Напишите структурные формулы
1)2,5-диметилгексен-1
2)2,4,4-триметилпентен-2
3)3-этилгексен-3

§8.4 Основания. Свойства и классификация оснований. Щелочи.

Если вещество содержит гидрокси-группы (ОН), которые могут отщепляться (подобно отдельному "атому") в реакциях с другими веществами, то такое вещество является основанием. Существует много оснований, которые состоят из атома какого-либо металла и присоединенных к нему гидрокси-групп. Например:

NaOH – гидроксид натрия,

KOH – гидроксид калия,

Ca(OH)2 – гидроксид кальция,

Fe(OH)3 – гидроксид железа (III),

Ba(OH)2 – гидроксид бария.

Гидрокси-группы одновалентны, поэтому формулу основания легко составить по валентности металла. К химическому символу металла надо приписать столько гидрокси-групп, какова валентность металла. Большинство оснований – ионные соединения.

Основаниями называются вещества, в которых атомы металла связаны с гидрокси-группами.

Существует также основание, в котором гидрокси-группа присоединена не к металлу, а к иону NH4+ (катиону аммония). Это основание называется гидроксидом аммония и имеет формулу NH4OH. Гидроксид аммония образуется в рекции присоединения воды к аммиаку, когда аммиак растворяют в воде:

NH3 + H2O = NH4OH (гидроксид аммония).

Основания бывают растворимыми и нерастворимыми. Растворимые основания называются щелочами. Растворы щелочей скользкие на ощупь ("мыльные") и довольно едкие. Они разъедают кожу, ткани, бумагу, очень опасны (как и кислоты) при попадании в глаза. Поэтому при работе со щелочами и кислотами необходимо пользоваться защитными очками.

Если раствор щелочи все-таки попал в лицо, необходимо промыть глаза большим количеством воды, а затем разбавленным раствором слабой кислоты (например, уксусной). Этот медицинской основан на уже известной нам реакции нейтрализации.

NaOH + уксусная кислота (разб.) = соль + вода

Лишь небольшую часть всех оснований называют щелочами. Это, например, KOH – гидроксид калия (едкое кали), NaOH – гидроксид натрия (едкий натр), LiOH – гидроксид лития, Ca(OH)2 – гидроксид кальция (его раствор называется известковой водой), Ba(OH)2 – гидроксид бария. Большинство других оснований в воде нерастворимы и щелочами их не называют.

Щелочами называются растворимые в воде сильные основания.

Рассмотрим еще раз типичные реакции нейтрализации между щелочью и кислотой при структурных формул:

Такая схема наглядно показывает различие между кислотами и основаниями: кислоты склонны отщеплять атомы водорода, а основания – гидрокси-группы. В реакцию нейтрализации с кислотами вступают любые основания, а не обязательно только щелочи.

Разные основания имеют разную отщеплять гидрокси-группы, поэтому их, подобно кислотам, подразделяют на сильные и слабые основания (таблица 8-5). Сильные основания в водных растворах склонны легко отдавать свои гидрокси-группы, а слабые – нет.

Таблица 8-5. Классификация оснований по силе.

Сильные основания

Слабые основания

NaOH гидроксид натрия (едкий натр)

KOH гидроксид калия (едкое кали)

LiOH гидроксид лития

Ba(OH)2 гидроксид бария

Ca(OH)2 гидроксид кальция (гашеная известь)

Mg(OH)2 гидроксид магния

Fe(OH)2 гидроксид железа (II)

Zn(OH)2 гидроксид цинка

NH4OH гидроксид аммония

Fe(OH)3 гидроксид железа (III)

и т.д. (большинство гидроксидов металлов)

** Не следует путать силу основания и его растворимость. Например, гидроксид кальция – сильное основание, хотя его растворимость в воде не велика. В данном случае сильным основанием (щелочью) мы называем ту часть гидроксида кальция, которая растворена в воде.

Сила основания важна в реакциях со слабыми кислотами. Слабое основание и слабая кислота реагируют лишь в незначительной степени. Напротив, сильное основание легче реагирует с любой кислотой независимо от её силы.

2 NH4OH

+

H2S

=

(NH4)2S

+

2 H2O

слабое основание

слабая кислота

реакция протекает лишь в незначительной степени (мало продуктов реакции)

2 NaOH

+

H2S

=

Na2S

+

2 H2O

сильное основание

слабая кислота

продуктов реакции больше

Действие щелочей на индикаторыПолучение и свойства гидроксида медиЕще одно важное химическое свойство оснований разлагаться при нагревании на воду и основной оксид.

Cu(OH)2 = CuO + H2O (при нагревании)

2 Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3 H2O (при нагревании)

Растворы щелочей окрашивают индикаторы: лакмус – в синий цвет, фенолфталеин – в малиновый цвет. Индикатор метиловый оранжевый (или метилоранж) в растворах щелочей имеет желтый цвет. Подробнее об индикаторах можно прочитать в следующем параграфе.

Правила подбора коэффициентов:

- если число атомов элемента в одной части схемы реакции четное, а в другой нечетное, то перед формулой с нечетным числом атомов надо поставить коэффициент 2, а затем уравнивать число всех атомов.

- расстановку коэффициентов следует начинать с наиболее сложного по составу вещества и делать это в следующей последовательности:

сначала надо уравнять число атомов металлов, затем – кислотных остатков (атомов неметаллов), затем атомов водорода, и последним – атомов кислорода.

- если число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, то коэффициенты определены верно.

- после этого стрелку между частями уравнения можно заменить знаком равенства.

- коэффициенты в уравнении химической реакции не должны иметь общих делителей.

Пример. Составим уравнение химической реакции между гидроксидом железа (III) и серной кислотой с образованием сульфата железа (III).

1. Составим схему реакции:

Fe(OH)3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O

2. Подберем коэффициенты к формулам веществ. Мы знаем, что надо начать с наиболее сложного вещества и последовательно уравнять во всей схеме сначала атомы металлов, потом кислотных остатков, затем водорода и в конце – кислорода. В нашей схеме наиболее сложное вещество - Fe2(SO4)3. В нем два атома железа, а в составе Fe(OH)3 – один атом железа. Значит, перед формулой Fe(OH)3 надо поставить коэффициент 2:

2Fe(OH)3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O

Теперь уравниваем число кислотных остатков SO4. В составе соли Fe2(SO4)3 – три кислотных остатка SO4. Значит, в левой части перед формулой H2SO4 ставим коэффициент 3:

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O.

Теперь уравниваем число атомов водорода. В левой части схемы в гидроксиде железа 2Fe(OH)3 – 6 атомов водорода (2

· 3), в серной кислоте 3H2SO4 – тоже 6 атомов водорода. Всего в левой части 12 атомов водорода. Значит, в правой части перед формулой воды H2O ставим коэффициент 6 – и теперь в правой части тоже 12 атомов водорода:

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O.

Осталось уравнять число атомов кислорода. Но делать это уже не надо, потому что в левой и правой частях схемы уже одинаковое число атомов кислорода – по 18 в каждой части. Это значит, что схема записана полностью, и мы можем стрелку заменить знаком равенства:

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O.