Нерастворимое основание: гидроксид меди

Основания - называют электролиты, в растворах которых отсутствуют анионы, кроме гидроксид-ионов (анионы - это ионы, которые имеют отрицательный заряд, в данном случае - это ионы OH -). Названия оснований состоят из трёх частей: слова гидроксид , к которому добавляют название металла (в родительном падеже). Например, гидроксид меди (Cu(OH) 2). Для некоторых оснований могут используются старые названия, например гидроксид натрия (NaOH) - натриевая щелочь .

Едкий натр , гидроксид натрия , натриевая щелочь , каустическая сода - всё это одно и тоже вещество, химическая формула которого NaOH. Безводный гидроксид натрия - это белое кристаллическое вещество. Раствор - прозрачная жидкость, на вид ничем не отличимая от воды. При использовании будьте осторожны! Едкий натр сильно обжигает кожу!

В основу классификации оснований положена их способность растворяться в воде. От растворимости в воде зависят некоторые свойства оснований. Так, основания , растворимые в воде, называют щелочью . К ним относятся гидроксиды натрия (NaOH), гидроксид калия (KOH), лития (LiOH), иногда к их числу прибавляют и гидроксид кальция (Ca(OH) 2)), хотя на самом деле - это малорастворимое вещество белого цвета (гашенная известь).

Получение оснований

Получение оснований и щелочей может производиться различными способами. Для получения щелочи можно использовать химическое взаимодействие металла с водой. Такие реакции протекают с очень большим выделением тепла, вплоть до воспламенения (воспламенение происходит по причине выделения водорода в процессе реакции).

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Негашенная известь - CaO

CaO + H 2 O → Ca(OH) 2

Но в промышленности эти методы не нашли практического значения, конечно кроме получения гидроксида кальция Ca(OH) 2 . Получение гидроксида натрия и гидроксида калия связано с использованием электрического тока. При электролизе водного раствора хлорида натрия или калия на катоде выделяются водород, а на аноде - хлор , при этом в растворе, где происходит электролиз, накапливается щелочь !

KCl + 2H 2 O →2KOH + H 2 + Cl 2 (эта реакция проходит при пропускании электрического тока через раствор).

Нерастворимые основания осаждают щелочами из растворов соответствующих солей.

CuSO 4 + 2NaOH → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4

Свойства оснований

Щелочи устойчивы к нагреванию. Гидроксид натрия можно расплавить и расплав довести до кипения, при этом он разлагаться не будет. Щелочи легко вступают в реакцию с кислотами, в результате которого образуется соль и вода. Эта реакция ещё носит название - реакция нейтрализации

KOH + HCl → KCl + H 2 O

Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами, в результате которой образуется соль и вода.

2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O

Нерастворимые основания , в отличии от щелочей, термически не стойкие вещества. Некоторые из них, например, гидроксид меди , разлагаются при нагревании,

Cu(OH) 2 + CuO → H 2 O
другие - даже при комнатной температуре (например, гидроксид серебра - AgOH).

Нерастворимые основания взаимодействуют с кислотами, реакция происходит лишь в том случае, если соль, которая образуется при реакции, растворяется в воде.

Cu(OH) 2 + 2HCl → CuCl 2 + 2H 2 O

Растворение щелочного металла в воде с изменение цвета индикатора на ярко-красный

Щелочные металлы - такие металлы, которые при взаимодействии с водой образуют щелочь . К типичному представителю щелочных металлов относится натрий Na. Натрий легче воды, поэтому его химическая реакция с водой происходит на её поверхности. Активно растворяясь в воде, натрий вытесняет из неё водород, при этом образуя натриевую щелочь (или гидроксид натрия) - едкий натр NaOH. Реакция протекает следующим образом:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Подобным образом ведут себя все щелочные металлы. Если перед началом реакцией в воду добавить индикатор фенолфталеин, а затем опустить в воду кусочек натрия, то натрий будет скользить по воде, оставляя за собой ярко розовый след образовавшейся щелочи (щелочь окрашивает фенолфталеин в розовый цвет)

Гидроксид железа

Гидроксид железа является основанием. Железо, в зависимости от степени его окисления, образует два разных основания: гидроксид железа, где железо может иметь валентности (II) - Fe(OH) 2 и (III) - Fe(OH) 3 . Как и основания, образованные большинством металлов, оба основания железа не растворимы в воде.

Гидроксид железа (II) - белое студенистое вещество (осадок в растворе), которое обладает сильными восстановительными свойствами. К тому же, гидроксид железа (II) очень не стойкий. Если к раствору гидроксида железа (II) добавить немного щёлочи, то выпадет зелёный осадок, который достаточно быстро темнеет о превращается в бурый осадок железа (III).

Гидроксид железа (III) имеет амфотерные свойства, но кислотные свойства у него выражены значительно слабее. Получить гидроксид железа (III) можно в результате химической реакции обмена между солью железа и щёлочью. Например

Fe 2 (SO 4) 3 + 6 NaOH → 3 Na 2 SO 4 +2 Fe(OH) 3

Прежде чем отличать кислоты от щелочей, нужно разобраться с понятиями кислоты, щелочи и основания, после чего перейдем к так называемым индикаторам, с помощью которых можно легко различить эти вещества.

Что такое кислота?

Кислота - это химическое соединение. Обычно растворы кислот на вкус (тех, которые можно попробовать) - кислые, в качестве примера можно привести уксусную, яблочную, аскорбиновую и лимонную кислоты. В состав кислоты входят водород и кислород, а так же дополнительные элементы (или комплекс элементов), которые обычно и дают название кислоте - азотная, серная, угольная, этил-серная и т.п.

Кислота - это сложное вещество, в молекуле которого имеется один или несколько атомов водорода и кислотный остаток.

Особенности кислот

Характерными химическими свойствами кислоты являются:

• кислый вкус
• способность переводить синее растительное вещество— лакмус в красный цвет
• наличие в молекуле кислоты одного или нескольких атомов водорода, способных обмениваться на металл с образованием соли.

Свойства кислот определяются тем, что они способны заменять в своих молекулах атомы водорода на атомы металлов. Например:

Основные свойства кислот

Действие растворов кислот на индикаторы . Практически все кислоты (кроме кремниевой) хорошо растворимы в воде. Растворы кислот в воде изменяют окраску специальных веществ - индикаторов. Именно по окраске индикаторов определяют присутствие кислоты. Индикатор лакмус окрашивается растворами кислот в красный цвет, индикатор метиловый оранжевый - тоже в красный цвет.

Взаимодействие кислот с основаниями. Эта реакция, называется реакцией нейтрализации. Кислота реагируют с основанием с образованием соли, в которой всегда в неизменном виде обнаруживается кислотный остаток. Вторым продуктом реакции нейтрализации обязательно является вода.

Взаимодействие кислот с основными оксидами. Поскольку основные оксиды - ближайшие родственники оснований - с ними кислоты также вступают в реакции нейтрализации. Как и в случае реакций с основаниями, с основными оксидами кислоты образуют соль и воду. Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации. В реакции с основными оксидами кислоты образуют соль и воду. Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации.

Например, фосфорную кислоту используют для очистки железа от ржавчины (оксидов железа). Фосфорная кислота, убирая с поверхности металла его оксид, с самим железом реагирует очень медленно. Оксид железа превращается в растворимую соль FePO4, которую смывают водой вместе с остатками кислоты.

Взаимодействие кислот с металлами. Металл должен быть достаточно активным (реакционноспособным) по отношению к кислотам. Например, золото, серебро, медь, ртуть и некоторые другие металлы с выделением водорода с кислотами не реагируют. Такие металлы как натрий, кальций, цинк - напротив - реагируют очень активно с выделением газообразного водорода и большого количества тепла.

Что такое щелочь?

Щелочами называются растворимые в воде сильные основания. Если вещество содержит гидрокси-группы (ОН), которые могут отщепляться (подобно отдельному "атому") в реакциях с другими веществами, то такое вещество является основанием.

Основаниями называются вещества, в которых атомы металла связаны с гидрокси-группами.То есть, щёлочь - вещестово, состоящее из металла и группы OH (гидроксогруппы). Щёлочь нейтрализет кистолу с получением воды и соли.

Физические свойства: растворы щелочей в воде мылкие на ощупь, они разъедают кожу, ткани, бумагу - едкие щелочи (едкий натр NaOH, едкий калий КОН). На коже они вызывают долго незаживающие раны. Очень гигроскопичны.

Как отличить кислоту от щелочи?

Отличить кислоту от щелочи можно с помощью индикаторов. Сейчас существует достаточно много индикаторов — веществ, помогающих определить состав среды. Индикаторы изменяют цвет в зависимости от состава среды. Происходит это потому что в кислой и щелочной среде молекулы индикатора имеют разное строение.

Например индикатор фенолфталеин в кислой среде находится в виде недиссоциированных молекул, и раствор бесцветен, а в щелочной - в виде однозарядных анионов, и раствор имеет малиновый цвет. Лакмус в кислой среде приобретает красный цвет, а в щелочной — синий.

Чай это тоже индикатор. Наверное многие замечали, что если в крепкий черный чай положить лимон и даже капнуть несколько капель (добавить кислоту), то чай посветлеет. А если в нем растворить питьевую соду (щелочь) — потемнеет.
Цвет индикатора будет меняться в растворах кислоты и щелочи

Не зря есть расхожее выражение "лакмусовая бумажка". Для индикатора лакмуса даже придумали мнемоники, с помощью которых можно запомнить связь между цветом индикатора и определяемым веществом:

• Индикатор лакмус красный - кислоту укажет ясно
• Индикатор лакмус синий. Щёлочь здесь — не будь разиней!

Что же представляют собой кислоты, щелочи и основания с химической точки зрения? Читай внимательно и запоминай. Смотри не запутайся!

Что такое кислота?

Кислоты представляют собой молекулы, которые при растворении в воде высвобождают ион водорода. Ионы - это положительно и отрицательно заряженные частички, которые придают кислотам их свойства.

Давай рассмотрим этот процесс на примере соляной кислоты - HCI. Если соляную кислоту соединить с водой, она распадется на ион водорода (Н+) и ион хлора (CI). Так как в составе молекулы воды также есть водород, то при распаде соляной кислоты общее количество ионов водорода в растворе увеличится.

А что происходит со щелочами при попадании в воду? В воде щелочи высвобождают гидроксид-ионы. Например, гидроксид натрия (NaOH) - щелочь. При соединении с водой он распадается на ионы натрия (Na+) и гидроксид-ионы (ОН). Когда гидроксид-ионы встречаются с ионами водорода воды, общее количество ионов водорода в растворе сокращается.

Что такое основание?

Основание - это соединение, химически противоположное кислоте. В состав основания входят ионы металлов и связанные с ними гидроксид-ионы. Эти вещества способны присоединять ионы водорода (Н+) из кислоты. Когда основание смешивается с кислотой, оно полностью нейтрализует его свойства, а в результате реакции образуется соль.

Например, с точки зрения химии хорошо знакомая тебе зубная паста - это основание, которое нейтрализует кислоту, оставшуюся во рту после приема пищи.

ЗАПОМНИ! В связи с тем, что ионы существуют только в растворах, свои свойства кислоты проявляют также лишь в растворах.

Что такое щелочь?

Щелочи - это соединения, в состав которых входят ион металла и гидроксид-ион (ОН-). К щелочам химики относят гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Щелочи представляют собой вещества белого цвета, которые хорошо растворяются в воде. Более того, растворение всегда сопровождается очень активным выделением тепла. Щелочи вступают в реакцию с кислотами, образуя соль и воду.

Такая щелочь, как гидроксид натрия, используется для производства твердого мыла

Щелочи очень активны! Они способны поглощать из воздуха не только водяные пары, но и молекулы углекислого газа, сероводорода и т.д. Поэтому хранят щелочи в очень герметичной таре. Концентрированные щелочи разрушают стекло, а иногда даже фарфор. Если сравнивать щелочи с кислотами, то щелочи могут вызвать более сильные ожоги, так как они очень быстро проникают в ткань, и их практически невозможно смыть водой.

Почему одни жидкости - кислоты, а другие - щелочи? Оказывается, все дело в типе ионов. Если в жидкости больше концентрация ионов водорода, такая жидкость является кислотой, а если гидроксид-ионов, то щелочью.

Шкала pH используется для измерения кислотности или щелочности раствора от 0 до 14.

Если pH раствора находится в пределах 0-7, то такой раствор считается кислотным, при этом раствор с pH = 0 - самый кислый. Растворы с pH в пределах 7-14 являются щелочами, при этом раствор с pH = 14 считается самым едким и опасным.

Если pH раствора равен 7, то такой раствор является нейтральным, так как концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов. Пример нейтрального раствора - чистая вода.

Что такое показатель pH?

В переводе с латинского pH (potentia hydrogeny) озна­чает «сила водорода», т.е. активность ионов водоро­да в водном растворе.

Как химики определяют наличие воды в веществе?

Они берут бесцветный сульфат меди (CuSO 4) и добавляют его в вещество. Если воды нет, то по­рошок остается бесцветным, однако даже при минимальном количестве воды он становится синим.

Концентрированные кислоты и щелочи

Ядовитые жидкости находятся не только в школьных лабораториях, они и вокруг нас. Это различные средства бытовой химии (стиральные порошки и пятновыводители), цветочные удобрения и ядохимикаты, лаки и краски, клеи и растворители, бензин и дизельное топливо, аккумуляторные, тормозные и прочие технические жидкости, а на кухне - уксус и уксусная кислота.

Совершенно очевидно, что все вышеупомянутые вещества должны использоваться строго по назначению и в соответствии с определенными правилами, указанными на этикетке каждого средства. К сожалению, несоблюдение мер безопасности при работе с ядовитыми средствами может привести к серьезным проблемам со здоровьем: отравлению, различным повреждениям кожи и слизистых оболочек.

ВНИМАНИЕ! Обязательно запомни следующую информацию: кислоты с очень низким показателем pH (менее 2) и щелочи, pH которых выше 13, являются чрезвычайно опасными!

Ты уже успел убедиться в том, что вокруг нас - огромное количество кислот и щелочей. Молочные продукты, овощи и фрукты содержат лимонную, яблочную, щавелевую, уксусную, молочную, аскорбиновую и другие кислоты. Трудно поверить, но в косточках вишен и миндаля содержится (хоть и в минимальных количествах) такой сильный яд, как синильная кислота! Известно, что многие насекомые предпочитают защищаться разными кислотами. Никогда не задумывался, почему укусы обыкновенного крошечного муравья бывают такими болезненными? А все потому, что он вспрыскивает в ранку капельки муравьиной кислоты. Эту же кислоту выделяют и кое-какие виды гусениц, а тропические пауки и некоторые жуки защищаются от врагов при помощи уксусной и серной кислот.

ОСТОРОЖНО! Как правило, концентрированные кислоты и щелочи есть во всех школьных каби нетаххимии, и пользоваться ими можно только под руководством учителя.

Применение щелочей

Щелочи широко применяются в различных отраслях промышленности, медицине и быту. Например, каустическая сода используется для растворения жиров и входит в состав многих моющих средств, применяется при производстве целлюлозы, масел, дизельного топлива. Также щелочи используют для изготовления мыла, искусственных волокон, различных красителей и т.д.

Кислоты в почве

Оказывается, кислоты есть и в почвах, а способность почвы проявлять свойства кислот называется кислотностью. Этот показатель зависит от наличия в земле ионов водорода. От кислотности почвы зависят рост и развитие растений. Большинство из них предпочитает нейтральные или близкие к ним почвы. Однако есть ряд растений, которые отлично себя чувствуют именно на кислотных почвах, например рододендроны, гортензии, азалии. Некоторые сорта гортензии могут менять цвет бутонов в зависимости от условий выращивания и кислотности почвы. Ученые выяснили, что на цвет бутонов влияет наличие алюминия!

Большинство садовых почв характеризуется достаточным содержанием этого элемента. В кислой среде соединения алюминия превращаются в растворимые и становятся доступными для растений, поэтому и вырастают бутоны голубого цвета. В нейтральной или щелочной среде алюминий находится в виде нерастворимых соединений, поэтому он и не поступает в растения. В результате на таких почвах растут бутоны розового цвета.

Кислоты и щелочи в нашем организме

Для переваривания пищи организм использует желудочный сок, в состав которого входят соляная кислота и различные ферменты. Иногда, особенно после переедания, мы можем почувствовать боль в желудке. Чаще всего для снятия неприятных ощущений достаточно принять антацидный, или противокислотный, препарат, основное действие которого направлено на нейтрализацию соляной кислоты в желудке. Как правило, все антациды - щелочи, и именно они нейтрализуют повышенную активность кислот.

Щелочи – это едкие, твердые и легкорастворимые основания. Кислоты, как правило, кислые жидкости.

Что такое кислота и щелочь

Кислоты – сложные вещества, включающие в состав атомы водорода и кислотные остатки.
Щелочи – сложные вещества, в составе которых имеются гидроксильные группы и щелочные металлы.

Сравнение кислоты и щелочи

В чем разница между кислотой и щелочью? Щелочи и кислоты – антиподы. Кислоты создают кислую среду, а щелочи – щелочную. Они вступают в реакцию нейтрализации, в результате которой образуется вода, а pH среда из кислой и щелочной преобразуется в нейтральную.
Для кислот характерен кислый вкус, а для щелочей – мылкость. Кислоты, растворяясь в воде, образуют ионы водорода, которые определяют их свойства. Все кислоты обладают сходным поведением, вступая в химические реакции.
Щелочи при растворении образуют гидроксид-ионы, наделяющие их характерными свойствами. Щелочи притягивают из кислот ионы водорода. У щелочей есть характерные признаки, проявляющиеся в ходе химических реакций.
Силу щелочей и кислот определяют показателем pH. Растворы с pH меньше 7 – кислоты, а с pH больше 7 – щелочи. Щелочи и кислоты различают с помощью индикаторов – веществ, меняющих цвет при соприкосновении с ними. Например, лакмус синеет в щелочах и краснеет в кислотах.
Для большей достоверности опыта к щелочам приливают другой индикатор – бесцветный фенолфталеин. Он окрашивает щелочи в характерный малиновый цвет, а с кислотами остается в неизменном виде. Традиционно щелочи определяют именно фенолфталеином.
В домашних условиях кислоту и щелочь распознают, прибегая к простому опыту. К пищевой соде приливают жидкости и наблюдают за реакцией. Если реакция сопровождается бурным выделением пузырьков газа, значит, в склянке находится кислота. Щелочь же с содой, которая по своей природе та же щелочь, не вступает в реакцию.

TheDifference.ru определил, что отличие кислоты и щелочи заключается в следующем:

Кислоты и щелочи неспособны мирно сосуществовать даже одну секунду, находясь в соприкосновении. Перемешавшись, они мгновенно начинают бурное взаимодействие. Химическая реакция с ними сопровождается шипением и разогревом и длится до тех пор, пока эти ярые антагонисты не уничтожат друг друга.
Кислотам свойственно образовывать кислую среду, а щелочам – щелочную.
Химики отличают щелочь от кислоты по ее поведению с лакмусовой бумажкой или фенолфталеином.

Каждый сталкивался с таким понятием, как щелочь, но не каждый может точно сказать, что же это такое. Особенно это относится к тем, кто давно окончил школу и начал забывать уроки химии. Что же это за вещество? Какова формула щелочи в химии? Каковы ее свойства? Рассмотрим все эти вопросы в данной статье.

Определение и основная формула

Начнем с определения. Щелочью называется хорошо растворимое в воде вещество, гидроксид щелочного (1-ая группа, основная подгруппа в таблице Менделеев) или щелочноземельного (2-ая группа, основная подгруппа в таблице Менделеева) металла. Стоит заметить, что бериллий и магний, хотя и принадлежат к щелочным металлам, щелочей не образуют. Их гидроксиды относят к основаниям.

Щелочи - самые сильные основания, растворение которых в воде сопровождается тепловыделением. Примером этого служит бурная реакция с водой гидроксида натрия. Из всех щелочей наименее растворим в воде гидроксид кальция (известный также как гашеная известь), который в чистом виде представляет собой порошок белого цвета.

Из определения можно сделать вывод, что химическая формула щелочи - ROH, где R - щелочноземельный (кальций, стронций, радий, барий) или щелочной (натрий, калий, литий, цезий, франций, рубидий) металл. Приведем некоторые примеры щелочей: NaOH, KOH, CsOH, RbOH.

Реакции

Абсолютно все щелочи реагируют с кислотами. Реакция протекает так же, как кислоты и основания - с образованием соли и воды. Пример:

NaOH+HCl=NaCl+H 2 O

Приведенная реакция - соляная кислота + щелочь. Формулы реакций различных щелочей с кислотами:

КОН+HCl=KCl+H 2 O

NaOH+HNO 3 =NaNO 3 +H 2 O

Помимо кислот, щелочи реагируют также с кислотными оксидами (SO 2 , SO 3 , CO 2). Реакция проходит по тому же механизму, что и щелочи с кислотой - в результате взаимодействия образуется соль и вода.

Щелочи взаимодействуют и с амфотерными оксидами (ZnO, Al 2 O 3). При этом образуются нормальные или комплексные соли. Самая типичная из таких реакций оксид цинка + едкая щелочь. Формула такой реакции:

2NaOH+ZnO=Na 2 ZnO 2 +H 2 O

В показанной реакции образуется нормальная соль натрия Na 2 ZnO 2 и вода.

Реакции щелочей с амфотерными металлами протекают по тому же механизму. Приведем в качестве примера реакцию алюминий + щелочь. Формула реакции:

2KOH+2Al+6H 2 O=2K(Al(OH) 4)+3H 2

Это пример реакции с образованием комплексной соли.

Взаимодействие с индикаторами

Для определения pH исследуемого раствора используются специальные химические вещества - индикаторы, которые меняют свой цвет в зависимости от значения показателя водорода в среде. Самый распространенный индикатор, используемый в химических исследованиях, - лакмус. В щелочной среде он приобретет интенсивный синий цвет.

Другой доступный индикатор, фенолфталеин, в щелочной среде приобретает малиновый окрас. Однако в очень концентрированном растворе (показатель водорода близок к 14) фенолфталеин остается бесцветным, как и в нейтральной среде. Потому лакмус при работе с концентрированными щелочами использовать предпочтительнее.

Метиловый оранжевый индикатор в щелочной среде приобретает желтый окрас, при уменьшении pH среды цвет меняется от желтого до оранжевого и красного.

Физические свойства щелочей

Помимо этого, щелочи также хорошо растворяются в этаноле. Концентрированные и умеренные растворы имеют pH от 7.1 и выше. Растворы щелочей мыльные на ощупь. Концентрированные составы - довольно едкие химические соединения, контакт с которыми вызывает химические ожоги кожи, глаз, любых слизистых оболочек, поэтому работать с ними следует осторожно. Воздействие едкого вещества можно нейтрализовать раствором кислоты.

Щелочи могут находиться как в твердом, так и в жидком состоянии. Гидроксид натрия - самая распространенная щелочь (формула NaOH), которая в твердом состоянии представляет собой вещество белого света.

Гидроксид кальция при нормальных условиях - белый порошок. Гидроксиды радия и бария в твердом агрегатном состоянии - бесцветные кристаллы. Гидроксиды стронция и лития также бесцветны. Все твердые щелочи поглощают воду из воздуха. Гидроксид цезия - самая сильная щелочь (формула CsOH). Щелочные свойства металлов 1-ой группы основной подгруппы возрастают сверху вниз. Эти вещества нашли применение в химической промышленности. В основном их используют в щелочных аккумуляторах в качестве электролитов. Чаще всего применяют гидроксиды калия и натрия.

Химический ожог щелочью

При использовании неразбавленных щелочей всегда стоит помнить, что они являются едкими веществами, которые при попадании на открытые участки тела вызывают покраснение, зуд, жжение, отек, в тяжелых случаях образуются пузыри. При длительном контакте такого опасного состава со слизистой органов зрения возможно наступление слепоты.

При химическом ожоге щелочью необходимо промыть пораженное место водой и очень слабым раствором кислоты - лимонной или уксусной. Даже незначительное количество едкой щелочи может вызвать обширное поражение кожи и ожог слизистых, поэтому с такими веществами стоит обращаться аккуратно и держать подальше от детей.