Основания

Оксиды

Оксидами называют бинарные (состоящие из двух элементов) соединения, в которых один из элементов – кислород, причем атомы кислорода не связаны между собой и находятся в степени окисления 2–.

Оксиды бывают солеобразующие - им соответствуют соли, которые образуются при взаимодействии этих оксидов с кислотами и щелочами; и несолеобразующие (безразличные, индифферентные) им не соответствуют соли (N₂O, NO, CO), обычно это соли неметаллов в низших степенях окисления.

Солеобразующие оксиды по составу и химическим свойствам делятся на основные, кислотные и амфотерные.

Основные – оксиды металлов в невысоких степенях окисления (1+ и 2+), которые реагируют с кислотами, образуя соли (К₂О, MgO).

Кислотные – оксиды неметаллов и оксиды металлов в высоких степенях окисления (больше 4+), которые реагируют со щелочами, образуя соли (СО₂, Р₂О₅). Кислотные оксиды называют также ангидридами, так как при взаимодействии с водой они образуют соответствующие кислоты.

Амфотерные оксиды образуют некоторые металлы, проявляющие степень окисления +2 (Be, Zn, Sn,Pb) и металлы, степень окисления которых +3, +4 (Al, Cr, Mn и др.). Понятие «амфотерность» означает двойственность свойств, т.е. способность проявлять свойства и основных и кислотных оксидов в зависимости от свойств химического «партнера». При этом, если «партнер» проявляет кислотные свойства, то реагирующий с ним амфотерный оксид выступает в противоположном качестве – в качестве основного оксида и наоборот.

Номенклатура оксидов. Согласно международной номенклатуре названия оксидов составляют из слова «оксид» и русского названия элемента, образующего оксид, в родительном падеже.

Таблица 3.3.1 Химические свойства оксидов	Взаимодействие с водой	образуется кислота:   SO3 + H2O = H2SO4 CO2 + H2O = H2CO3	образуется основание:   Na2О + Н2О = 2NaOH BaO + H2O = Ba(OH)2	Не взаимодействуют
Взаимодействие с основаниями	с образованием соли и воды:   CO2 + 2KOH = K2CO3+ H2O SO3 + 2KOH = K2SO4+ H2O	Не взаимодействуют	с образованием соли и воды:   ZnO +2KOH =H2O+ K2ZnO2 (цинкат калия); Al(OH)3 + NaOH = H2O+ + NaAlO2 (алюминат натрия)
Взаимодействие с кислотами	Не взаимодействуют	с образованием соли и воды:   K2O+ H2SO4 = K2SO4 + H2O CaO + 2HCl = CaCl2 + H2	с образованием соли и воды:   ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + + 3H2O
Оксиды	Кислотные	Основные	Амфотерные

Если элемент образует несколько оксидов, то после названия оксида в скобках указывается степень окисления этого элемента. Например, MgO – оксид магния; MnO₂ – оксид марганца (IV); Mn₂O₇ – оксид марганца (VII).

Реакции взаимодействия оксидов с кислотами, основаниями и водой приведены в табл. 3.3.1.

Основные оксиды взаимодействуют с кислотными образуя соли:

MgO + CO₂ → MgCO₃; Na₂O + Cl₂O₇ → 2NaClO₄.

Получить оксиды можно несколькими способами.

1. Соединение простого вещества с кислородом (как правило, при нагревании):

С + О₂ = CO₂; 2Mg + О₂ = 2 MgO.

2. Термическое разложение соответствующих кислот, оснований, неустойчивых солей:

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O; H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O;

CaCO₃ = CaO + CO₂; 2Pb(NO₃)₂ = 2PbO + 4NO₂ + O₂.

3. Действием кислоты или щелочи на соответствующую соль (если оксиду соответствует неустойчивая кислота или неустойчивое основание):

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑; (кислотный оксид);

2AgNO₃ + 2NaOH = 2NaNO₃ + H₂O + Ag₂O↓ (основный оксид).

Основания (гидроксиды) – соединения, состоящие из ионов металла, связанных с одной или несколькими гидроксогруппами (ОН^–); это вещества которые диссоциируют в растворе с образованием ОН^–и других отрицательных частиц не образуют.

Например, NaOH – гидроксид натрия; Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III).

В отдельные группы выделяют:

Гидроксиды металлов с электронной конфигурацией 1s¹ и 1s² (Ве и Mg искл.) они хорошо растворимы в воде (сильные основания) их называют щелочами. Амфотерные основания, проявляющие как основные, так и кислотные свойства, реагирующие как с кислотами, так и с основаниями.

Растворимые основания – щелочи – изменяют цвет индикаторов (табл. 3.4.1)

Таблица 3.4.1.

Цвет индикаторов в различных средах

Индикатор	Цвет индикатора
Кислая среда	Нейтральная среда (вода)	Щелочная среда
Лакмус Фенолфталеин Метилоранж	Красный Бесцветный Красный	Фиолетовый Бесцветный Желтый	Синий Малиновый Желтый

Основания взаимодействуют с кислотами собразованием соли и воды (реакция нейтрализации):

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O.

Основания взаимодействуют с кислотными оксидами (ангидридами кислот) с образованием соли и воды:

2NaOH + SO₂ → Na₂SO₃ + H₂O.

Растворимые основания взаимодействуют с растворимыми солями, образуя новое основание и новую соль, при этом один из продуктов должен выделяться в виде осадка:

2KOH + FeSO₄ → Fe(OH)₂↓ + K₂SO₄.

Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид (основный) и воду:

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O.

Щелочи разлагаются только при очень высоких температурах.

Амфотерные гидроксиды (амфолиты) диссоциируют и как основания, и как кислоты:

Н⁺ОН^–

Zn²⁺+ 2OH^–⇄ Zn(OH)₂ ⇄ 2H⁺ + ZnO₂^–2

кислая среда щелочная среда

В насыщенном растворе амфотерного гидроксида все эти ионы находятся в состоянии равновесия. В зависимости от реакции среды равновесие смещается. В приведенном примере в кислой среде равновесие смещается влево и Zn(OH)₂ ведёт себя, как основание (т.е. может реагировать с кислотами и кислотными оксидами), а в щелочной среде равновесие смещается вправо и Zn(OH)₂ может реагировать с основаниями и основными оксидами, т.е. ведёт себя, как кислота. Таким образом, амфотерные гидроксиды обладают двойственностью свойств (табл. 3.4.2).

Таблица 3.4.2.

Химические свойства амфотерных гидроксидов

t 1. Амфотерный гидроксид → амфотерный оксид + H2O t 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2О
2. Амф. гидроксид + кисл. оксид = =соль + H2O 2Al(OH)3 + 3SO2 = Al2(SO3)3 + + 3H2O	2. Амф. гидроксид + осн. оксид = соль + + H2O 2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3H2O (расплав)
3. Амф. гидроксид + кислота = = соль + H2O   Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O	3. Амф. гидроксид + основание = соль + + H2O Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O (расплав); Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] (раствор).

Получить основания можно несколькими способами.

1. Взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой с образованием щелочи и выделением водорода:

2Na + H₂O = 2NaOH +H₂↑; Ca + H₂O = Ca(OH)₂ + H₂↑.

2. Взаимодействие оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой

Na₂О + Н₂О = 2NaOH; CaО + H₂O = Ca(OH)₂.

3. Действие растворимого основания на соль с образованием нерастворимого основания:

2NH₄OH + FeSO₄ = Fe(OH)₂↓ + (NH₄)₂SO₄.

4. Электролиз водных растворов щелочных металлов (чаще всего хлоридов) с образованием соответствующих щелочей.

Дата добавления: 2014-11-06