Основи (хімія)

Осно́ви — це складні речовини, утворені металічним елементом та гідроксидними групами (OH).

Основи за теорією Арреніуса
Гранули гідроксиду натрію.
Гідроксид кальцію.
Гідроксид алюмінію.
Метагідроксид заліза.

Згідно з теорією Арреніуса, основами називали електроліти, які у водному розчині дисоціюють з утворенням катіонів металу (або неметалічних катіонів, як NH4+) і аніонів лише одного типу — гідроксиду ОН–.

Наприклад:

  • NaOH = Na+ + OH-
  • NH4OH = NH4+ + OH-
  • Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH-

Основи Арреніуса можна розглядати як гідроксиди основних оксидів, тобто як продукти приєднання води до основних оксидів:

  • Na2O + H2O = 2NaOH
  • CaO + H2O = Ca(OH)2
  • BaO + H2O = Ba(OH)2

Основи Арреніуса, як і основні оксиди, при взаємодії з кислотами і ангідридами, а також з амфотерними оксидами утворюють солі, а між собою не взаємодіють.

Наприклад:

  • Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
  • Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2О
  • 2NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + H2O

Основні гідроксиди, або основи, зображають такою загальною формулою: Ме(ОН)x, де Ме — атом металу, або металоподібної групи (як NH4), а x — число гідроксидних груп, що дорівнює валентності металу (1,2 або 3). Наприклад: NaOH, Ba(OH)2, Fe(OH)3.

Номенклатура

Основи називають звичайно гідроксидами відповідних металів. Якщо метал має сталу валентність і утворює тільки один гідроксид, то його називають просто гідроксидом цього металу. Так, NaOH — гідроксид натрію, Ba(OH)2 — гідроксид барію. Якщо ж метал має змінну валентність і утворює кілька гідроксидів, то щоб розрізнити їх, у назвах перед словом гідроксид ставлять префікси з грецьких числівників, які показують кількість гідроксильних груп, що припадає на один атом металу. Наприклад: CuOH — моногідроксид міді, Cu(OH)2 — дигідроксид міді, Fe(OH)2 — дигідроксид заліза, Fe(OH)3 — тригідроксид заліза і т. д. Крім того, деякі групи основ і навіть окремі основи мають спеціальні назви. Так, розчинні у воді основи називають лугами. Гідроксид натрію NaOH називається їдким натром, гідроксид калію KOH — їдким калі, гідроксид кальцію Ca(OH)2 — гашеним вапном.

Властивості

Основи Арреніуса є твердими речовинами. Деякі з них, зокрема NaOH і KOH, у термічному відношенні досить стійкі: їх можна нагрівати до температури плавлення і навіть кипіння, і вони не розкладаються. Проте більшість основ нестійкі і при нагріванні легко розкладаються з утворенням оксидів і виділенням води.

Наприклад:

  • Ca(OH)2 = CaO + H2O
  • 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

Більшість основ Арреніуса нерозчинні у воді. Добре розчинними є тільки основи лужних і лужноземельних металів, тобто луги. Серед лугів практично найбільш вживаними є NaOH, KOH, Ca(OH)2 і Ba(OH)2. Водні розчини їдких лугів мають їдкий мильний смак. Вони легко руйнують рослинні і тваринні тканини. Через це їх називають ще їдкими лугами. Розчини їдких лугів мають здатність змінювати забарвлення індикаторів. Так, у лужному середовищі фіолетовий колір лакмусу змінюється на синій, помаранчевий колір метилоранжу — на ясно-жовтий, а безбарвний розчин фенолфталеїну стає фіолетовим. Лужні властивості розчинів основ обумовлюються наявністю в розчині гідроксильних іонів.

Хімічні властивості основ Арреніуса визначаються їх відношенням до кислот, ангідридів, амфотерних оксидів і солей. Найбільш характерною властивістю основ є їх здатність вступати в хімічні реакції з кислотами. Причому з кислотами взаємодіють як розчинні, так і нерозчинні основи.

Реакції взаємодії основ з кислотами називають реакціями нейтралізації. Суть реакцій нейтралізації полягає в тому, що кислотний водень кислоти і гідроксид основи утворюють воду, а катіони металу основи і кислотні залишки утворюють сіль:

  • Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O
  • Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O

Основи вступають у хімічні реакції також з ангідридами і амфотерними оксидами:

  • 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
  • 2KOH + SO2 = K2SO3 + H2O
  • 2KOH + PbO = K2PbO2 + H2O

Розчини їдких лугів взаємодіють і з розчинами солей, утворюючи нерозчинні основи:

  • CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl
  • Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 2Fe(OH)3 ↓ + 3Na2SO

Отримання

Основи Арреніуса можна добути різними способами.

  • Безпосереднім сполученням основних оксидів з водою.

Цим способом можна користуватися в тих випадках, коли основний оксид безпосередньо взаємодіє з водою. Наприклад:

    • Na2O + H2O = 2NaOH
    • CaO + H2O = Ca(OH)2
  • Взаємодією їдких лугів, з розчинами солей. Цим способом користуються в лабораторіях, коли відповідний оксид з водою безпосередньо не взаємодіє, а гідроксид нерозчинний.

Наприклад:

    • CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 ↓ + K2SO4
    • FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 ↓ + 3NaCl
  • Взаємодією найактивніших металів (K, Na, Ca, Ba) з водою.

Наприклад:

    • 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑
    • Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2 ↑
  • Для технічного одержання NaOH і KOH широко використовують спосіб електролізу водних розчинів NaCl і KCl.

Основа згідно з кислотно-основною теорією Бренстеда-Лоурі
Див. також Кислотно-основна теорія Бренстеда-Лоурі

Основа (основа Бренстеда) — це молекула або іон, які здатні приєднувати протони. Щоб могти приєднувати протон, основа повинна мати атом з вільною парою електронів (парою електронів, яка не входить до хімічного зв'язку). Тому основні властивості часто проявляють органічні сполуки, до яких входять Нітроген, Оксиген, Сульфур, Фосфор. І Найсильнішими основами вважають аніони.

Основа Льюїса
Див. також Кислотно-основна теорія Льюїса

Основою Льюїса називають будь-яку частинку (молекулу, атом, іон), яка може віддавати пару неподілених електронів.

Основи як каталізатори

Основи можуть використовуватися як нерозчинні гетерогенні каталізатори для хімічних реакцій. Наприклад, каталізаторами є оксид магнію, оксид кальцію, оксид барію, фторид натрію на оксиді алюмінію та деякі цеоліти. Багато перехідних металів входять до складу каталізаторів, і багато з них входять до складу основ. Каталізатори на базі основ використовуються для гідрогенізації, при міграції подвійних зв'язків, відновленні Меервейна-Пондорфа-Верлея, реакції Майкла та багатьох інших реакціях.

Див. також

Джерела
  • Ф. А. Деркач «Хімія» Л. 1968
  • Ю. О. Ластухін, С. А. Воронов. Органічна хімія. Підручник для вищих навчальних закладів. Видання четверте. — Львів: Центр Європи, 2009. — 868 с. (сторінка 164) ISBN 966-7022-19-6
  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.