Bases propriedades químicas métodos de obtenção. Bases (hidróxidos). Propriedades, obtenção, aplicação
Bases (hidróxidos)- substâncias complexas, cujas moléculas possuem um ou mais grupos hidroxila OH em sua composição. Na maioria das vezes, as bases consistem em um átomo de metal e um grupo OH. Por exemplo, NaOH é hidróxido de sódio, Ca (OH) 2 é hidróxido de cálcio, etc.
Existe uma base - hidróxido de amônio, na qual o grupo hidroxi está ligado não ao metal, mas ao íon NH 4 + (cátion amônio). O hidróxido de amônio é formado pela dissolução de amônia em água (reações de adição de água à amônia):
NH3 + H2O = NH4OH (hidróxido de amónio).
A valência do grupo hidroxila é 1. O número de grupos hidroxila na molécula de base depende da valência do metal e é igual a ela. Por exemplo, NaOH, LiOH, Al (OH) 3, Ca (OH) 2, Fe (OH) 3, etc.
Todos os motivos - sólidos que têm cores diferentes. Algumas bases são altamente solúveis em água (NaOH, KOH, etc.). No entanto, a maioria deles não se dissolve na água.
As bases solúveis em água são chamadas de álcalis. As soluções alcalinas são "ensaboadas", escorregadias ao toque e bastante cáusticas. Os álcalis incluem hidróxidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2, Sr(OH) 2, Ba(OH) 2, etc.). Os demais são insolúveis.
Bases insolúveis- são hidróxidos anfotéricos, que, ao interagirem com ácidos, atuam como bases e se comportam como ácidos com álcalis.
Bases diferentes diferem em sua capacidade de separar grupos hidroxi, então elas são divididas em bases fortes e fracas de acordo com a característica.
Bases fortes doam facilmente seus grupos hidroxila em soluções aquosas, mas bases fracas não.
Propriedades químicas das bases
As propriedades químicas das bases são caracterizadas por sua relação com ácidos, anidridos ácidos e sais.
1. Atuar em indicadores. Os indicadores mudam de cor dependendo da interação com diferentes produtos químicos. Em soluções neutras - eles têm uma cor, em soluções ácidas - outra. Ao interagir com as bases, elas mudam de cor: o indicador laranja de metila se transforma em amarelo, o indicador tornassol fica azul e a fenolftaleína torna-se fúcsia.
2. Reage com óxidos ácidos formação de sal e água:
2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.
3. Reaja com ácidos, formando sal e água. A reação da interação de uma base com um ácido é chamada de reação de neutralização, pois após sua conclusão o meio se torna neutro:
2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.
4. Reaja com sais formando um novo sal e base:
2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.
5. Capaz de se decompor em água e óxido básico quando aquecido:
Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.
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Antes de discutir as propriedades químicas de bases e hidróxidos anfotéricos, vamos definir claramente o que é?
1) Bases ou hidróxidos básicos incluem hidróxidos metálicos no estado de oxidação +1 ou +2, ou seja, cujas fórmulas são escritas como MeOH ou como Me(OH) 2 . No entanto, existem exceções. Assim, os hidróxidos Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2 não pertencem às bases.
2) Hidróxidos anfotéricos incluem hidróxidos metálicos no estado de oxidação +3, +4 e, como exceções, hidróxidos Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2. Hidróxidos metálicos no estado de oxidação +4, em USE atribuições não atendem, portanto não serão considerados.
Propriedades químicas das bases
Todas as bases são divididas em:
Lembre-se de que o berílio e o magnésio não são metais alcalino-terrosos.
Além de serem solúveis em água, os álcalis também se dissociam muito bem em soluções aquosas, enquanto as bases insolúveis apresentam baixo grau de dissociação.
Essa diferença de solubilidade e capacidade de dissociação entre álcalis e hidróxidos insolúveis leva, por sua vez, a diferenças notáveis em suas propriedades químicas. Assim, em particular, os álcalis são compostos quimicamente mais ativos e muitas vezes são capazes de entrar nas reações que as bases insolúveis não entram.
Reação de bases com ácidos
Os álcalis reagem com absolutamente todos os ácidos, mesmo os muito fracos e insolúveis. Por exemplo:
Bases insolúveis reagem com quase todos os ácidos solúveis, não reagem com ácido silícico insolúvel:
Deve-se notar que bases fortes e fracas com a fórmula geral da forma Me (OH) 2 podem formar sais básicos com falta de ácido, por exemplo:
Interação com óxidos ácidos
Os álcalis reagem com todos os óxidos ácidos para formar sais e muitas vezes água:
As bases insolúveis são capazes de reagir com todos os óxidos ácidos superiores correspondentes a ácidos estáveis, por exemplo, P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5, com a formação de sais médios1:
Bases insolúveis da forma Me (OH) 2 reagem na presença de água com dióxido de carbono exclusivamente com a formação de sais básicos. Por exemplo:
Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O
Com o dióxido de silício, devido à sua excepcional inércia, apenas as bases mais fortes, álcalis, reagem. Neste caso, os sais normais são formados. A reação não prossegue com bases insolúveis. Por exemplo:
Interação de bases com óxidos e hidróxidos anfotéricos
Todos os álcalis reagem com óxidos e hidróxidos anfotéricos. Se a reação for realizada pela fusão de um óxido ou hidróxido anfotérico com um álcali sólido, tal reação leva à formação de sais livres de hidrogênio:
Se forem usadas soluções aquosas de álcalis, os sais hidroxo complexos são formados:
No caso do alumínio, sob a ação de um excesso de álcali concentrado, em vez do sal de Na, forma-se o sal de Na 3:
A interação de bases com sais
Qualquer base reage com qualquer sal somente se duas condições forem atendidas simultaneamente:
1) solubilidade dos compostos de partida;
2) a presença de um precipitado ou gás entre os produtos da reação
Por exemplo:
Estabilidade térmica das bases
Todos os álcalis, exceto Ca(OH)2, são resistentes ao calor e fundem sem decomposição.
Todas as bases insolúveis, bem como o Ca (OH) 2 ligeiramente solúvel, se decompõem quando aquecidos. A maioria aquecer decomposição do hidróxido de cálcio - cerca de 1000 o C:
Os hidróxidos insolúveis têm muito mais Baixas temperaturas decomposição. Assim, por exemplo, o hidróxido de cobre (II) já se decompõe em temperaturas acima de 70 o C:
Propriedades químicas dos hidróxidos anfotéricos
Interação de hidróxidos anfotéricos com ácidos
Hidróxidos anfotéricos reagem com ácidos fortes:
Hidróxidos metálicos anfotéricos no estado de oxidação +3, i.e. tipo Me (OH) 3, não reagem com ácidos como H 2 S, H 2 SO 3 e H 2 CO 3 devido ao fato de que os sais que podem ser formados como resultado de tais reações estão sujeitos a hidrólise irreversível ao hidróxido anfotérico original e ácido correspondente:
Interação de hidróxidos anfotéricos com óxidos ácidos
Hidróxidos anfotéricos reagem com óxidos superiores, que correspondem a ácidos estáveis (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5):
Hidróxidos metálicos anfotéricos no estado de oxidação +3, i.e. tipo Me (OH) 3, não reage com óxidos ácidos SO 2 e CO 2.
Interação de hidróxidos anfotéricos com bases
Das bases, os hidróxidos anfotéricos reagem apenas com álcalis. Nesse caso, se for usada uma solução aquosa de álcali, os sais do complexo hidroxo são formados:
E quando hidróxidos anfotéricos são fundidos com álcalis sólidos, seus análogos anidros são obtidos:
Interação de hidróxidos anfotéricos com óxidos básicos
Hidróxidos anfotéricos reagem quando fundidos com óxidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos:
Decomposição térmica de hidróxidos anfotéricos
Todos os hidróxidos anfotéricos são insolúveis em água e, como quaisquer hidróxidos insolúveis, decompõem-se quando aquecidos ao óxido correspondente e à água.
Sabemos da escola que bases são compostos onde os átomos de metal estão ligados a um ou mais grupos hidroxo- KOH, Ca (OH) 2, etc. No entanto, o conceito de "base" é na verdade mais amplo, e existem duas teorias de base - próton (teoria de Brönsted-Lowry) e eletrônica (teoria de Lewis). consideraremos em um artigo separado, portanto, tomaremos a definição da teoria de Brönsted (doravante neste artigo - apenas as fundações de Brönsted): Bases (hidróxidos) são substâncias ou partículas capazes de aceitar (clivar) um próton de um ácido. De acordo com esta definição, as propriedades da base dependem das propriedades - por exemplo, água ou ácido acético comportam-se como bases na presença de ácidos mais fortes:
H 2 SO 4 + H 2 O ⇄ HSO 4 - + H 3 O + (cátion hidrônio)
H 2 SO 4 + CH 3 COOH ⇄ HSO 4 - + CH 3 COOH 2 +
Nomenclatura básica
Os nomes das bases são formados de forma muito simples - primeiro vem a palavra "hidróxido" e depois o nome do metal que está incluído no dado terreno. Se o metal tiver uma valência variável, isso se refletirá no nome.
KOH - hidróxido de potássio
Ca (OH) 2 - hidróxido de cálcio
Fe (OH) 2 - hidróxido de ferro (II)
Fe (OH) 3 - hidróxido de ferro (III)
Existe também a base NH 4 OH (hidróxido de amônio), onde o grupo hidroxo não está ligado ao metal, mas ao cátion amônio NH 4 +.
Classificação básica
As fundações podem ser classificadas de acordo com os seguintes critérios:
- De acordo com a solubilidade, as bases são divididas em solúveis - álcalis(NaOH, KOH) e bases insolúveis(Ca(OH)2, Al(OH)3).
- De acordo com a acidez (número de grupos hidroxo), as bases são divididas em ácido único(KOH, LiOH) e poliácido(Mg (OH2), Al (OH)3).
- De acordo com suas propriedades químicas, eles são divididos em a Principal(Ca(OH)2, NaOH) e anfotérico, ou seja, apresentando tanto propriedades básicas quanto ácidas (Al (OH) 3, Zn (OH) 2).
- Por força (de acordo com o grau de dissociação) existem:
a) Forte(α \u003d 100%) - todas as bases solúveis NaOH, LiOH, Ba (OH) 2, ligeiramente solúvel Ca (OH) 2.
b) fraco (α < 100 %) – все нерастворимые основания Cu(OH) 2 , Fe(OH) 3 и растворимое NH 4 OH.
A força das fundações
Para bases, pode-se quantificar sua força, ou seja, a capacidade de separar um próton de um ácido. Para fazer isso, use a constante de basicidade K b - a constante de equilíbrio para a reação entre uma base e um ácido, e a água atua como um ácido. Quanto maior o valor da constante de basicidade, maior a força da base e mais forte sua capacidade de separar um próton. Além disso, em vez da própria constante, o indicador da constante de basicidade pK b é frequentemente usado. Por exemplo, para amônia NH 3 temos:
Recibo
Interação do metal ativo com a água:
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2
Mg + 2H 2 O Mg (OH) 2 + H 2
Interação do básico com a água (somente para metais alcalinos e alcalino-terrosos):
Na 2 O + H 2 O → 2NaOH,
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2.
maneira industrial obter álcalis é a eletrólise de soluções salinas:
2NaCl + 4H 2 O 2NaOH + 2H 2 + CI 2
A interação de sais solúveis com álcalis e para bases insolúveis é a única maneira de obter:
Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 → 2NaOH + BaSO 4
MgSO 4 + 2NaOH → Mg (OH) 2 + Na 2 SO 4.
Propriedades físicas
Todas as bases são sólidas com cores diferentes. Insolúvel em água, exceto em álcalis.
Atenção! Os álcalis são substâncias muito cáusticas. Se entrar em contato com a pele, as soluções alcalinas causam queimaduras graves de longa cicatrização, se entrarem nos olhos, podem causar cegueira. Ao trabalhar com eles, observe as precauções de segurança e use por meios individuais proteção.
Aparência da fundação. Da esquerda para a direita: hidróxido de sódio, hidróxido de cálcio, metahidróxido de ferro
Propriedades quimicas
As propriedades químicas das bases do ponto de vista da teoria da dissociação eletrolítica se devem à presença em suas soluções de um excesso de íons hidróxido livre - OH -.
Mudando a cor dos indicadores:
fenolftaleína - framboesa
tornassol - azul
laranja de metila - amarelo
A fenolftaleína dá à solução alcalina uma cor carmesim.
Interação com ácidos para formar sal e água (reação de neutralização):
2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O,
solúvel
Mg(OH)2 + 2HCI → MgCl2 + 2H2O.
insolúvel
Interação com ácidos:
2KOH + SO 3 → K 2 SO 4 + H 2 O
Interação com anfotéricos e hidróxidos:
a) ao fundir:
2NaOH + AI 2 O 3 → 2NaAIO 2 + H 2 O,
NaOH + AI(OH) 3 → NaAIO 2 + 2H 2 O.
b) em solução:
2NaOH + AI 2 O 3 + 3H 2 O → 2Na,
NaOH + AI(OH)3 → Na.
Interação com algumas substâncias simples (metais anfotéricos, silício e outros):
2NaOH + Zn + 2H 2 O → Na 2 + H 2
2NaOH + Si + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2
Interação com sais solúveis com a formação de precipitação:
2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4,
Ba(OH)2 + K2SO4 → BaSO4 + 2KOH.
Bases pouco solúveis e insolúveis se decompõem quando aquecidas:
Ca(OH)2 → CaO + H2O,
Cu(OH) 2 → CuO + H 2 O.
Você sabia?
Moléculas orgânicas que se decompõem ao longo de milhões de anos na ausência de luz e oxigênio retêm apenas seu esqueleto de hidrocarbonetos. O petróleo bruto, por exemplo, é uma mistura de moléculas contendo apenas carbono e hidrogênio, enquanto o carvão contém vários outros elementos. Embora as moléculas presentes no carvão e no petróleo sejam marcadamente diferentes em sua estrutura química, elas têm característica comum: eles não contêm grupos funcionais!
Uma das classes de substâncias inorgânicas complexas são as bases. São compostos que incluem átomos de metal e um grupo hidroxila, que podem ser cindidos ao interagir com outras substâncias.
Estrutura
As bases podem conter um ou mais grupos hidroxo. Fórmula geral bases - Me (OH) x. O átomo de metal é sempre um, e o número de grupos hidroxila depende da valência do metal. Nesse caso, a valência do grupo OH é sempre I. Por exemplo, no composto NaOH, a valência do sódio é I, portanto, existe um grupo hidroxila. Na base de Mg (OH) 2, a valência do magnésio é II, Al (OH) 3, a valência do alumínio é III.
O número de grupos hidroxila pode variar em compostos com metais com valência variável. Por exemplo, Fe (OH) 2 e Fe (OH) 3. Nesses casos, a valência é indicada entre colchetes após o nome - hidróxido de ferro (II), hidróxido de ferro (III).
Propriedades físicas
A característica e a atividade da base dependem do metal. A maioria das bases são sólidas cor branca sem cheiro. No entanto, alguns metais conferem à substância uma cor característica. Por exemplo, CuOH é amarelo, Ni(OH) 2 é verde claro, Fe(OH) 3 é marrom-avermelhado.
Arroz. 1. Alcalis no estado sólido.
Tipos
As fundações são classificadas de acordo com dois critérios:
- pelo número de grupos OH- monoácido e multiácido;
- por solubilidade em água- álcalis (solúveis) e insolúveis.
Os álcalis são formados metais alcalinos- lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb) e césio (Cs). Além disso, os metais alcalino-terrosos - cálcio (Ca), estrôncio (Sr) e bário (Ba) estão entre os metais ativos que formam álcalis.
Esses elementos formam as seguintes bases:
- LiOH;
- NaOH;
- RbOH;
- CsOH;
- Ca(OH)2;
- Sr(OH)2;
- Ba(OH)2.
Todas as outras bases, por exemplo, Mg (OH) 2, Cu (OH) 2, Al (OH) 3, são insolúveis.
De outra forma, os álcalis são chamados de bases fortes e os insolúveis são chamados de bases fracas. Durante a dissociação eletrolítica, os álcalis cedem rapidamente um grupo hidroxila e reagem mais rapidamente com outras substâncias. Bases insolúveis ou fracas são menos ativas, porque não doe um grupo hidroxila.
Arroz. 2. Classificação das bases.
Um lugar especial na sistematização de substâncias inorgânicas é ocupado por hidróxidos anfotéricos. Eles interagem com ácidos e bases, ou seja, comportam-se como um álcali ou um ácido, dependendo das condições. Estes incluem Zn(OH) 2 , Al(OH) 3 , Pb(OH) 2 , Cr(OH) 3 , Be(OH) 2 e outras bases.
Recibo
Os terrenos ficam jeitos diferentes. O mais simples é a interação do metal com a água:
Ba + 2H 2 O → Ba (OH) 2 + H 2.
Os álcalis são obtidos como resultado da interação do óxido com a água:
Na2O + H2O → 2NaOH.
As bases insolúveis são obtidas como resultado da interação de álcalis com sais:
CuSO 4 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4 .
Propriedades quimicas
Principal Propriedades quimicas motivos estão descritos na tabela.
|
Reações |
O que é formado |
Exemplos |
|
Com ácidos |
Sal e água. As bases insolúveis só reagem com ácidos solúveis. |
Cu(OH) 2 ↓ + H 2 SO 4 → CuSO 4 + 2H 2 O |
|
Decomposição em alta temperatura |
óxido metálico e água |
2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O |
|
Com óxidos ácidos (álcalis reagem) |
NaOH + CO 2 → NaHCO 3 |
|
|
Com não-metais (alcalis entram) |
Sal e hidrogênio |
2NaOH + Si + H 2 O → Na 2 SiO 3 + H 2 |
|
Troca com sais |
hidróxido e sal |
Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 → 2NaOH + BaSO 4 ↓ |
|
Alcalinos com alguns metais |
Sal complexo e hidrogênio |
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 |
Com a ajuda do indicador, é realizado um teste para determinar a classe da base. Ao interagir com uma base, o tornassol fica azul, a fenolftaleína fica carmesim e o laranja de metila fica amarelo.
Arroz. 3. A reação dos indicadores aos fundamentos.
O que aprendemos?
Na aula de química do 8º ano, aprendemos sobre as características, classificação e interação das bases com outras substâncias. As bases são substâncias complexas que consistem em um metal e um grupo hidroxila OH. Eles são divididos em solúveis ou alcalinos e insolúveis. Os álcalis são bases mais agressivas que reagem rapidamente com outras substâncias. As bases são obtidas pela reação de um metal ou óxido de metal com água, bem como pela reação de um sal e um álcali. As bases reagem com ácidos, óxidos, sais, metais e não metais e se decompõem em altas temperaturas.
Questionário do tópico
Avaliação do relatório
Classificação média: 4.5. Total de avaliações recebidas: 135.
Metal e grupo hidroxila (OH). Por exemplo, o hidróxido de sódio é NaOH, hidróxido de cálcio - Ca(Oh) 2 , hidróxido de bário - BA(Oh) 2 etc
Obtenção de hidróxidos.
1. Reação de troca:
CaSO 4 + 2NaOH \u003d Ca (OH) 2 + Na 2 SO 4,
2. Eletrólise de soluções aquosas de sais:
2KCl + 2H 2 O \u003d 2KOH + H 2 + Cl 2,
3. Interação de metais alcalinos e alcalino-terrosos ou seus óxidos com água:
K + 2H 2 O = 2 KOH + H 2 ,
Propriedades químicas dos hidróxidos.
1. Os hidróxidos são de natureza alcalina.
2. Hidróxidos dissolvem-se em água (álcalis) e são insolúveis. Por exemplo, KOH- dissolve-se em água Ca(Oh) 2 - ligeiramente solúvel, tem uma solução branca. Metais do 1º grupo da tabela periódica D.I. Mendeleev dá bases solúveis (hidróxidos).
3. Os hidróxidos se decompõem quando aquecidos:
Cu(Oh) 2 = CuO + H 2 O.
4. Os álcalis reagem com óxidos ácidos e anfotéricos:
2KOH + CO 2 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O.
5. Os álcalis podem reagir com alguns não metais quando várias temperaturas diferente:
NaOH + Cl 2 = NaCl + NaOCl + H 2 O(resfriado),
NaOH + 3 Cl 2 = 5 NaCl + NaClO 3 + 3 H 2 O(aquecer).
6. Interaja com ácidos:
KOH + HNO3 = CONHECIMENTO 3 + H 2 O.