Хімія. 8 клас. Буринська

§ 27. Основи (гідроксиди металічних елементів)

Опрацювавши зміст параграфа, ви будете:

  • знати класифікацію основ, їхні фізичні й хімічні властивості; правила поводження з лугами;
  • уміти розпізнавати розчини лугів, записувати формули основ і виводити їхні назви; складати рівняння реакцій, що ілюструють хімічні властивості основ

Склад і назви основ. Вивчаючи хімічні властивості оксидів, ви дізналися, що оксиди активних металічних елементів (Натрію, Калію, Кальцію, Барію) взаємодіють з водою, утворюючи гідрати оксидів, або гідроксиди:

СаО + Н2О = Са(ОН)2 кальцій гідроксид

Гідроксиди металічних елементів із загальною формулою Ме(ОН)n, де Me - металічний елемент, а n ступінь окиснення цього елемента (як правило, n ≤ 2), належать до класу основ. Отже,

основами називаються сполуки, що складаються з йона металічного елемента і гідроксогруп ОН-

Число гідроксильних груп в основі визначається ступенем окиснення металічного елемента. Наприклад, NaOH - натрій гідроксид; Mg(OH)2- магній гідроксид. Для металічних елементів, що мають змінний ступінь окиснення, у дужках після назви елемента римською цифрою зазначається його ступінь окиснення, наприклад Fe(OH)2 - ферум(ІІ) гідроксид, СuОН - купрум(І) гідроксид.

Усі гідроксиди мають немолекулярну будову. Їх формули показують не склад молекул, оскільки в кристалах гідроксидів молекул немає, а співвідношення йонів металічного елемента і гідроксильних груп.

Класифікація основ. За розчинністю у воді основи поділяють на:

а) розчинні, або луги - NaOH, KOH, Са(ОН)2, Ва(ОН)2 тощо;

б) нерозчинні - Сu(ОН)2 - купрум(ІІ) гідроксид, СuОН - купрум(І) гідроксид, Fe(OH)2 - ферум(ІІ) гідроксид тощо.

Фізичні властивості основ. За стандартних умов усі розчинні основи (луги) - тверді речовини білого кольору, милкі на дотик, добре розчинні у воді, дуже їдкі. Вони роз’їдають шкіру, тканини, папір та інші матеріали. За цю властивість їх називають їдкими лугами. Так, натрій гідроксид NaOH - їдкий натр, а калій гідроксид КОН - їдке калі.

У зв’язку з тим, що кристалічні їдкі луги, які потрапили на шкіру, спричиняють опіки, їх не можна брати руками, а тільки пінцетом або шпателем. Якщо ж розчин лугу все-таки потрапив на шкіру, необхідно відразу змити його великою кількістю води, аж доки зникне відчуття милкості, а потім нейтралізувати розчином борної кислоти Н3ВО3.

Нерозчинні основи також тверді речовини, але вони по-різному забарвлені. Так, купрум(ІІ) гідроксид Сu(ОН)2 має блакитний із зеленкуватим відтінком колір, Fe(OH)2 - блідо-зеленкуватий, майже білий.

Хімічні властивості основ. Хімічні властивості лугів різноманітніші, ніж нерозчинних гідроксидів. Для ознайомлення з ними виконаємо такі лабораторні досліди.

Дослід 1. У дві пробірки налийте розчини: в першу - натрій гідроксиду, в другу - кальцій гідроксиду. І ще візьміть пробірку з ферум(ІІІ) гідроксиду і до кожної з пробірок додайте 1-2 мл води, після цього - 1-2 краплі розчину фенолфталеїну (або лакмусу). Що це засвідчує? Далі до вмісту перших двох пробірок краплями додавайте розбавлену хлоридну кислоту НСl до повної нейтралізації лугу - натрій гідроксиду та кальцій гідроксиду. Що спостерігається? Які речовини утворилися? Запишіть рівняння відповідних реакцій:

NaOH + НСl = NaCl + Н2О;

Са(ОН)2 + 2НСl = СаСl2 + 2Н2О.

Дослід 2. Візьміть дві пробірки: першу - з купрум(ІІ) гідроксидом, другу - з ферум(ІІІ) гідроксидом. В одну пробірку додайте 0,5 мл розбавленої хлоридної кислоти НСl, а в другу - стільки ж розчину сульфатної кислоти. Перемішайте вміст пробірок легким струшуванням. Що спостерігається? Якого кольору набули розчини? Які нові речовини утворилися? Напишіть рівняння реакцій:

Cu(OH)2 + 2НСl = СuСl2 + 2Н2О;

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6Н2О.

Реакції між основами і кислотами, внаслідок яких утворюються сіль і вода, називаються реакціями нейтралізації.

Реакції між основами і кислотами

Реакції нейтралізації належать до реакцій обміну. Реакції між двома складними речовинами, які обмінюються між собою своїми частинами, називаються реакціями обміну.

Дослід 3. У пробірку налийте 1 мл вапняної води - розчину Са(ОН)2. Через одноразову трубочку обережно видихайте повітря у вапняну воду. Розчин каламутніє, оскільки утворюється нерозчинна сіль карбонат кальцію СаСО3 (кальцій карбонат):

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3↓ + Η2Ο.

Що засвідчує цей дослід? Розчинні основи (луги) взаємодіють з оксидами неметалів, тобто з кислотними оксидами, утворюючи сіль і воду.

вапняна вода

утворювання кальцій карбонату

Зверніть увагу, утворюється сіль тієї кислоти, яка відповідає цьому кислотному оксиду. У прикладі кислотному оксиду СО2 відповідає карбонатна кислота Н2СО3, тому у формулі солі поряд із хімічним символом металу кальцію Са стоїть не оксид СО2, а кислотний залишок СО3 тієї кислоти, яка відповідає цьому оксиду.

Дослід 4. Візьміть пробірку з купрум(ІІ) гідроксиду, пробірку закріпіть похило у тримачі лабораторного штатива. Спочатку прогрійте всю пробірку, а потім нагрівайте те місце, де міститься купрум(ІІ) гідроксид. Які зміни відбуваються з речовиною? Що спостерігається на стінках пробірки? Якого кольору утворюється нова тверда речовина? Напишіть рівняння реакції:

Отже, нерозчинні основи під час нагрівання розкладаються на оксид металічного елемента (основний оксид) і воду.

під час нагрівання розкладається на оксид металічного елемента і воду.

Узагальнимо набуті знання, порівнюючи властивості розчинних і нерозчинних основ (табл. 10).

Таблиця 10

Хімічні властивості основ

Основи

розчинні (луги)

нерозчинні

1. Діють на індикатори

Не діють на індикатори

2. Усі основи взаємодіють із кислотами, утворюючи сіль і воду, - реакція нейтралізації:

KOH + HNO3 = KNO3+ Н2О;

Cu(OH)2+ H2SO4 = CuSO4+ 2Н2О

Взаємодіють із кислотними оксидами:

Ва(ОН)2 + SO3 = BaSO4↓ + Н2О

Реакції з кислотними оксидами не характерні

Їдкі луги NaOH, КОН під час нагрівання не розкладаються

Під час нагрівання розкладаються:

Fe(OH)2= FеО↓ + Н2О

Застосування основ. Натрій гідроксид NaOH використовують у виробництві мила, паперу, штучного волокна, для очищення нафтопродуктів; калій гідроксид КОН - у виробництві рідкого мила та як електроліт для лужних акумуляторів; кальцій гідроксид Са(ОН)2 (гашене вапно) - як будівельний матеріал.

Про нерозчинні оксиди дізнаємося пізніше, вони не мають широкого застосування.

Висновки

Основи мають немолекулярну будову. Завдяки наявності гідроксильної групи в їхньому складі водні розчини основ (луги) мають спільні властивості - змінюють колір індикаторів: лакмус у лужному середовищі синіє, фенолфталеїн набуває малинового забарвлення, а метилоранж - жовтого. Нерозчинні основи на індикатори не діють.

Спільною властивістю для всіх основ (і розчинних, і нерозчинних) є здатність взаємодіяти з кислотами, тобто вступати в реакцію нейтралізації, утворюючи сіль і воду.

Розчинні основи (луги) взаємодіють із кислотними оксидами (оксидами неметалічних елементів), утворюючи сіль тієї кислоти, що відповідає взятому оксиду, і воду.

Нерозчинні основи, на відміну від лугів, розкладаються під час нагрівання на основний оксид і воду.

Завдання для самоконтролю

1. Які речовини належать до класу основ і як їх класифікують? Наведіть приклади.

2. Поясніть, чому гідроксильна група має сумарний ступінь окиснення -1.

3. Розкажіть, що вам відомо про натрій гідроксид. Розповідь супроводжуйте рівняннями реакцій.

4. Напишіть рівняння реакцій, що ілюструють хімічні властивості КОН і Fe(OH)2.

5. Як здійснити перетворення:

Са → СаО → Са(ОН)2 → Ca(NO3)2?

Напишіть відповідні рівняння реакцій.

6. Обчисліть масову частку Кальцію в кальцій гідроксиді.

7. Який об’єм (н. у.) сульфур(ІV) оксиду можна поглинути розчином, що містить барій гідроксид кількістю речовини 3 моль.

Додаткові завдання

8. У результаті прожарювання алюміній гідроксиду масою 312 г можна добути алюміній оксид масою:

  • А 21 г;
  • Б 51 г;
  • В 102 г;
  • Г 204 г.

9*. Який об’єм (н. у.) водню виділиться, якщо розчинити у воді лужноземельний метал кількістю речовини 0,5 моль?

10*. Унаслідок спалювання двовалентного металу масою 6 г утворився його оксид масою 8,4 г. Який це метал? Яку масу гідроксиду можна добути, якщо утворений оксид розчинити у воді?

11*. Унаслідок взаємодії з водою одновалентного металу масою 19,5 г виділився водень об’ємом 5,6 л (н. у.). Назвіть метал і обчислить кількість речовини води, необхідної для взаємодії з металом зазначеної маси.