Основные гидроксиды

Осно́вные гидрокси́ды — это сложные вещества, которые состоят из атомов металла или иона аммония и гидроксогруппы (—OH) и в водном растворе диссоциируют с образованием анионов ОН⁻ и катионов. Название основания обычно состоит из двух слов: слова «гидроксид» и названия металла в родительном падеже (или слова «аммония»). Хорошо растворимые в воде основания называются щелочами.

Получение

Гранулы гидроксида натрия

Гидроксид кальция

Гидроксид алюминия

Метагидроксид железа

• Взаимодействие сильноосновного оксида с водой позволяет получить сильное основание или щёлочь.

  $𝖢𝖺𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\stackrel{}{\to }𝖢𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}$

  Слабоосновные и амфотерные оксиды с водой не реагируют, поэтому соответствующие им гидроксиды таким способом получить нельзя.

• Гидроксиды малоактивных металлов получают при добавлении щелочи к растворам соответствующих солей. Так как растворимость слабоосновных гидроксидов в воде очень мала, гидроксид выпадает из раствора в виде студнеобразной массы.

  $𝖢𝗎𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\stackrel{}{\to }𝖢𝗎\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

• Также основание можно получить при взаимодействии щелочного или щелочноземельного металла с водой.

  $𝖢𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\stackrel{}{\to }𝖢𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

• Гидроксиды щелочных металлов в промышленности получают электролизом водных растворов солей:

  $\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\stackrel{e^{-}}{\to }\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

• Некоторые основания можно получить реакциями обмена:

  $𝖫{𝗂}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖡𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫𝗂𝖮𝖧\mathsf{+}𝖡𝖺𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\downarrow }$

• Основания металлов встречаются в природе в виде минералов, например: гидраргиллита Al(OH)Шаблон:Sub, брусита Mg(OH)Шаблон:Sub.

Классификация

Основания классифицируются по ряду признаков.

• По растворимости в воде.
  • Растворимые основания (щёлочи): гидроксид лития LiOH, гидроксид натрия NaOH, гидроксид калия KOH, гидроксид бария Ba(OH)₂, гидроксид стронция Sr(OH)₂, гидроксид цезия CsOH, гидроксид рубидия RbOH, гидроксид таллия TlOH, гидроксид кальция Ca(OH)2
  • Практически нерастворимые основания: Mg(OH)₂, , Zn(OH)₂, Cu(OH)₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₃, Be(OH)₂.
  • Другие основания: NH₃·H₂O

Деление на растворимые и нерастворимые основания практически полностью совпадает с делением на сильные и слабые основания, или гидроксиды металлов и переходных элементов. Исключение составляет гидроксид лития LiOH, хорошо растворимый в воде, но являющийся слабым основанием.

• По количеству гидроксильных групп в молекуле.
  • Однокислотные (гидроксид натрия NaOH)
  • Двукислотные (гидроксид меди(II) Cu(OH)₂)
  • Трехкислотные (гидроксид железа(III) Fe(OH)₃)
• По летучести.
  • Летучие: NH₃, CH₃-NH₂
  • Нелетучие: щёлочи, нерастворимые основания.
• По стабильности.
  • Стабильные: гидроксид натрия NaOH, гидроксид бария Ba(OH)₂
  • Нестабильные: гидроксид аммония NH₃·H₂O (гидрат аммиака).
• По степени электролитической диссоциации.
  • Сильные (α > 30 %): щёлочи.
  • Слабые (α < 3 %): нерастворимые основания.
• По наличию кислорода.
  • Кислородсодержащие: гидроксид калия KOH, гидроксид стронция Sr(OH)₂
  • Бескислородные: аммиак NH₃, амины.
• По типу соединения:
  • Неорганические основания: содержат одну или несколько групп -OH.
  • Органические основания: органические соединения, являющиеся акцепторами протонов: амины, амидины и другие соединения.

Номенклатура

По номенклатуре IUPAC неорганические соединения, содержащие группы -OH, называются гидроксидами. Примеры систематических названий гидроксидов:

• NaOH — гидроксид натрия
• TlOH — гидроксид таллия(I)
• Fe(OH)Шаблон:Sub — гидроксид железа(II)

Если в соединении есть оксидные и гидроксидные анионы одновременно, то в названиях используются числовые приставки:

• TiO(OH)Шаблон:Sub — дигидроксид-оксид титана
• MoO(OH)Шаблон:Sub — тригидроксид-оксид молибдена

Для соединений, содержащих группу O(OH), используют традиционные названия с приставкой мета-:

• AlO(OH) — метагидроксид алюминия
• CrO(OH) — метагидроксид хрома

Для оксидов, гидратированных неопределённым числом молекул воды, например TlШаблон:SubOШаблон:Sub•n HШаблон:SubO, недопустимо писать формулы типа Tl(OH)Шаблон:Sub. Называть такие соединениями гидроксидами также не рекомендуется. Примеры названий:

• TlШаблон:SubOШаблон:Sub•n HШаблон:SubO — полигидрат оксида таллия(III)
• MnOШаблон:Sub•n HШаблон:SubO — полигидрат оксида марганца(IV)

Особо следует именовать соединение NHШаблон:Sub•HШаблон:SubO, которое раньше записывали как NHШаблон:SubOH и которое в водных растворах проявляет свойства основания. Это и подобные соединения следует именовать как гидрат:

• NHШаблон:Sub•HШаблон:SubO — гидрат аммиака
• NШаблон:SubHШаблон:Sub•HШаблон:SubO — гидрат гидразина

Химические свойства

• В водных растворах основания диссоциируют, что изменяет ионное равновесие:

$𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{\rightleftarrows }𝖭{𝖺}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}𝖮{𝖧}^{\mathsf{-}}$

это изменение проявляется в цветах некоторых кислотно-основных индикаторов:

• лакмус становится синим,
• метилоранж — жёлтым,
• фенолфталеин приобретает цвет фуксии.

• При взаимодействии с кислотой происходит реакция нейтрализации и образуется соль и вода:

$𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\stackrel{}{\to }𝖭𝖺𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Примечание: реакция не идёт, если и кислота и основание слабые.

• При избытке кислоты или основания реакция нейтрализации идёт не до конца и образуются кислые или осно́вные соли, соответственно:

$𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{}{\to }𝖭𝖺{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathrm{𝟤}𝖢𝗎\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{}{\to }\mathsf{(}𝖢𝗎𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Амфотерные основания могут реагировать с щелочами с образованием гидроксокомплексов:

$𝖹𝗇\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖪𝖮𝖧\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{[}𝖹𝗇\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}$

• Основания реагируют с кислотными или амфотерными оксидами с образованием солей:

$\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{+}𝖲𝗂{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲𝗂{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{+}𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖠𝗅{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• Основания вступают в обменные реакции (реагируют с растворами солей):

$𝖡𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{+}𝖡𝖺𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\downarrow }$

• Слабые и нерастворимые основания при нагреве разлагаются на оксид и воду:

$𝖢𝗎\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{T}{\to }𝖢𝗎𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Некоторые основания (Cu(I), Ag, Au(I)) разлагаются уже при комнатной температуре.

• Основания щелочных металлов (кроме лития) при нагревании плавятся, расплавы являются электролитами.

См. также

• Кислота
• Соли
• Оксиды
• Гидроксиды
• Теории кислот и оснований

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга