Химические свойства основании свете теории электрических веществ
Краткий ответ
Основание — это электролит, который при диссоциации в воде даёт в раствор только гидроксид-ионы OH⁻ (в качестве анионов). Поэтому все общие химические свойства оснований — это, по сути, свойства иона OH⁻:
- меняют окраску индикаторов;
- реагируют с кислотами (нейтрализация): $\ce{OH- + H+ -> H2O}$;
- реагируют с кислотными оксидами: $\ce{2OH- + CO2 -> CO3^2- + H2O}$;
- реагируют с растворами солей, если связывается OH⁻ (осадок, газ, слабый электролит): $\ce{Cu^2+ + 2OH- -> Cu(OH)2 v}$;
- растворяют амфотерные гидроксиды и некоторые металлы (Zn, Al);
- разлагаются при нагревании (это уже не ионный процесс).
Но какие именно из этих реакций пойдут, зависит от силы и растворимости основания.
Ключевые шаги рассуждения
Шаг 1. Записать диссоциацию.
Сильные растворимые основания (щёлочи) диссоциируют полностью:
$$\ce{NaOH -> Na+ + OH-},\qquad \ce{Ba(OH)2 -> Ba^2+ + 2OH-}$$
Слабые основания — обратимо и очень мало:
$$\ce{NH3*H2O <=> NH4+ + OH-}\quad(\text{слабая основа})$$
$$\ce{Fe(OH)3 <=> Fe^3+ + 3OH-}\quad(\text{практически не идёт})$$
Шаг 2. Найти «общий ион». У всех оснований это OH⁻. Значит, все типичные реакции — это реакции связывания OH⁻.
Шаг 3. Записать реакцию в ионном виде и убрать «зрителей».
$$\ce{NaOH + HCl -> NaCl + H2O}$$
$$\ce{Na+ + OH- + H+ + Cl- -> Na+ + Cl- + H2O}$$
$$\boxed{\ce{OH- + H+ -> H2O}}$$
Это и есть причина того, что теплота нейтрализации у всех сильных оснований с сильными кислотами одна и та же.
Шаг 4. Разделить основания на группы — от этого зависит набор свойств.
| Щёлочи (NaOH, KOH, Ba(OH)₂) | Нерастворимые (Cu(OH)₂, Fe(OH)₃) | |
|---|---|---|
| Индикатор | окраска меняется | практически нет (мало OH⁻) |
| Кислота | да | да |
| Кислотный оксид | да | нет |
| Раствор соли | да | нет |
| Амфотерные гидроксиды | да | нет |
Причина простая: чтобы реакция с солью или с Al/Zn пошла, нужна заметная концентрация OH⁻, а у нерастворимого гидроксида её нет.
Шаг 5. Учесть амфотерность. Амфотерные гидроксиды ($\ce{Zn(OH)2}$, $\ce{Al(OH)3}$) диссоциируют по двум направлениям, поэтому реагируют и с кислотами, и со щелочами:
$$\ce{Zn(OH)2 + 2OH- -> [Zn(OH)4]^2-}$$
Проверка результата
Проверим ионное уравнение по зарядам и атомам:
$$\ce{Cu^2+ + 2OH- -> Cu(OH)2 v}$$
- заряды: $+2 + 2\cdot(-1) = 0$ — справа нейтральная молекула ✔
- атомы: Cu — 1 и 1; O — 2 и 2; H — 2 и 2 ✔
И ещё одна проверка «на смысл»: если заменить NaOH на KOH, уравнение $\ce{OH- + H+ -> H2O}$ не изменится — значит, свойство действительно принадлежит иону OH⁻, а не конкретному металлу. Именно это и утверждает теория электролитической диссоциации.
Обсуждение
2 сообщенияКраткий конспект по теме для пересказа
Конспект для пересказа: «Химические свойства оснований в свете ТЭД»
1. Определение (по ТЭД). Основания — электролиты, которые при диссоциации в водном растворе образуют в качестве анионов только гидроксид-ионы OH⁻.
2. Главная мысль. Общие свойства оснований — это свойства иона OH⁻. Поэтому их записывают одним и тем же сокращённым ионным уравнением, независимо от металла.
3. Диссоциация.
- Щёлочи — сильно: $\ce{NaOH -> Na+ + OH-}$, $\ce{Ba(OH)2 -> Ba^2+ + 2OH-}$
- Слабые — обратимо: $\ce{NH3*H2O <=> NH4+ + OH-}$
- Нерастворимые — практически не диссоциируют: $\ce{Fe(OH)3}$ (мало OH⁻ — свойства слабые)
4. Химические свойства (с уравнениями).
| Свойство | Молекулярное | Ионное |
|---|---|---|
| Индикаторы | фенолфталеин — малиновый, лакмус — синий | — |
| С кислотой (нейтрализация) | $\ce{NaOH + HCl -> NaCl + H2O}$ | $\ce{OH- + H+ -> H2O}$ |
| С кислотным оксидом | $\ce{2NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O}$ | $\ce{2OH- + CO2 -> CO3^2- + H2O}$ |
| С раствором соли | $\ce{2NaOH + CuSO4 -> Cu(OH)2 v + Na2SO4}$ | $\ce{Cu^2+ + 2OH- -> Cu(OH)2 v}$ |
| С амфотерными | $\ce{Zn(OH)2 + 2NaOH -> Na2[Zn(OH)4]}$ | $\ce{Zn(OH)2 + 2OH- -> [Zn(OH)4]^2-}$ |
| Разложение при нагревании | $\ce{Cu(OH)2 -> CuO + H2O}$ | не ионная реакция |
5. От чего зависит набор свойств. От силы и растворимости основания: у нерастворимых гидроксидов мало OH⁻, поэтому нет реакций с кислотными оксидами и солями; с кислотами они всё же реагируют, так как OH⁻ связывается и равновесие смещается.
6. Амфотерные гидроксиды ($\ce{Zn(OH)2}$, $\ce{Al(OH)3}$) — особый случай: реагируют и с кислотами, и со щелочами.
7. Вывод. Знание теории электролитической диссоциации позволяет не запоминать отдельные реакции для каждого основания, а выводить их из одного общего «действующего начала» — иона OH⁻.
Проверка по зарядам: в $\ce{Cu^2+ + 2OH- -> Cu(OH)2 v}$: $+2 + 2(-1) = 0$ — верно.
