присъствието на вода с въглероден диоксид изключително с образуването на основни соли. Например:
Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O
Със силициев диоксид, поради изключителната му инертност, реагират само най-силните основи, алкали. В този случай се образуват нормални соли. Реакцията не протича с неразтворими основи. Например:
Взаимодействие на основи с амфотерни оксиди и хидроксиди
Всички алкали реагират с амфотерни оксиди и хидроксиди. Ако реакцията се проведе чрез сливане на амфотерен оксид или хидроксид с твърда основа, такава реакция води до образуването на соли без водород:
Ако се използват водни разтвори на основи, тогава се образуват хидроксо комплексни соли:
В случая на алуминий, под действието на излишък от концентрирана основа, вместо Na сол се образува Na 3 сол:
Взаимодействие на основи със соли
Всяка основа реагира с всяка сол само ако са изпълнени две условия едновременно:
1) разтворимост на изходните съединения;
2) наличието на утайка или газ сред реакционните продукти
Например:
Термична устойчивост на основите
Всички алкали, с изключение на Ca(OH) 2, са устойчиви на топлина и се топят без разлагане.
Всички неразтворими основи, както и слабо разтворим Ca (OH) 2, се разлагат при нагряване. Най-високата температура на разлагане на калциевия хидроксид е около 1000 o C:
Неразтворимите хидроксиди имат много по-ниски температури на разлагане. Така например медният (II) хидроксид се разлага вече при температури над 70 o C:
Химични свойства на амфотерните хидроксиди
Взаимодействие на амфотерни хидроксиди с киселини
Амфотерните хидроксиди реагират със силни киселини:
Амфотерни метални хидроксиди в степен на окисление +3, т.е. тип Me (OH) 3, не реагират с киселини като H 2 S, H 2 SO 3 и H 2 CO 3 поради факта, че солите, които могат да се образуват в резултат на такива реакции, са обект на необратима хидролиза до оригинален амфотерен хидроксид и съответната киселина:
Взаимодействие на амфотерни хидроксиди с киселинни оксиди
Амфотерните хидроксиди реагират с висши оксиди, които съответстват на стабилни киселини (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5):
Амфотерни метални хидроксиди в степен на окисление +3, т.е. тип Me (OH) 3, не реагират с киселинни оксиди SO 2 и CO 2.
Взаимодействие на амфотерни хидроксиди с основи
От основите амфотерните хидроксиди реагират само с основи. В този случай, ако се използва воден разтвор на алкали, тогава се образуват хидроксо комплексни соли:
И когато амфотерните хидроксиди се слеят с твърди основи, се получават техните безводни аналози:
Взаимодействие на амфотерни хидроксиди с основни оксиди
Амфотерните хидроксиди реагират при сливане с оксиди на алкални и алкалоземни метали:
Термично разлагане на амфотерни хидроксиди
Всички амфотерни хидроксиди са неразтворими във вода и като всички неразтворими хидроксиди се разлагат при нагряване до съответния оксид и вода.
Основи (хидроксиди)- сложни вещества, чиито молекули имат в състава си една или повече ОН хидроксилни групи. Най-често базите се състоят от метален атом и ОН група. Например, NaOH е натриев хидроксид, Ca (OH) 2 е калциев хидроксид и т.н.
Има основа - амониев хидроксид, в който хидрокси групата е прикрепена не към метала, а към NH4 + йона (амониев катион). Амониевият хидроксид се образува чрез разтваряне на амоняк във вода (реакции на добавяне на вода към амоняк):
NH3 + H2O = NH4OH (амониев хидроксид).
Валентността на хидроксилната група е 1. Броят на хидроксилните групи в основната молекула зависи от валентността на метала и е равен на нея. Например NaOH, LiOH, Al (OH) 3, Ca (OH) 2, Fe (OH) 3 и др.
Всички основания -твърди вещества, които имат различни цветове. Някои основи са силно разтворими във вода (NaOH, KOH и др.). Повечето от тях обаче не се разтварят във вода.
Водоразтворимите основи се наричат алкали.Алкалните разтвори са "сапунени", хлъзгави на допир и доста разяждащи. Алкалите включват хидроксиди на алкални и алкалоземни метали (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca (OH) 2, Sr (OH) 2, Ba (OH) 2 и др.). Останалите са неразтворими.
Неразтворими основи- това са амфотерни хидроксиди, които при взаимодействие с киселини действат като основи и се държат като киселини с алкали.
Различните бази се различават по способността си да отделят хидрокси групи, така че те се разделят на силни и слаби бази според характеристиката.
Силните основи лесно отдават своите хидроксилни групи във водни разтвори, но слабите основи не го правят.
Химични свойства на основите
Химичните свойства на основите се характеризират с връзката им с киселини, киселинни анхидриди и соли.
1. Действайте по индикатори. Индикаторите променят цвета си в зависимост от взаимодействието с различни химикали. В неутрални разтвори – те имат един цвят, в киселинни разтвори – друг. Когато взаимодействат с основите, те променят цвета си: индикаторът на метилоранж става жълт, индикаторът на лакмус става син, а фенолфталеинът става фуксия.
2. Реагират с киселинни оксидиобразуване на сол и вода:
2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.
3. Реагират с киселини,образувайки сол и вода. Реакцията на взаимодействие на основа с киселина се нарича реакция на неутрализация, тъй като след нейното завършване средата става неутрална:
2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.
4. Реагирайте със солиобразуване на нова сол и основа:
2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.
5. Може да се разложи на вода и основен оксид при нагряване:
Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.
Имате ли някакви въпроси? Искате ли да научите повече за фон дьо тените?
За да получите помощта на преподавател - регистрирайте се.
Първият урок е безплатен!
сайт, с пълно или частично копиране на материала, връзката към източника е задължителна.
Неразтворима основа: меден хидроксид
Основи- наричани електролити, в чиито разтвори няма аниони, с изключение на хидроксидните йони (анионите са йони, които имат отрицателен заряд, в този случай те са OH - йони). Заглавия основаниясе състои от три части: думи хидроксид , към който се добавя името на метала (в родителен падеж). Например, меден хидроксид(Cu(OH) 2). За някои основаниямогат да се използват например стари имена натриев хидроксид(NaOH) - натриева основа.
Натриев хидроксид, натриев хидроксид, натриева основа, сода каустик- всичко това е едно и също вещество, чиято химическа формула е NaOH. Безводен натриев хидроксиде бяло кристално вещество. Разтворът е бистра течност, която изглежда неразличима от водата. Бъдете внимателни при употреба! Содата каустик изгаря силно кожата!
Класификацията на основите се основава на способността им да се разтварят във вода. Някои свойства на основите зависят от разтворимостта им във вода. Така, основаниякоито са разтворими във вода се наричат алкали. Те включват натриеви хидроксиди(NaOH), калиев хидроксид(KOH), литий (LiOH), понякога те се добавят към техния брой и калциев хидроксид(Ca (OH) 2)), въпреки че всъщност е слабо разтворимо бяло вещество (гасена вар).
Получаване на основание
Получаване на основаниеи алкалиможе да се направи по различни начини. За получаване алкалиМожете да използвате химическото взаимодействие на метала с водата. Такива реакции протичат с много голямо отделяне на топлина, до запалване (запалването възниква поради отделянето на водород по време на реакцията).
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
Негасена вар - CaO CaO + H 2 O → Ca (OH) 2
Но в промишлеността тези методи не са намерили практическа стойност, разбира се, с изключение на производството на калциев хидроксид Ca (OH) 2. Касова бележка натриев хидроксиди калиев хидроксидсвързани с използването на електроенергия. По време на електролизата на воден разтвор на натриев или калиев хлорид на катода се отделя водород, а на анода - хлор, докато в разтвора, където протича електролизата, се натрупва алкали!
KCl + 2H 2 O → 2KOH + H 2 + Cl 2 (тази реакция протича при преминаване на електрически ток през разтвора).
Неразтворими основиобсаждам алкалиот разтвори на съответните соли.
CuSO 4 + 2NaOH → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4
Основни свойства
алкалитоплоустойчив. Натриев хидроксидможете да разтопите и да доведете стопилката до кипене, докато тя няма да се разложи. алкалилесно реагират с киселини, което води до образуване на сол и вода. Тази реакция се нарича още реакция на неутрализация.
KOH + HCl → KCl + H2O
алкаливзаимодействат с киселинни оксиди, в резултат на което се образуват сол и вода.
2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O
Неразтворими основи, за разлика от алкалите, не са термично стабилни вещества. Някои от тях, напр. меден хидроксид, разлагат се при нагряване,
Cu(OH) 2 + CuO → H 2 O
други - дори при стайна температура (например сребърен хидроксид - AgOH).
Неразтворими основивзаимодействат с киселини, реакцията възниква само ако солта, която се образува по време на реакцията, се разтвори във вода.
Cu(OH) 2 + 2HCl → CuCl 2 + 2H 2 O
Разтваряне на алкален метал във вода с промяна на цвета на индикатора до ярко червено Алкалните метали са метали, които реагират с вода, за да се образуват алкали. Натрият Na е типичен представител на алкалните метали. Натрият е по-лек от водата, така че неговата химическа реакция с вода се случва на повърхността му. Активно разтваряйки се във вода, натрият измества водорода от него, като същевременно образува натриева основа (или натриев хидроксид) - сода каустик NaOH. Реакцията протича по следния начин:
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
Всички алкални метали се държат по подобен начин. Ако преди започване на реакцията индикаторът фенолфталеин се добави към водата и след това във водата се потопи парче натрий, тогава натрият ще се плъзне през водата, оставяйки след себе си ярко розова следа от образуваната основа (алкалът се превръща фенолфталеиново розово)
железен хидроксид
железен хидроксиде основата. Желязото, в зависимост от степента на окисление, образува две различни основи: железен хидроксид, където желязото може да има валентности (II) - Fe (OH) 2 и (III) - Fe (OH) 3. Подобно на основите, образувани от повечето метали, и двете железни основи са неразтворими във вода.
железен хидроксид(II) - бяло желатиново вещество (утайка в разтвор), което има силни редуциращи свойства. Освен това, железен хидроксид(II) много нестабилен. Ако до решение железен хидроксид(II) добавете малко алкали, след което ще изпадне зелена утайка, която потъмнява доста бързо и се превръща в кафява утайка от желязо (III).
железен хидроксид(III) има амфотерни свойства, но неговите киселинни свойства са много по-слабо изразени. Вземете железен хидроксид(III) е възможно в резултат на реакция на химичен обмен между желязна сол и основа. Например
Fe 2 (SO 4) 3 + 6 NaOH → 3 Na 2 SO 4 +2 Fe (OH) 3