Підручник з Хімії. 8 клас. Григорович - Нова програма

§ 33. Хімічні властивості лугів і нерозчинних гідроксидів

Пригадайте:

• як відрізнити формули лугів, нерозчинних основ та амфотерних гідроксидів (за § 28);

• фізичні властивості основ (за § 32);

• принцип кислотно-основних взаємодій та як визначити кислоту, що відповідає тому чи іншому кислотному оксиду (за § 30).

Виявлення лугів

Луги та кислоти — безбарвні у воді речовини, але дуже часто необхідно знати, чи наявні кислота або луг у розчині. Для виявлення лугів та кислот використовують індикатори — складні органічні речовини, що змінюють своє забарвлення залежно від наявності лугів або кислот у розчині. Нерозчинні та амфотерні гідроксиди не змінюють колір індикаторів.

Зазвичай індикатори використовують у вигляді розчинів — у воді або спирті. Зручніше використовувати індикаторний папір — смужки звичайного паперу, просоченого розчином індикатору, а потім висушеного (мал. 33.1).

Мал. 33.1. Розчин індикатору та індикаторний папір

Найуживаніші в лабораторній практиці індикатори — це лакмус (мал. 33.2), фенолфталеїн (мал. 33.3), метиловий оранжевий та універсальний індикатор (мал. 33.4). Колір індикаторів за наявності та відсутності лугів наведено в таблиці 10.

Мал. 33.2. Забарвлення лакмусу: зліва — у нейтральному середовищі; справа — у лужному

Мал. 33.3. Фенолфталеїн за наявності кальцій гідроксиду забарвлюється в малиновий колір

Мал. 33.4. Універсальний індикатор може не тільки виявляти кислоти або основи, але й визначати їхні концентрації

Таблиця 10. Забарвлення індикаторів за наявності та за відсутності лугів

Індикатор	Забарвлення в розчині
	За наявності лугу (лужне середовище)	За відсутності лугу (нейтральне середовище)
Лакмус	Синій	Фіолетовий
Метиловий оранжевий	Жовтий	Оранжевий
Фенолфталеїн	Малиновий	Безбарвний
Універсальний	Синій	Жовтий

Взаємодія лугів і нерозчинних гідроксидів з кислотами. Реакція нейтралізації

У § 30 ви вже розглянули кислотно-основні взаємодії, принцип яких полягає в тому, що речовини з кислотними властивостями реагують з речовинами з основними властивостями.

Луги та нерозчинні гідроксиди виявляють основні властивості й здатні взаємодіяти з кислотами:

основа + кислота = сіль + Н₂O

У продукт реакції — сіль — переходить металічний елемент з основи та кислотний залишок з кислоти:

3KOH + H₃PO₄ = K₃PO₄ + 3H₂O

Са(ОН)₂ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂+ 2Н₂O

2Fe(OH)₃+ 3H₂SO₄= Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O

Луги та кислоти — їдкі речовини, а в результаті їх взаємодії утворюється нейтральна сіль. Отже, луг та кислота взаємно нейтралізують один одного, через що реакцію між ними називають реакцією нейтралізації. Хоча нерозчинні гідроксиди не є їдкими, але їх взаємодію з кислотами також часто називають реакцією нейтралізації.

Реакцію між кислотою та основою, у результаті якої утворюються сіль і вода, називають реакцією нейтралізації.

Реакції обміну

Зверніть увагу на переміщення атомів у реакції натрій гідроксиду з хлоридною кислотою:

NaOH + НСl = NaCl + Н₂O

Натрій гідроксид складається з двох частин (йона Натрію й гідроксид-іона), і хлоридна кислота складається з двох частин (йона Гідрогену й кислотного залишку — хлорид-іона). Під час взаємодії між ними відбувається обмін цими частинами — йони Натрію й Гідрогену помінялися місцями: йон Гідрогену кислоти об’єднався з гідроксид-іоном лугу в молекулу води, а йон Натрію з кислотним залишком утворив сіль — натрій хлорид:

Отже, це реакція обміну.

Реакції, у яких дві речовини обмінюються своїми частинами, називають реакціями обміну.

Умови перебігу реакцій обміну у водних розчинах

Більшість реакцій, що характеризують хімічні властивості основ, кислот та солей, — це реакції обміну. Реакції обміну у водних розчинах можуть відбуватися тільки за певних умов, які відповідають правилу: продукти реакції не мають реагувати один з одним з утворенням початкових речовин. Такі реакції називають необоротними, тобто такими, що відбуваються до кінця. Це можливо, якщо одним із продуктів реакції є вода або продукт реакції виділяється з розчину у вигляді газу або осаду (нерозчинної у воді речовини).

Зверніть увагу: якщо одним із реагентів є нерозчинна у воді речовина і має утворитися також нерозчинна речовина, то осад випадатиме на поверхні нерозчинного реагенту. У такій реакції зможуть прореагувати тільки поверхневі шари реагенту, тож у глибину частинки осаду реакція не піде.

Отже, реакція обміну, у яку вступає нерозчинна речовина й у результаті якої має утворитися осад, не відбувається. Інакше кажучи, «з осаду осад не утворюється».

Взаємодія лугів з кислотними оксидами

Луги також здатні взаємодіяти з кислотними оксидами. Такі реакції ми вже розглянули в § 30, коли вивчали властивості оксидів:

луг + кислотний оксид = сіль + Н₂O

Ви вже знаєте, що головне під час складання рівнянь таких реакцій — правильно визначити кислотний залишок. Для цього обов’язково слід пам’ятати, як визначити кислоту, що відповідає певному кислотному оксиду (табл. 9, с. 158).

Сульфур(ІV) оксиду відповідає сульфітна кислота, а фосфор(V) оксиду — ортофосфатна, тому з лугами сульфур(ІV) оксид утворюватиме сульфіти (солі сульфітної кислоти), а фосфор(V) оксид — ортофосфати:

Са(ОН)₂ + SO₂ = CaSO₃↓ + Н₂O (SO₂відповідає H₂SO₃)

6NaOH + P₂O₅ = 2Na₃PO₄ + 3H₂O (P₂O₅ відповідає H₃PO₄)

Нерозчинні та амфотерні гідроксиди в такі реакції не вступають.

Взаємодія лугів із солями

Гідроксиди вступають із солями в реакції обміну, тому в результаті утворюється також сіль і гідроксид. Такі реакції мають відповідати умовам перебігу реакцій обміну, отже, серед реагентів усі речовини мають бути розчинними, а в результаті має утворитися осад:

луг + розчинна сіль (1) = нерозчинний гідроксид↓ + сіль (2)

2КОН + FeCl₂ = Fe(OH)₂↓+ 2КСl

Розкладання нерозчинних гідроксидів

Нерозчинні та амфотерні гідроксиди — нестійкі речовини. На відміну від лугів, під час нагрівання вони розкладаються з утворенням відповідних оксидів та води:

У такий спосіб можна добути оксиди навіть тих елементів, що у вигляді простої речовини не реагують з киснем, наприклад аурум(ІІІ) оксид:

Безпека під час роботи з лугами

Луги — їдкі речовини, вони роз’їдають шкіру, деревину, папір, спричиняють тяжкі опіки шкіри й слизових оболонок (мал. 33.5). Недарма натрій гідроксид називають їдким натром, а калій гідроксид — їдким калі. Вовняна тканина, занурена в концентрований розчин натрій гідроксиду, набухає й перетворюється на драглеподібну масу. Якщо розчин лугу, що потрапив на руку, не змити водою, шкіра починає пекти, і незабаром утворюється виразка.

Мал. 33.5. Луги — надзвичайно їдкі речовини: а — луг перетворює тканину на драглеподібну масу; б — луг утворює дірки в папері; в — луг пошкоджує деревину

Під час роботи з лугами особливо потрібно берегти очі, тому рекомендується надягати захисні окуляри. Якщо луг випадково потрапив на шкіру, його слід негайно змити великою кількістю проточної води, а потім протерти ушкоджену ділянку шкіри розбавленим розчином боратної або оцтової кислоти.

• Слово «луг» походить від застарілого слова, яким раніше називали милкий розчин деревної золи, що використовували для прання й миття.

• Відкриття лакмусу є прикладом так званих випадкових відкриттів. Якось англійський учений Роберт Бойль приготував водний розчин лакмусового лишайника. Склянка, де він зберігав настій, знадобилася йому для хлоридної кислоти. Виливши настій, Бойль улив у склянку кислоту й зі здивуванням виявив, що кислота стала червоною. Досліджуючи цей ефект, Бойль винайшов перший індикатор для кислот і лугів.

Лінгвістична задача

Термін «нейтралізація» є в багатьох мовах і походить від латинського слова. Латиною uter означає «хтось із двох», «або той, або інший». Відповідно neuter — «жоден із двох», «ані той, ані інший». Як ви вважаєте, завдяки якій особливості реакція нейтралізації одержала саме таку назву?