Хімія. Повторне видання. 8 клас. Григорович

§ 31. Хімічні властивості лугів і нерозчинних гідроксидів

Пригадайте:

• як відрізнити формули лугів, нерозчинних основ та амфотерних гідроксидів (за § 26);
• фізичні властивості основ (за § 30);
• принцип кислотно-основних взаємодій та як визначити кислоту, що відповідає тому чи іншому кислотному оксиду (за § 28).

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 індикатора, а потім висушеного (мал. 31.1).

Мал. 31.1. Розчин індикатора та індикаторний папір

Найуживаніші у шкільній лабораторній практиці індикатори — це лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий та універсальний індикатор (мал. 31.2-31.4). Колір індикаторів за наявності та відсутності лугів наведено в таблиці 9.

Мал. 31.2. Забарвлення лакмусу: зліва — у розчині кислоти; справа — лугу

Мал. 31.3. Універсальний індикатор за наявності кальцій гідроксиду набуває синього кольору

Мал. 31.4. Універсальний індикатор може не лише виявляти кислоти або основи, але й визначати їхні концентрації

Таблиця 9. Забарвлення індикаторів за наявності та 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 із кислотами. Реакція нейтралізації

У § 28 ви вже розглянули кислотно-основні взаємодії, принцип яких полягає в тому, що речовини з кислотними властивостями реагують із речовинами з основними властивостями.

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

основа + кислота → сіль + Н₂О

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

3KOH + H₃PO₄ = K₃PO₄ + 3H₂O

Са(ОН)₂ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + 2Н₂О

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 + Н₂О

Натрій гідроксид складається з двох частин (атома Натрію й групи -ОН), і хлоридна кислота складається з двох частин (атома Гідрогену й кислотного залишку — Сl). Під час взаємодії між ними відбувається обмін цими частинами — атоми Натрію й Гідрогену помінялися місцями: атом Гідрогену кислоти об’єднався з групою -ОН лугу в молекулу води, а атом Натрію з кислотним залишком утворив сіль — натрій хлорид:

Отже, це реакція обміну.

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

Реакції обміну у водних розчинах можуть відбуватися лише за певних умов, які відповідають правилу: продукти реакції не мають реагувати один з одним з утворенням початкових речовин. 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 лише 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 із кислотними оксидами

Луги також здатні взаємодіяти з кислотними оксидами. Такі реакції ми вже розглянули в § 28, коли вивчали властивості оксидів:

луг + кислотний оксид → сіль + Н₂О

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. 8, с. 150).

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↓ + Н₂О (SO₂ відповідає H₂SO₃)

6NaOH + P₂O₅ = 2Na₃PO₄ + 3Η₂Ο (Ρ₂Ο₅ відповідає Η₃ΡΟ₄)

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 із киснем, наприклад, аурум(ІII) оксид:

Безпека під час роботи з лугами

Луги — їдкі речовини, вони роз’їдають шкіру, деревину, папір, спричиняють тяжкі опіки шкіри й слизових оболонок (мал. 31.5). 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. 31.5. 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 науковець Роберт Бойль приготував водну витяжку 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?