איזה יון קובע את התכונות הכלליות של כל הבסיסים. חומצה חזקה ובסיס חלש. תגובות של חומצות ובסיסים

בסיסים (הידרוקסידים)- חומרים מורכבים, שלמולקולות שלהם יש קבוצת הידרוקסיל OH אחת או יותר בהרכבן. לרוב, בסיסים מורכבים מאטום מתכת וקבוצת OH. לדוגמה, NaOH הוא נתרן הידרוקסיד, Ca (OH) 2 הוא סידן הידרוקסיד וכו'.

ישנו בסיס - אמוניום הידרוקסיד, שבו קבוצת ההידרוקסי מחוברת לא למתכת, אלא ליון NH 4 + (קטיון אמוניום). אמוניום הידרוקסיד נוצר על ידי המסת אמוניה במים (תגובות של הוספת מים לאמוניה):

NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (אמוניום הידרוקסיד).

הערכיות של קבוצת ההידרוקסיל היא 1. מספר קבוצות ההידרוקסיל במולקולת הבסיס תלוי בערכיות המתכת ושווה לה. לדוגמה, NaOH, LiOH, Al (OH) 3, Ca (OH) 2, Fe (OH) 3 וכו'.

כל השטחים -מוצקים בעלי צבעים שונים. כמה בסיסים מסיסים מאוד במים (NaOH, KOH וכו'). עם זאת, רובם אינם מתמוססים במים.

בסיסים מסיסים במים נקראים אלקליים.תמיסות אלקלי הן "סבוניות", מחליקות למגע ודי קאוסטיות. אלקליים כוללים הידרוקסידים של מתכות אלקליות ואדמה אלקליות (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2, Sr(OH) 2, Ba(OH) 2 וכו'). השאר אינם מסיסים.

בסיסים בלתי מסיסים- אלו הם הידרוקסידים אמפוטריים, אשר, בעת אינטראקציה עם חומצות, פועלים כבסיסים, ומתנהגים כמו חומצות עם אלקלי.

בסיסים שונים נבדלים ביכולתם לפצל קבוצות הידרוקסי, ולכן הם מחולקים לבסיסים חזקים וחלשים לפי התכונה.

בסיסים חזקים תורמים בקלות את קבוצות ההידרוקסיל שלהם בתמיסות מימיות, אבל בסיסים חלשים לא.

תכונות כימיות של בסיסים

התכונות הכימיות של הבסיסים מאופיינות בקשר שלהם לחומצות, אנהידריד חומצה ומלחים.

1. לפעול לפי אינדיקטורים. אינדיקטורים משנים את צבעם בהתאם לאינטראקציה עם כימיקלים שונים. בתמיסות ניטרליות - יש להם צבע אחד, בתמיסות חומצה - אחר. בעת אינטראקציה עם בסיסים, הם משנים את צבעם: מחוון המתיל כתום הופך לצהוב, מחוון הלקמוס הופך לכחול, ופנולפתלין הופך לפוקסיה.

2. מגיבים עם תחמוצות חומציותהיווצרות מלח ומים:

2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.

3. מגיבים עם חומצות,יוצרים מלח ומים. התגובה של האינטראקציה של בסיס עם חומצה נקראת תגובת נטרול, שכן לאחר השלמתה המדיום הופך לנייטרלי:

2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

4. להגיב עם מלחיםיצירת מלח ובסיס חדשים:

2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.

5. מסוגל להתפרק למים ולתחמוצת בסיסית בחימום:

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.

יש לך שאלות? רוצים לדעת עוד על קרנות?
כדי לקבל עזרה ממורה -.
השיעור הראשון חינם!

blog.site, עם העתקה מלאה או חלקית של החומר, נדרש קישור למקור.

בסיסים, הידרוקסידים אמפוטריים

בסיסים הם חומרים מורכבים המורכבים מאטומי מתכת וקבוצת הידרוקסו אחת או יותר (-OH). הנוסחה הכללית היא Me + y (OH) y, כאשר y הוא מספר קבוצות ההידרוקסו השווה למצב החמצון של המתכת Me. הטבלה מציגה את סיווג הבסיסים.

תכונות של הידרוקסידים אלקליים של מתכות אלקליות ואדמה אלקליין

1. תמיסות מימיות של אלקליות הן סבון למגע, לשנות את צבע האינדיקטורים: לקמוס - כחול, פנולפטלין - פטל.

2. תמיסות מימיות מתנתקות:

3. אינטראקציה עם חומצות, נכנסת לתגובת חליפין:

בסיסי חומצה יכולים לתת מלחים בינוניים ובסיסיים:

4. אינטראקציה עם תחמוצות חומצה, ויוצרות מלחים בינוניים וחומציים, בהתאם לבסיסיות החומצה המתאימה לתחמוצת זו:

5. אינטראקציה עם תחמוצות אמפוטריות והידרוקסידים:

א) היתוך:

ב) בפתרונות:

6. הגיבו עם מלחים מסיסים במים אם נוצר משקעים או גז:

בסיסים בלתי מסיסים (Cr (OH) 2, Mn (OH) 2 וכו') מתקשרים עם חומצות ומתפרקים בעת חימום:

הידרוקסידים אמפוטריים

תרכובות נקראות אמפוטריות, אשר, בהתאם לתנאים, יכולות להיות גם תורמות של קטיוני מימן וגם להפגין תכונות חומציות, והמקבלים שלהן, כלומר, להפגין תכונות בסיסיות.

תכונות כימיות של תרכובות אמפוטריות

1. באינטראקציה עם חומצות חזקות, הם חושפים את התכונות העיקריות:

Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnCl 2 + 2H 2 O

2. אינטראקציה עם אלקליות - בסיסים חזקים, הם מציגים תכונות חומציות:

Zn (OH) 2 + 2NaOH \u003d Na 2 ( מלח מורכב)

Al (OH) 3 + NaOH \u003d Na ( מלח מורכב)

תרכובות נקראות קומפלקס שבהן נוצר קשר קוולנטי אחד לפחות על ידי מנגנון התורם-המקבל.

השיטה הכללית להשגת בסיסים מבוססת על תגובות חליפין, שבאמצעותן ניתן להשיג בסיסים בלתי מסיסים ומסיסים כאחד.

CuSO 4 + 2KOH \u003d Cu (OH) 2 ↓ + K 2 SO 4

K 2 CO 3 + Ba (OH) 2 \u003d 2 KOH + BaCO 3 ↓

כאשר מתקבלים בסיסים מסיסים בשיטה זו, משקע מלח בלתי מסיס.

כאשר משיגים בסיסים בלתי מסיסים במים בעלי תכונות אמפוטריות, יש להימנע מעודף של אלקלי, מכיוון שעלול להתרחש פירוק הבסיס האמפוטרי, למשל:

AlCl 3 + 4KOH \u003d K [Al (OH) 4] + 3KSl

במקרים כאלה, אמוניום הידרוקסיד משמש להשגת הידרוקסידים, שבהם הידרוקסידים אמפוטריים אינם מתמוססים:

AlCl 3 + 3NH 3 + ZH 2 O \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl

הידרוקסידים של כסף וכספית מתפרקים כל כך בקלות שכאשר אתה מנסה להשיג אותם על ידי תגובת החלפה, במקום הידרוקסידים, תחמוצות משקעות:

2AgNO 3 + 2KOH \u003d Ag 2 O ↓ + H 2 O + 2KNO 3

בתעשייה, אלקליות מתקבלות בדרך כלל על ידי אלקטרוליזה של תמיסות מימיות של כלורידים.

2NaCl + 2H 2 O → ϟ → 2NaOH + H 2 + Cl 2

ניתן להשיג אלקליים גם על ידי תגובה של מתכות אלקליות ואדמה אלקליין או תחמוצותיהן עם מים.

2Li + 2H 2 O \u003d 2LiOH + H 2

SrO + H 2 O \u003d Sr (OH) 2

חומצות

חומצות נקראות חומרים מורכבים, שהמולקולות שלהם מורכבות מאטומי מימן שניתן להחליף באטומי מתכת, ושאריות חומצה. בתנאים רגילים, חומצות יכולות להיות מוצקות (זרחתי H 3 PO 4; סיליקון H 2 SiO 3) ונוזליות (חומצה גופרתית H 2 SO 4 תהיה נוזל טהור).

גזים כגון מימן כלורי HCl, מימן ברומיד HBr, מימן גופרתי H 2 S יוצרים את החומצות המתאימות בתמיסות מימיות. מספר יוני המימן שנוצרו על ידי כל מולקולת חומצה במהלך הדיסוציאציה קובע את המטען של שארית החומצה (אניון) ואת הבסיסיות של החומצה.

לפי התיאוריה הפרוטוליטית של חומצות ובסיסים,שהוצעו בו זמנית על ידי הכימאי הדני ברונסטד והכימאי האנגלי לורי, חומצה היא חומר מתפצלתעם התגובה הזו פרוטונים,א בָּסִיס- חומר המסוגל לקבל פרוטונים.

חומצה → בסיס + H +

בהתבסס על הרעיונות האלה, זה ברור תכונות בסיסיות של אמוניה,אשר, עקב נוכחות זוג אלקטרונים בודד באטום החנקן, מקבל למעשה פרוטון בעת ​​אינטראקציה עם חומצות, ויוצר יון אמוניום באמצעות קשר תורם-מקבל.

HNO 3 + NH 3 ⇆ NH 4 + + NO 3 -

בסיס חומצה בסיס חומצה

הגדרה כללית יותר של חומצות ובסיסיםשהוצע על ידי הכימאי האמריקאי ג'י לואיס. הוא הציע שאינטראקציות חומצה-בסיס הן די לא בהכרח מתרחשים עם העברת פרוטונים.בקביעת חומצות ובסיסים לפי לואיס, התפקיד העיקרי בתגובות כימיות ניתן ל קיטור אלקטרוני.

נקראות קטיונים, אניונים או מולקולות ניטרליות שיכולות לקבל זוג אחד או יותר של אלקטרונים חומצות לואיס.

לדוגמה, אלומיניום פלואוריד AlF 3 הוא חומצה, מכיוון שהוא מסוגל לקבל זוג אלקטרונים בעת אינטראקציה עם אמוניה.

AlF 3 + :NH 3 ⇆ :

קטיונים, אניונים או מולקולות ניטרליות המסוגלות לתרום זוגות אלקטרונים נקראים בסיסי לואיס (אמוניה היא בסיס).

ההגדרה של לואיס מכסה את כל תהליכי חומצה-בסיס שנחשבו על ידי התיאוריות שהוצעו קודם לכן. הטבלה משווה את ההגדרות של חומצות ובסיסים הנמצאים בשימוש כיום.

מינוח של חומצות

מכיוון שיש הגדרות שונות של חומצות, הסיווג והמינוח שלהן שרירותיים למדי.

לפי מספר אטומי המימן המסוגלים להתפצל בתמיסה מימית, חומצות מחולקות ל מונו-בסיסי(למשל HF, HNO 2), די-בסיסי(H 2 CO 3, H 2 SO 4) ו טרי-בסיסי(H 3 RO 4).

לפי הרכב החומצה מחולקת ל אנוקסית(HCl, H 2 S) ו מכיל חמצן(HClO 4, HNO 3).

בְּדֶרֶך כְּלַל שמות של חומצות מחומצנותנגזר משם של לא מתכת בתוספת הסיומות -קאי, -דֶרֶך,אם מצב החמצון של הלא-מתכת שווה למספר הקבוצה. ככל שמצב החמצון יורד, הסיומות משתנות (בסדר של ירידה במצב חמצון המתכת): - סגלגל, ististaya, - סגלגל:

אם ניקח בחשבון את הקוטביות של קשר המימן-לא מתכת בתוך תקופה, נוכל בקלות לקשר את הקוטביות של קשר זה למיקום היסוד בטבלה המחזורית. מאטומי מתכת המאבדים בקלות אלקטרונים ערכיים, אטומי מימן מקבלים את האלקטרונים הללו, ויוצרים מעטפת יציבה של שני אלקטרונים כמו קליפה של אטום הליום, ומעניקים הידרידים מתכתיים יוניים.

בתרכובות מימן של יסודות מקבוצות III-IV של המערכת המחזורית, בורון, אלומיניום, פחמן, סיליקון יוצרים קשרים קוולנטיים, קוטביים חלשים עם אטומי מימן שאינם נוטים להתנתקות. עבור יסודות מקבוצות V-VII של המערכת המחזורית, בתוך תקופה, הקוטביות של הקשר שאינו מתכת-מימן עולה עם מטען האטום, אך התפלגות המטענים בדיפול שנוצר שונה מאשר בתרכובות מימן של אלמנטים הנוטים לתרום אלקטרונים. אטומים של לא-מתכות, שבהם דרושים מספר אלקטרונים להשלמת מעטפת האלקטרונים, מושכים לעבר עצמם (מקטבים) זוג אלקטרוני קשר ככל שהמטען של הגרעין חזק יותר. לכן, בסדרה CH 4 - NH 3 - H 2 O - HF או SiH 4 - PH 3 - H 2 S - Hcl, קשרים עם אטומי מימן, תוך שהם נשארים קוולנטיים, הופכים קוטביים יותר, ואטום המימן בדיפול של הקשר היסוד-מימן הופך לאלקטרופוזיטיבי יותר. אם מולקולות קוטביות נמצאות בממס קוטבי, תהליך של ניתוק אלקטרוליטי יכול להתרחש.

הבה נדון בהתנהגות של חומצות המכילות חמצן בתמיסות מימיות. לחומצות אלו יש קשר H-O-E, ובאופן טבעי הקשר O-E משפיע על הקוטביות של קשר H-O. לכן, חומצות אלה מתנתקות, ככלל, בקלות רבה יותר ממים.

H 2 SO 3 + H 2 O ⇆ H s O + + HSO 3

HNO 3 + H 2 O ⇆ H s O + + NO 3

בואו נסתכל על כמה דוגמאות תכונות של חומצות מחומצנות,נוצר על ידי יסודות המסוגלים להציג מצבי חמצון שונים. ידוע ש חומצה היפוכלורית HClO חלש מאודחומצה הידרוכלורית HClO 2 גם חלשאבל חזק יותר מהיפוכלורי, חומצה תת-כלורית HclO 3 חָזָק.חומצה פרכלורית HClO 4 היא אחת מהן הכי חזקחומצות אנאורגניות.

ניתוק לפי הסוג החומצי (עם חיסול יון H) מצריך שבירת הקשר O-H. איך אפשר להסביר את הירידה בחוזק הקשר הזה בסדרה HClO - HClO 2 - HClO 3 - HClO 4? בסדרה זו עולה מספר אטומי החמצן הקשורים לאטום הכלור המרכזי. בכל פעם שנוצר קשר חדש של חמצן עם כלור, צפיפות אלקטרונים נמשכת מאטום הכלור, ומכאן מקשר O-Cl הבודד. כתוצאה מכך, צפיפות האלקטרונים עוזבת חלקית את הקשר О-Н, שנחלש בגלל זה.

דפוס כזה - שיפור תכונות חומציות עם עלייה במידת החמצון של האטום המרכזי - מאפיין לא רק עבור כלור, אלא גם עבור יסודות אחרים.לדוגמה, חומצה חנקתית HNO 3, שבה מצב חמצון החנקן הוא +5, חזקה יותר מחומצה חנקתית HNO 2 (מצב חמצון חנקן הוא +3); חומצה גופרתית H 2 SO 4 (S +6) חזקה יותר מחומצה גופרתית H 2 SO 3 (S +4).

השגת חומצות

1. ניתן להשיג חומצות אנוקסיות בשילוב ישיר של לא מתכות עם מימן.

H 2 + Cl 2 → 2HCl,

H 2 + S ⇆ H 2 S

2. ניתן להשיג כמה חומצות מחומצנות אינטראקציה של תחמוצות חומצה עם מים.

3. ניתן להשיג גם חומצות אנוקסיות וגם חומצות מחומצנות לפי תגובות החליפיןבין מלחים לחומצות אחרות.

BaBr 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + 2HBr

CuSO 4 + H 2 S \u003d H 2 SO 4 + CuS ↓

FeS + H 2 SO 4 (pa zb) \u003d H 2 S + FeSO 4

NaCl (T) + H 2 SO 4 (קונצרן) = HCl + NaHSO 4

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3

CaCO 3 + 2HBr \u003d CaBr 2 + CO 2 + H 2 O

4. ניתן להשיג כמה חומצות באמצעות תגובות חיזור.

H 2 O 2 + SO 2 \u003d H 2 SO 4

3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d ZH 3 PO 4 + 5NO 2

טעם חמוץ, פעולה על אינדיקטורים, מוליכות חשמלית, אינטראקציה עם מתכות, תחמוצות בסיסיות ואמפוטריות, בסיסים ומלחים, היווצרות אסטרים עם אלכוהול - תכונות אלו משותפות לחומצות אנאורגניות ואורגניות.

ניתן לחלק לשני סוגי תגובות:

1) כלליל חומצותהתגובות קשורות להיווצרות יון הידרוניום H 3 O + בתמיסות מימיות;

2) ספֵּצִיפִיתגובות (כלומר אופייניות). חומצות ספציפיות.

יון המימן יכול להיכנס פנימה חיזורתגובות, הפחתת למימן, כמו גם בתגובה מורכבתעם חלקיקים בעלי מטען שלילי או ניטרלי שיש להם זוגות בודדים של אלקטרונים, כלומר פנימה תגובות חומצה-בסיס.

התכונות הכלליות של חומצות כוללות את התגובות של חומצות עם מתכות בסדרת המתחים עד למימן, למשל:

Zn + 2Н + = Zn 2+ + Н 2

תגובות חומצה-בסיס כוללות תגובות עם תחמוצות ובסיסים בסיסיים, כמו גם עם מלחים בינוניים, בסיסיים ולעיתים חומציים.

2 CO 3 + 4HBr \u003d 2CuBr 2 + CO 2 + 3H 2 O

Mg (HCO 3) 2 + 2HCl \u003d MgCl 2 + 2CO 2 + 2H 2 O

2KHSO 3 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + 2SO 2 + 2H 2 O

שימו לב שחומצות רב-בסיסיות מתנתקות בדרגה, ובכל שלב הבא הפירוק קשה יותר, לכן, עם עודף חומצה, נוצרים לרוב מלחים חומציים, ולא בינוניים.

Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 \u003d 3Ca (H 2 PO 4) 2

Na 2 S + H 3 PO 4 = Na 2 HPO 4 + H 2 S

NaOH + H 3 PO 4 = NaH 2 PO 4 + H 2 O

KOH + H 2 S \u003d KHS + H 2 O

במבט ראשון, היווצרות של מלחים חומציים עשויה להיראות מפתיעה. מונו-בסיסיחומצה הידרופלואורית (הידרופלואורית). עם זאת, ניתן להסביר עובדה זו. בניגוד לכל החומצות ההידרופליות האחרות, החומצה ההידרופלואורית עוברת פילמור חלקית בתמיסות (עקב יצירת קשרי מימן) וחלקיקים שונים (HF) X יכולים להיות בה, כלומר H 2 F 2, H 3 F 3 וכו'.

מקרה מיוחד של איזון חומצה-בסיס - תגובות של חומצות ובסיסים עם אינדיקטורים המשנים את צבעם בהתאם לחומציות התמיסה. אינדיקטורים משמשים בניתוח איכותי כדי לזהות חומצות ובסיסיםבפתרונות.

האינדיקטורים הנפוצים ביותר הם לקמוס(ב ניטראליסביבה סָגוֹל,ב חָמוּץ - אָדוֹם,ב בְּסִיסִי - כחול), מתיל כתום(ב חָמוּץסביבה אָדוֹם,ב ניטראלי - תפוז,ב בְּסִיסִי - צהוב), פנולפטלין(ב מאוד בסיסיסביבה ארגמן אדום,ב ניטרלי וחומצי - חֲסַר צֶבַע).

מאפיינים ספציפייםחומצות שונות יכולות להיות משני סוגים: ראשית, התגובות המובילות להיווצרות מלחים בלתי מסיסים,ושנית, טרנספורמציות חיזור.אם התגובות הקשורות לנוכחות של יון H + בהן משותפות לכל החומצות (תגובות איכותיות לזיהוי חומצות), תגובות ספציפיות משמשות כתגובות איכותיות לחומצות בודדות:

Ag + + Cl - = AgCl (משקע לבן)

Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 (משקע לבן)

3Ag + + PO 4 3 - = Ag 3 PO 4 (משקע צהוב)

כמה תגובות ספציפיות של חומצות נובעות מתכונות החיזור שלהן.

חומצות אנוקסיות בתמיסה מימית יכולות רק להתחמצן.

2KMnO 4 + 16HCl \u003d 5Cl 2 + 2KCl + 2MnCl 2 + 8H 2 O

H 2 S + Br 2 \u003d S + 2HBg

ניתן לחמצן חומצות המכילות חמצן רק אם האטום המרכזי בהן נמצא במצב חמצון נמוך או בינוני, כמו למשל בחומצה גופרתית:

H 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 2HCl

חומצות רבות המכילות חמצן, שבהן לאטום המרכזי יש את מצב החמצון המקסימלי (S +6, N +5, Cr +6), מציגות תכונות של חומרי חמצון חזקים. H 2 SO 4 מרוכז הוא חומר מחמצן חזק.

Cu + 2H 2 SO 4 (קונצרן) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Pb + 4HNO 3 \u003d Pb (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 (קונצרן) = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

צריך לזכור ש:

• תמיסות חומציות מגיבות למתכות שנמצאות בסדרת המתחים האלקטרוכימית משמאל למימן, בכפוף למספר תנאים, כאשר החשוב שבהם הוא היווצרות מלח מסיס כתוצאה מהתגובה. האינטראקציה של HNO 3 ו- H 2 SO 4 (קונק.) עם מתכות מתנהלת אחרת.

חומצה גופרתית מרוכזת בקור פסיבית אלומיניום, ברזל, כרום.

• במים, חומצות מתפרקות לקטיוני מימן ולאניונים של שאריות חומצה, למשל:

• חומצות אנאורגניות ואורגניות מקיימות אינטראקציה עם תחמוצות בסיסיות ואמפוטריות, בתנאי שנוצר מלח מסיס:

• גם חומצות אלו וגם חומצות אחרות מגיבות עם בסיסים. חומצות רב-בסיסיות יכולות ליצור מלחים בינוניים וחומציים כאחד (אלה תגובות נטרול):

• התגובה בין חומצות למלחים מתרחשת רק אם נוצר משקעים או גז:

האינטראקציה של H 3 PO 4 עם אבן גיר תיפסק עקב היווצרות המשקע הבלתי מסיס האחרון Ca 3 (PO 4) 2 על פני השטח.

תכונות המאפיינים של חנקתי HNO 3 וחומצות גופרתיות מרוכזות H 2 SO 4 (קונ.) נובעות מהעובדה שכאשר הם מקיימים אינטראקציה עם חומרים פשוטים (מתכות ולא מתכות), לא קטיונים H +, אלא חנקה וסולפט יונים יפעלו כחומרי חמצון. זה הגיוני לצפות שכתוצאה מתגובות כאלה, לא נוצר מימן H 2, אלא מתקבלים חומרים אחרים: בהכרח מלח ומים, כמו גם אחד מהתוצרים של הפחתת יוני חנקה או סולפט, בהתאם ל ריכוז חומצות, מיקום המתכת בסדרה של מתחים ותנאי תגובה (טמפרטורה, עדינות מתכת וכו').

תכונות אלו של ההתנהגות הכימית של HNO 3 ו- H 2 SO 4 (קונק.) ממחישות בבירור את התזה של התיאוריה של המבנה הכימי על ההשפעה ההדדית של אטומים במולקולות של חומרים.

המושגים של תנודתיות ויציבות (יציבות) מבולבלים לעתים קרובות. חומצות נדיפות נקראות חומצות, שהמולקולות שלהן עוברות בקלות למצב גזי, כלומר הן מתאדות. לדוגמה, חומצה הידרוכלורית היא חומצה נדיפה אך מתמשכת ויציבה. לא ניתן לשפוט את התנודתיות של חומצות לא יציבות. לדוגמה, חומצה סיליקית לא נדיפה, לא מסיסה, מתפרקת למים ול- SiO 2 . תמיסות מימיות של הידרוכלורי, חנקתי, גופרתי, זרחן ועוד מספר חומצות חסרות צבע. תמיסה מימית של חומצה כרומית H 2 CrO 4 היא צהובה, חומצה פרמנגני HMnO 4 היא פטל.

חומר עזר למעבר המבחן:

טבלה מחזורית

טבלת מסיסות

אנחנו יודעים את זה מבית הספר בסיסים הם תרכובות שבהן אטומי המתכת קשורים לקבוצת הידרוקסו אחת או יותר- KOH, Ca (OH) 2 וכו'. עם זאת, המושג "בסיס" הוא למעשה רחב יותר, וישנן שתי תיאוריות בסיס - פרוטון (תורת ברונסטד-לורי) ואלקטרונית (תורת לואיס). נשקול במאמר נפרד, אז ניקח את ההגדרה מתורת ברונסטד (להלן במאמר זה - רק את יסודות ברונסטד): בסיסים (הידרוקסידים) הם חומרים או חלקיקים המסוגלים לקבל (לנתק) פרוטון מחומצה.לפי הגדרה זו, תכונות הבסיס תלויות בתכונות - למשל מים או חומצה אצטית מתנהגים כמו בסיסים בנוכחות חומצות חזקות יותר:

H 2 SO 4 + H 2 O ⇄ HSO 4 - + H 3 O + (קטיון הידרוניום)

H 2 SO 4 + CH 3 COOH ⇄ HSO 4 - + CH 3 COOH 2 +

מינוח בסיס

שמות הבסיסים נוצרים בפשטות רבה - תחילה באה המילה "הידרוקסיד", ולאחר מכן שם המתכת שנכללת בבסיס זה. אם למתכת יש ערכיות משתנה, הדבר בא לידי ביטוי בשם.

KOH - אשלגן הידרוקסיד
Ca (OH) 2 - סידן הידרוקסיד
Fe (OH) 2 - הידרוקסיד של ברזל (II).
Fe (OH) 3 - הידרוקסיד של ברזל (III).

יש גם את הבסיס NH 4 OH (אמוניום הידרוקסיד), שבו קבוצת ההידרוקסו אינה מחוברת למתכת, אלא לקטיון האמוניום NH 4+.

סיווג בסיס

ניתן לסווג יסודות לפי הקריטריונים הבאים:

1. לפי המסיסות, הבסיסים מחולקים למסיסים - אלקליות(NaOH, KOH) ו בסיסים בלתי מסיסים(Ca(OH) 2, Al(OH) 3).
2. לפי חומציות (מספר קבוצות הידרוקסו), הבסיסים מחולקים ל חומצה בודדת(KOH, LiOH) ו רב חומצה(Mg (OH 2), Al (OH) 3).
3. על פי התכונות הכימיות שלהם, הם מחולקים ל רָאשִׁי(Ca(OH) 2, NaOH) ו אמפוטרי, כלומר, מציג הן תכונות בסיסיות והן חומצי (Al (OH) 3, Zn (OH) 2).
4. לפי חוזק (לפי מידת הדיסוציאציה) יש:
   א) חָזָק(α \u003d 100%) - כל הבסיסים המסיסים NaOH, LiOH, Ba (OH) 2, Ca (OH) 2 מסיס מעט.
   ב) חלש (α < 100 %) – все нерастворимые основания Cu(OH) 2 , Fe(OH) 3 и растворимое NH 4 OH.

חוזק היסודות

עבור בסיסים, ניתן לכמת את החוזק שלהם, כלומר את היכולת לפצל פרוטון מחומצה. לשם כך השתמשו בקבוע הבסיסיות K b - קבוע שיווי המשקל לתגובה בין בסיס לחומצה, והמים פועלים כחומצה. ככל שהערך של קבוע הבסיסיות גבוה יותר, כך חוזק הבסיס גבוה יותר ויכולתו לפצל פרוטון חזקה יותר. כמו כן, במקום הקבוע עצמו, לעתים קרובות נעשה שימוש באינדיקטור של קבוע הבסיסיות pK b. לדוגמה, עבור אמוניה NH 3 יש לנו:

קַבָּלָה

1. אינטראקציה של מתכת פעילה עם מים:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

Mg + 2H 2 O Mg (OH) 2 + H 2

1. אינטראקציה של בסיסי עם מים (רק עבור מתכות אלקליות ואדמה אלקליין):

Na 2 O + H 2 O → 2NaOH,

CaO + H 2 O → Ca (OH) 2.

1. שיטה תעשייתית לייצור אלקליות היא אלקטרוליזה של תמיסות מלח:

2NaCI + 4H 2 O 2NaOH + 2H 2 + CI 2

1. האינטראקציה של מלחים מסיסים עם אלקליות, ועבור בסיסים בלתי מסיסים זו הדרך היחידה להשיג:

Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 → 2NaOH + BaSO 4

MgSO 4 + 2NaOH → Mg (OH) 2 + Na 2 SO 4.

תכונות גשמיות

כל הבסיסים הם מוצקים עם צבעים שונים. לא מסיס במים, למעט אלקליות.

תשומת הלב!אלקליים הם חומרים קאוסטיים מאוד. אם זה בא במגע עם העור, תמיסות אלקליות גורמות לכוויות קשות שהחלימו לאורך זמן, אם הן נכנסות לעיניים הן עלולות לגרום לעיוורון. כאשר עובדים איתם, הקפידו על אמצעי זהירות והשתמשו בציוד מגן אישי.

הופעת בסיס. משמאל לימין: סודיום הידרוקסיד, סידן הידרוקסיד, ברזל מתהידרוקסיד

תכונות כימיות

התכונות הכימיות של בסיסים מנקודת המבט של תיאוריית הדיסוציאציה האלקטרוליטית נובעות מנוכחות בתמיסות שלהם של עודף של יוני הידרוקסיד חופשי - OH -.

1. שינוי צבע האינדיקטורים:

פנולפטלין - פטל

לקמוס - כחול

מתיל כתום - צהוב

פנולפתלין נותן לתמיסת האלקלי צבע ארגמן.

1. אינטראקציה עם חומצות ליצירת מלח ומים (תגובת נטרול):

2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O,

מָסִיס

Mg(OH) 2 + 2HCI → MgCI 2 + 2H 2 O.

לֹא מָסִיס

1. אינטראקציה עם חומצות:

2KOH + SO 3 → K 2 SO 4 + H 2 O

1. אינטראקציה עם אמפוטריים והידרוקסידים:

א) בעת ההמסה:

2NaOH + AI 2 O 3 → 2NaAIO 2 + H 2 O,

NaOH + AI(OH) 3 → NaAIO 2 + 2H 2 O.

ב) בפתרון:

2NaOH + AI 2 O 3 + 3H 2 O → 2Na,

NaOH + AI(OH) 3 → Na.

1. אינטראקציה עם כמה חומרים פשוטים (מתכות אמפוטריות, סיליקון ואחרים):

2NaOH + Zn + 2H 2 O → Na 2 + H 2

2NaOH + Si + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

1. אינטראקציה עם מלחים מסיסים עם היווצרות משקעים:

2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4,

Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 → BaSO 4 + 2KOH.

1. בסיסים מעט מסיסים ובלתי מסיסים מתפרקים בעת חימום:

Ca(OH) 2 → CaO + H 2 O,

Cu(OH) 2 → CuO + H 2 O.

האם ידעת?

מולקולות אורגניות שמתפרקות במשך מיליוני שנים בהיעדר אור וחמצן שומרות רק על שלד הפחמימנים שלהן. נפט גולמי, למשל, הוא תערובת של מולקולות המכילות רק פחמן ומימן, בעוד שפחם מכיל מספר יסודות נוספים. למרות שהמולקולות הקיימות בפחם ובשמן שונות באופן ניכר במבנה הכימי שלהן, יש להן דבר אחד במשותף: הן אינן מכילות קבוצות פונקציונליות!

לאחר קריאת המאמר, תוכלו להפריד חומרים למלחים, חומצות ובסיסים. המאמר מתאר מהו ה-pH של תמיסה, אילו תכונות משותפות יש לחומצות ובסיסים.

כמו מתכות ולא מתכות, חומצות ובסיסים הם הפרדה של חומרים לפי תכונות דומות. התיאוריה הראשונה של חומצות ובסיסים הייתה שייכת למדען השוודי Arrhenius. חומצה Arrhenius היא מחלקה של חומרים שבתגובה עם מים, מתפרקים (מתפרקים) ויוצרים קטיון מימן H+. בסיסי Arrhenius בתמיסה מימית יוצרים OH - אניונים. התיאוריה הבאה הוצעה ב-1923 על ידי המדענים ברונסטד ולורי. תיאוריית Brønsted-Lowry מגדירה חומצות כחומרים המסוגלים לתרום פרוטון בתגובה (קטיון מימן נקרא פרוטון בתגובות). בסיסים, בהתאמה, הם חומרים המסוגלים לקבל פרוטון בתגובה. התיאוריה הנוכחית היא תיאוריית לואיס. תורת לואיס מגדירה חומצות כמולקולות או יונים המסוגלים לקבל זוגות אלקטרונים, ובכך ליצור תוצרי לואיס (אדדוקט הוא תרכובת שנוצרת משילוב שני מגיבים מבלי ליצור תוצרי לוואי).

בכימיה אנאורגנית, ככלל, בחומצה הם מתכוונים לחומצה ברונסטד-לאורי, כלומר, חומרים המסוגלים לתרום פרוטון. אם הם מתכוונים להגדרה של חומצה לואיס, אז בטקסט חומצה כזו נקראת חומצה לואיס. כללים אלה תקפים עבור חומצות ובסיסים.

דיסוציאציה

דיסוציאציה היא תהליך של פירוק של חומר ליונים בתמיסות או בהמסה. לדוגמה, הפירוק של חומצה הידרוכלורית הוא פירוק של HCl ל- H + ו- Cl -.

תכונות של חומצות ובסיסים

הבסיסים נוטים להיות סבוניים למגע, בעוד שחומצות נוטות לטעם חמוץ.

כאשר בסיס מגיב עם קטיונים רבים, נוצר משקע. כאשר חומצה מגיבה עם אניונים, בדרך כלל משתחרר גז.

חומצות נפוצות:
H 2 O, H 3 O +, CH 3 CO 2 H, H 2 SO 4, HSO 4 -, HCl, CH 3 OH, NH 3

בסיסים נפוצים:
OH - , H 2 O, CH 3 CO 2 - , HSO 4 - , SO 4 2 - , Cl -

חומצות ובסיסים חזקים וחלשים

חומצות חזקות

חומצות כאלה שמתפרקות לחלוטין במים, ומייצרות קטיוני מימן H + ואניונים. דוגמה לחומצה חזקה היא חומצה הידרוכלורית HCl:

HCl (פתרון) + H 2 O (l) → H 3 O + (פתרון) + Cl - (פתרון)

דוגמאות לחומצות חזקות: HCl, HBr, HF, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4

רשימה של חומצות חזקות

• HCl - חומצה הידרוכלורית
• HBr - מימן ברומיד
• HI - מימן יודיד
• HNO 3 - חומצה חנקתית
• HClO 4 - חומצה פרכלורית
• H 2 SO 4 - חומצה גופרתית

חומצות חלשות

ממיסים במים רק חלקית, למשל, HF:

HF (פתרון) + H2O (l) → H3O + (פתרון) + F - (פתרון) - בתגובה כזו, יותר מ-90% מהחומצה אינו מתנתק:
= < 0,01M для вещества 0,1М

ניתן להבחין בין חומצות חזקות וחלשות על ידי מדידת מוליכות של תמיסות: המוליכות תלויה במספר היונים, ככל שהחומצה חזקה יותר, כך היא מפורקת יותר, לכן, ככל שהחומצה חזקה יותר, המוליכות גבוהה יותר.

רשימה של חומצות חלשות

• HF הידרופלואורית
• H 3 PO 4 זרחני
• H 2 SO 3 גופרתי
• H 2 S מימן גופרתי
• H 2 CO 3 פחם
• H 2 SiO 3 סיליקון

בסיסים חזקים

בסיסים חזקים מתנתקים לחלוטין במים:

NaOH (פתרון) + H 2 O ↔ NH 4

בסיסים חזקים כוללים הידרוקסידים של מתכות מהקבוצה הראשונה (אלקלינים, מתכות אלקליות) והשנייה (terrenes אלקליין, מתכות אדמה אלקליין).

רשימה של בסיסים חזקים

• NaOH נתרן הידרוקסיד (סודה קאוסטית)
• KOH אשלגן הידרוקסיד (אשלג קאוסטי)
• LiOH ליתיום הידרוקסיד
• Ba(OH) 2 בריום הידרוקסיד
• Ca(OH) 2 סידן הידרוקסיד (סיד מושפל)

בסיסים חלשים

בתגובה הפיכה בנוכחות מים, הוא יוצר OH - יוני:

NH 3 (פתרון) + H 2 O ↔ NH + 4 (פתרון) + OH - (פתרון)

רוב הבסיסים החלשים הם אניונים:

F - (פתרון) + H 2 O ↔ HF (פתרון) + OH - (פתרון)

רשימה של בסיסים חלשים

• Mg(OH) 2 מגנזיום הידרוקסיד
• Fe (OH) 2 ברזל (II) הידרוקסיד
• Zn(OH) 2 אבץ הידרוקסיד
• NH 4 OH אמוניום הידרוקסיד
• Fe (OH) 3 ברזל (III) הידרוקסיד

תגובות של חומצות ובסיסים

חומצה חזקה ובסיס חזק

תגובה כזו נקראת נטרול: אם כמות הריאגנטים מספיקה כדי לנתק לחלוטין את החומצה והבסיס, התמיסה שתתקבל תהיה ניטרלית.

דוגמא:
H 3 O + + OH - ↔ 2H 2 O

בסיס חלש וחומצה חלשה

מבט כללי על התגובה:
בסיס חלש (פתרון) + H 2 O ↔ חומצה חלשה (פתרון) + OH - (פתרון)

בסיס חזק וחומצה חלשה

הבסיס מתנתק לחלוטין, החומצה מתנתקת חלקית, לתמיסה המתקבלת יש תכונות בסיס חלשות:

HX (פתרון) + OH - (פתרון) ↔ H 2 O + X - (פתרון)

חומצה חזקה ובסיס חלש

החומצה מתנתקת לחלוטין, הבסיס אינו מתנתק לחלוטין:

פירוק מים

דיסוציאציה היא פירוק של חומר למולקולות המרכיבות אותו. התכונות של חומצה או בסיס תלויות בשיווי המשקל הקיים במים:

H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + (פתרון) + OH - (פתרון)
K c = / 2
קבוע שיווי המשקל של מים ב-t=25°: K c = 1.83⋅10 -6, מתקיים גם השוויון הבא: = 10 -14, הנקרא קבוע הדיסוציאציה של המים. עבור מים טהורים = = 10 -7, ומכאן -lg = 7.0.

ערך זה (-lg) נקרא pH - הפוטנציאל של מימן. אם pH< 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH >7, אז לחומר יש תכונות בסיסיות.

שיטות לקביעת pH

שיטה אינסטרומנטלית

מד pH של מכשיר מיוחד הוא מכשיר שהופך את ריכוז הפרוטונים בתמיסה לאות חשמלי.

אינדיקטורים

חומר שמשנה צבע בטווח מסוים של ערכי pH בהתאם לחומציות התמיסה, באמצעות מספר אינדיקטורים, אתה יכול להשיג תוצאה מדויקת למדי.

מלח

מלח הוא תרכובת יונית שנוצרת על ידי קטיון שאינו H + ואניון שאינו O 2- . בתמיסה מימית חלשה, מלחים מתנתקים לחלוטין.

כדי לקבוע את תכונות החומצה-בסיס של תמיסת מלח, יש צורך לקבוע אילו יונים קיימים בתמיסה ולשקול את תכונותיהם: יונים ניטרליים הנוצרים מחומצות ובסיסים חזקים אינם משפיעים על ה-pH: לא משתחררים יוני H + או OH - במים. לדוגמה, Cl - , NO - 3 , SO 2- 4 , Li + , Na + , K + .

אניונים הנוצרים מחומצות חלשות מציגים תכונות אלקליות (F - , CH 3 COO - , CO 2- 3), קטיונים בעלי תכונות אלקליות לא קיימים.

לכל הקטיונים, למעט מתכות מהקבוצה הראשונה והשנייה, יש תכונות חומציות.

פתרון חיץ

פתרונות השומרים על ה-pH שלהם כאשר מוסיפים כמות קטנה של חומצה חזקה או בסיס חזק מורכבות בדרך כלל מ:

• תערובת של חומצה חלשה, המלח המתאים ובסיס חלש
• בסיס חלש, מלח מתאים וחומצה חזקה

כדי להכין תמיסת חיץ של חומציות מסוימת, יש צורך לערבב חומצה חלשה או בסיס עם המלח המתאים, תוך התחשבות:

• טווח pH שבו תמיסת החיץ תהיה יעילה
• הקיבולת של תמיסה היא כמות החומצה החזקה או הבסיס החזק שניתן להוסיף מבלי להשפיע על ה-pH של התמיסה.
• לא אמורות להתרחש תגובות לא רצויות שעלולות לשנות את הרכב התמיסה

מִבְחָן:

בסיסים הם תרכובות מורכבות הכוללות שני מרכיבים מבניים עיקריים:

1. קבוצת הידרוקסו (אחת או יותר). מכאן, אגב, השם השני של החומרים הללו הוא "הידרוקסידים".
2. אטום מתכת או יון אמוניום (NH4+).

שם הבסיס מגיע משילוב השמות של שני מרכיביו: למשל סידן הידרוקסיד, הידרוקסיד נחושת, הידרוקסיד הכסף וכו'.

יש לשקול את החריג היחיד לכלל הכללי ליצירת בסיסים כאשר קבוצת ההידרוקסו מחוברת לא למתכת, אלא לקטיון האמוניום (NH4 +). חומר זה נוצר כאשר אמוניה מתמוססת במים.

אם אנחנו מדברים על תכונות הבסיסים, אז יש לציין מיד שהערכיות של קבוצת ההידרוקסו שווה לאחד, בהתאמה, מספר הקבוצות הללו במולקולה יהיה תלוי ישירות באיזו ערכיות המתכות הנכנסות לתגובה יש. דוגמאות ב מקרה זההנוסחאות של חומרים כגון NaOH, Al (OH) 3, Ca (OH) 2 יכולות לשרת.

התכונות הכימיות של הבסיסים מתבטאות בתגובותיהם עם חומצות, מלחים, בסיסים אחרים, כמו גם בפעולתם על אינדיקטורים. בפרט, ניתן לקבוע אלקליות על ידי חשיפת אינדיקטור מסוים לפתרון שלהם. במקרה זה, הוא ישנה באופן ניכר את צבעו: למשל, הוא יהפוך לכחול מלבן, והפנולפטלין יהפוך לארגמן.

התכונות הכימיות של הבסיסים, המתבטאות באינטראקציה שלהם עם חומצות, מובילות לתגובות הניטרול המפורסמות. המהות של תגובה כזו היא שאטומי המתכת, המצטרפים לשארית החומצה, יוצרים מלח, וקבוצת ההידרוקסו ויון המימן, בשילובם, הופכים למים. תגובה זו נקראת תגובת ניטרול משום שלא נשארה אלקלי או חומצה אחריה.

התכונות הכימיות האופייניות של בסיסים באות לידי ביטוי גם בתגובתם עם מלחים. יש לציין שרק אלקליות מגיבות עם מלחים מסיסים. המאפיינים המבניים של חומרים אלה מובילים לכך שכתוצאה מהתגובה נוצרים מלח חדש ובסיס חדש, לרוב בלתי מסיס.

לבסוף, התכונות הכימיות של הבסיסים מתבטאות בצורה מושלמת במהלך חשיפה תרמית אליהם - חימום. כאן, בעת ביצוע ניסויים מסוימים, יש לזכור שכמעט כל הבסיסים, למעט אלקליות, מתנהגים בצורה לא יציבה במיוחד בחימום. רובם המכריע מתפרק כמעט מיד לתחמוצת ולמים המתאימים. ואם ניקח את הבסיסים של מתכות כאלה כמו כסף וכספית, אז בתנאים רגילים לא ניתן להשיג אותם, מכיוון שהם מתחילים להתפרק כבר בטמפרטורת החדר.