De belangrijkste fundamenten. Zuren en basen

Basen (hydroxiden)- complexe stoffen waarvan de moleculen een of meer OH-hydroxylgroepen in hun samenstelling hebben. Meestal bestaan ​​basen uit een metaalatoom en een OH-groep. NaOH is bijvoorbeeld natriumhydroxide, Ca (OH) 2 is calciumhydroxide, enz.

Er is een base - ammoniumhydroxide, waarbij de hydroxygroep niet aan het metaal is bevestigd, maar aan het NH4+-ion (ammoniumkation). Ammoniumhydroxide wordt gevormd door ammoniak op te lossen in water (reacties van toevoeging van water aan ammoniak):

NH3 + H20 = NH40H (ammoniumhydroxide).

De valentie van de hydroxylgroep is 1. Het aantal hydroxylgroepen in het basismolecuul hangt af van de valentie van het metaal en is daaraan gelijk. Bijvoorbeeld NaOH, LiOH, Al (OH) 3, Ca (OH) 2, Fe (OH) 3, enz.

Alle gronden - vaste stoffen die verschillende kleuren hebben. Sommige basen zijn zeer goed oplosbaar in water (NaOH, KOH, enz.). De meeste lossen echter niet op in water.

In water oplosbare basen worden alkaliën genoemd. Alkali-oplossingen zijn "zeepachtig", glibberig bij aanraking en behoorlijk bijtend. Alkaliën omvatten hydroxiden van alkali- en aardalkalimetalen (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2, Sr(OH) 2, Ba(OH) 2, enz.). De rest is onoplosbaar.

Onoplosbare basen- dit zijn amfotere hydroxiden, die bij interactie met zuren als basen werken en zich als zuren met alkali gedragen.

Verschillende bases zijn verschillend ander vermogen splitsen hydroxygroepen af, zodat ze worden verdeeld in sterke en zwakke basen.

Sterke basen doneren gemakkelijk hun hydroxylgroepen in waterige oplossingen, maar zwakke basen niet.

Chemische eigenschappen gronden

De chemische eigenschappen van basen worden gekenmerkt door hun relatie tot zuren, zuuranhydriden en zouten.

1. Handelen op indicatoren. Indicatoren veranderen van kleur afhankelijk van de interactie met verschillende Chemicaliën. In neutrale oplossingen - ze hebben één kleur, in zure oplossingen - een andere. Bij interactie met basen veranderen ze van kleur: de methyloranje-indicator verandert in geel, lakmoesindicator - in blauwe kleur en fenolftaleïne wordt fuchsia.

2. interactie met zuuroxiden van vorming van zout en water:

2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.

3. Reageer met zuren, zout en water vormen. De reactie van de interactie van een base met een zuur wordt een neutralisatiereactie genoemd, omdat het medium na voltooiing neutraal wordt:

2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

4. Reageren met zouten het vormen van een nieuw zout en base:

2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.

5. In staat om te ontleden in water en basisch oxide bij verhitting:

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.

Heb je nog vragen? Meer weten over stichtingen?
Om de hulp van een tutor te krijgen - registreer je.
De eerste les is gratis!

site, bij volledige of gedeeltelijke kopie van het materiaal, is een link naar de bron vereist.

Alkalimetaalhydroxiden - onder normale omstandigheden zijn het vaste witte kristallijne stoffen, hygroscopisch, zeepachtig om aan te raken, zeer oplosbaar in water (hun oplossing is een exotherm proces), smeltbaar. Hydroxiden van aardalkalimetalen Ca (OH) 2, Sr (OH) 2, Ba (OH) 2) zijn witte poederachtige stoffen, veel minder oplosbaar in water in vergelijking met alkalimetaalhydroxiden. In water onoplosbare basen vormen zich gewoonlijk als gelachtige precipitaten die bij opslag ontleden. Cu (OH) 2 is bijvoorbeeld een blauw gelatineus neerslag.

3.1.4 Chemische eigenschappen van basen.

De eigenschappen van basen zijn te wijten aan de aanwezigheid van OH-ionen. Er zijn verschillen in de eigenschappen van alkaliën en in water onoplosbare basen, maar de gemeenschappelijke eigenschap is de reactie van interactie met zuren. De chemische eigenschappen van de basen zijn weergegeven in tabel 6.

Tabel 6 - Chemische eigenschappen van basen

alkaliën	Onoplosbare basen
Alle basen reageren met zuren ( neutralisatie-reactie)
2NaOH + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O	Cr(OH) 2 + 2HC1 = CrC1 2 + 2H 2 O
Basen reageren met zure oxiden met de vorming van zout en water: 6KOH + P 2 O 5 \u003d 2K 3 RO 4 + 3H 2 O
alkaliën reageren met zoutoplossingen als een van de reactieproducten precipiteert uit(d.w.z. als zich een onoplosbare verbinding vormt): CuSO 4 + 2KOH \u003d Cu (OH) 2  + K 2 SO 4 Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = 2NaOH + BaSO 4 	In water onoplosbare basen en amfotere hydroxiden ontleden bij verhitting tot het overeenkomstige oxide en water: Mn (OH) 2  MnO + H 2 O Cu (OH) 2  CuO + H 2 O
Alkaliën kunnen worden gedetecteerd met een indicator. In een alkalische omgeving: lakmoes - blauw, fenolftaleïne - framboos, methyloranje - geel

3.1.5 Essentiële fundamenten.

NaOH- bijtende soda, bijtende soda. Smeltbaar (t pl = 320 °C) witte hygroscopische kristallen, zeer goed oplosbaar in water. De oplossing voelt zeepachtig aan en is een gevaarlijke bijtende vloeistof. NaOH is een van de belangrijkste producten van de chemische industrie. Het is in grote hoeveelheden nodig voor de zuivering van aardolieproducten, het wordt veel gebruikt in zeep-, papier-, textiel- en andere industrieën, evenals voor de productie van kunstmatige vezels.

KOH- bijtende kali. Witte hygroscopische kristallen, zeer goed oplosbaar in water. De oplossing voelt zeepachtig aan en is een gevaarlijke bijtende vloeistof. De eigenschappen van KOH zijn vergelijkbaar met die van NaOH, maar kaliumhydroxide wordt veel minder vaak gebruikt vanwege de hogere kosten.

Ca(OH) 2 - gebluste kalk. Witte kristallen, slecht oplosbaar in water. De oplossing wordt "kalkwater" genoemd, de suspensie wordt "kalkmelk" genoemd. Kalkwater wordt gebruikt om kooldioxide te herkennen, het wordt troebel als er CO 2 doorheen gaat. Gehydrateerde kalk wordt veel gebruikt in de bouw als basis voor de vervaardiging van bindmiddelen.

Na het lezen van het artikel kun je stoffen scheiden in zouten, zuren en basen. Het artikel beschrijft wat de pH van een oplossing is, wat gemeenschappelijke eigenschappen zuren en basen hebben.

Net als metalen en niet-metalen zijn zuren en basen de scheiding van stoffen volgens vergelijkbare eigenschappen. De eerste theorie van zuren en basen was van de Zweedse wetenschapper Arrhenius. Een Arrhenius-zuur is een klasse van stoffen die in reactie met water dissociëren (ontleden), waarbij een waterstofkation H+ wordt gevormd. Arrhenius-basen in waterige oplossing vormen OH-anionen. De volgende theorie werd in 1923 voorgesteld door de wetenschappers Brönsted en Lowry. De Bronsted-Lowry-theorie definieert zuren als stoffen die in staat zijn een proton af te staan ​​in een reactie (een waterstofkation wordt in reacties een proton genoemd). Basen zijn respectievelijk stoffen die een proton in een reactie kunnen opnemen. De huidige theorie is de Lewis-theorie. Lewis-theorie definieert zuren als moleculen of ionen die elektronenparen kunnen accepteren, waardoor Lewis-adducten worden gevormd (een adduct is een verbinding die wordt gevormd door twee reactanten te combineren zonder bijproducten te vormen).

IN anorganische scheikunde met zuur bedoelen ze in de regel Bronsted-Lowry-zuur, dat wil zeggen stoffen die een proton kunnen afstaan. Als ze de definitie van een Lewis-zuur bedoelen, dan wordt zo'n zuur in de tekst een Lewis-zuur genoemd. Deze regels gelden voor zuren en basen.

dissociatie

Dissociatie is het proces van desintegratie van een stof in ionen in oplossingen of smelten. De dissociatie van zoutzuur is bijvoorbeeld de afbraak van HCl in H+ en Cl-.

Eigenschappen van zuren en basen

Basen hebben de neiging om zeepachtig aan te voelen, terwijl zuren de neiging hebben om zuur te smaken.

Wanneer een base met veel kationen reageert, wordt een neerslag gevormd. Wanneer een zuur reageert met anionen, komt er meestal gas vrij.

Veelgebruikte zuren:
H 2 O, H 3 O +, CH 3 CO 2 H, H 2 SO 4, HSO 4 -, HCl, CH 3 OH, NH 3

Veelgebruikte basen:
OH - , H 2 O, CH 3 CO 2 - , HSO 4 - , SO 4 2 - , Cl -

Sterke en zwakke zuren en basen

sterke zuren

Zulke zuren die volledig dissociëren in water en waterstofkationen H+ en anionen produceren. Voorbeeld sterk zuur - zoutzuur HCL:

HCl (oplossing) + H 2 O (l) → H 3 O + (oplossing) + Cl - (oplossing)

Voorbeelden van sterke zuren: HCl, HBr, HF, HNO 3 , H 2 SO 4 , HClO 4

Lijst van sterke zuren

• HCl - zoutzuur
• HBr - waterstofbromide
• HI - waterstofjodide
• HNO3- Salpeterzuur
• HClO 4 - perchloorzuur
• H 2 SO 4 - zwavelzuur

Zwakke zuren

Slechts gedeeltelijk oplossen in water, bijvoorbeeld HF:

HF (oplossing) + H2O (l) → H3O + (oplossing) + F - (oplossing) - in een dergelijke reactie dissociëert meer dan 90% van het zuur niet:
= < 0,01M для вещества 0,1М

Sterke en zwakke zuren kunnen worden onderscheiden door de geleidbaarheid van oplossingen te meten: de geleidbaarheid is afhankelijk van het aantal ionen, hoe sterker het zuur, hoe meer gedissocieerd het is, dus hoe sterker het zuur, hoe hoger de geleidbaarheid.

Lijst van zwakke zuren

• HF fluorwaterstof
• H 3 PO 4 fosfor
• H 2 SO 3 zwavelhoudend
• H 2 S waterstofsulfide
• H 2 CO 3 kolen
• H 2 SiO 3 silicium

Sterke basis

Sterke basen dissociëren volledig in water:

NaOH (oplossing) + H 2 O ↔ NH 4

Sterke basen omvatten hydroxiden van metalen van de eerste (alkalin, alkalimetalen) en de tweede (alkalische terrenen, aardalkalimetalen) groep.

Lijst met sterke bases

• NaOH natriumhydroxide (natronloog)
• KOH kaliumhydroxide (kaliloog)
• LiOH-lithiumhydroxide
• Ba (OH) 2 bariumhydroxide
• Ca(OH)2 calciumhydroxide (gebluste kalk)

Zwakke basen

IN omkeerbare reactie in aanwezigheid van water vormen OH - ionen:

NH 3 (oplossing) + H 2 O ↔ NH + 4 (oplossing) + OH - (oplossing)

De meeste zwakke basen zijn anionen:

F - (oplossing) + H 2 O ↔ HF (oplossing) + OH - (oplossing)

Lijst met zwakke basen

• Mg(OH)2 magnesiumhydroxide
• Fe (OH) 2 ijzer (II) hydroxide
• Zn(OH)2 zinkhydroxide
• NH 4 OH ammoniumhydroxide
• Fe (OH) 3 ijzer (III) hydroxide

Reacties van zuren en basen

Sterk zuur en sterke base

Zo'n reactie wordt neutralisatie genoemd: wanneer de hoeveelheid reagentia voldoende is om het zuur en de base volledig te dissociëren, zal de resulterende oplossing neutraal zijn.

Voorbeeld:
H 3 O + + OH - ↔ 2H 2 O

Zwakke base en zwak zuur

Algemene vorm reacties:
Zwakke base (oplossing) + H 2 O ↔ Zwak zuur (oplossing) + OH - (oplossing)

Sterke base en zwak zuur

De base dissocieert volledig, het zuur dissocieert gedeeltelijk, de resulterende oplossing heeft zwakke base-eigenschappen:

HX (oplossing) + OH - (oplossing) ↔ H 2 O + X - (oplossing)

Sterk zuur en zwakke base

Het zuur dissocieert volledig, de base niet volledig:

Waterdissociatie

Dissociatie is de afbraak van een stof in de samenstellende moleculen. De eigenschappen van een zuur of base zijn afhankelijk van het evenwicht dat in water aanwezig is:

H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + (oplossing) + OH - (oplossing)
Kc = / 2
De evenwichtsconstante van water op t=25°: K c = 1.83⋅10 -6 , ook vindt de volgende gelijkheid plaats: = 10 -14 , wat de dissociatieconstante van water wordt genoemd. Voor puur water= = 10 -7 , vandaar -lg = 7,0.

Deze waarde (-lg) wordt pH genoemd - het potentieel van waterstof. Als pH< 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH >7, dan heeft de stof basiseigenschappen.

Methoden voor het bepalen van de pH

instrumentele methode

Speciaal apparaat Een pH-meter is een apparaat dat de concentratie van protonen in een oplossing omzet in een elektrisch signaal.

Indicatoren

Een stof die van kleur verandert in een bepaald bereik van pH-waarden, afhankelijk van de zuurgraad van de oplossing, met behulp van verschillende indicatoren, kunt u een redelijk nauwkeurig resultaat bereiken.

Zout

Zout is Ionische verbinding gevormd door een ander kation dan H+ en een ander anion dan O2-. In een zwakke waterige oplossing dissociëren zouten volledig.

Om de zuur-base-eigenschappen van een zoutoplossing te bepalen, is het noodzakelijk om te bepalen welke ionen in de oplossing aanwezig zijn en hun eigenschappen te overwegen: neutrale ionen gevormd uit sterke zuren en basen hebben geen invloed op de pH: er komen geen H + noch OH - ionen vrij in water. Bijvoorbeeld Cl - , NO - 3 , SO 2 - 4 , Li + , Na + , K + .

Anionen gevormd uit zwakke zuren vertonen alkalische eigenschappen (F - , CH 3 COO - , CO 2- 3), kationen met alkalische eigenschappen bestaan ​​niet.

Alle kationen, behalve metalen van de eerste en tweede groep, hebben zure eigenschappen.

buffer oplossing

Oplossingen die hun pH behouden wanneer een kleine hoeveelheid van een sterk zuur of sterke base wordt toegevoegd, bestaan ​​over het algemeen uit:

• Een mengsel van een zwak zuur, het overeenkomstige zout en een zwakke base
• Zwakke base, corresponderend zout en sterk zuur

Om een ​​bufferoplossing met een bepaalde zuurgraad te bereiden, is het noodzakelijk om een ​​zwak zuur of een zwakke base te mengen met het overeenkomstige zout, rekening houdend met:

• pH-bereik waarin de bufferoplossing effectief zal zijn
• De capaciteit van een oplossing is de hoeveelheid sterk zuur of sterke base die kan worden toegevoegd zonder de pH van de oplossing te beïnvloeden.
• Er mogen geen ongewenste reacties optreden die de samenstelling van de oplossing kunnen veranderen

Test:

Basen zijn complexe verbindingen die twee belangrijke structurele componenten bevatten:

1. Hydroxo-groep (een of meer). Vandaar dat de tweede naam van deze stoffen trouwens "hydroxiden" is.
2. Metaalatoom of ammoniumion (NH4+).

De naam van de base komt van de combinatie van de namen van beide componenten: bijvoorbeeld calciumhydroxide, koperhydroxide, zilverhydroxide, enz.

De enige uitzondering op algemene regel basevorming moet worden overwogen wanneer de hydroxogroep niet aan het metaal is gehecht, maar aan het ammoniumkation (NH4+). Deze stof ontstaat wanneer ammoniak oplost in water.

Als we het hebben over de eigenschappen van basen, moet onmiddellijk worden opgemerkt dat de valentie van de hydroxogroep gelijk is aan één, respectievelijk, het aantal van deze groepen in het molecuul zal direct afhangen van welke valentie de metalen die in de reactie komen hebben. Voorbeelden zijn in dit geval de formules van stoffen als NaOH, Al(OH)3, Ca(OH)2.

De chemische eigenschappen van basen komen tot uiting in hun reacties met zuren, zouten en andere basen, evenals in hun werking op indicatoren. In het bijzonder kunnen alkaliën worden bepaald door een bepaalde indicator aan hun oplossing bloot te stellen. In dit geval zal het merkbaar van kleur veranderen: het wordt bijvoorbeeld blauw van wit en fenolftaleïne wordt karmozijnrood.

De chemische eigenschappen van basen, die tot uiting komen in hun interactie met zuren, leiden tot de beroemde neutralisatiereacties. De essentie van een dergelijke reactie is dat de metaalatomen, die het zuurresidu verbinden, een zout vormen, en de hydroxogroep en het waterstofion, wanneer gecombineerd, in water veranderen. Deze reactie wordt een neutralisatiereactie genoemd omdat er geen alkali of zuur achter blijft.

De karakteristieke chemische eigenschappen van basen komen ook tot uiting in hun reactie met zouten. Opgemerkt moet worden dat alleen alkaliën reageren met oplosbare zouten. De structurele kenmerken van deze stoffen leiden ertoe dat als gevolg van de reactie een nieuw zout en een nieuwe, meestal onoplosbare, base worden gevormd.

Ten slotte manifesteren de chemische eigenschappen van de basen zich perfect tijdens het thermische effect erop - verwarming. Hier moet bij het uitvoeren van bepaalde experimenten rekening worden gehouden met het feit dat bijna alle basen, met uitzondering van alkaliën, zich extreem onstabiel gedragen bij verwarming. De overgrote meerderheid van hen ontleedt bijna onmiddellijk in het overeenkomstige oxide en water. En als we de basen van metalen als zilver en kwik nemen, kunnen ze onder normale omstandigheden niet worden verkregen, omdat ze al bij kamertemperatuur beginnen te ontleden.

Voordat we de chemische eigenschappen van basen en amfotere hydroxiden bespreken, laten we eerst duidelijk definiëren wat het is?

1) Basen of basische hydroxiden omvatten metaalhydroxiden in de oxidatietoestand +1 of +2, d.w.z. waarvan de formules ofwel als MeOH ofwel als Me(OH)2 worden geschreven. Er zijn echter uitzonderingen. Dus de hydroxiden Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2 behoren niet tot de basen.

2) Amfotere hydroxiden omvatten metaalhydroxiden in de oxidatietoestand +3, +4 en, als uitzonderingen, hydroxiden Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2. Metaalhydroxiden in oxidatietoestand +4, in GEBRUIK opdrachten voldoen niet, worden daarom niet in behandeling genomen.

Chemische eigenschappen van basen

Alle bases zijn onderverdeeld in:

Bedenk dat beryllium en magnesium geen aardalkalimetalen zijn.

Naast oplosbaarheid in water dissociëren alkaliën ook zeer goed in waterige oplossingen, terwijl onoplosbare basen een lage dissociatiegraad hebben.

Dit verschil in oplosbaarheid en vermogen om te dissociëren tussen alkaliën en onoplosbare hydroxiden leidt op zijn beurt tot merkbare verschillen in hun chemische eigenschappen. Dus in het bijzonder alkaliën zijn meer chemisch actieve verbindingen en zijn vaak in staat om die reacties aan te gaan die onoplosbare basen niet aangaan.

Reactie van basen met zuren

Alkaliën reageren met absoluut alle zuren, zelfs zeer zwakke en onoplosbare. Bijvoorbeeld:

Onoplosbare basen reageren met bijna alle oplosbare zuren, reageren niet met onoplosbaar kiezelzuur:

Opgemerkt moet worden dat zowel sterke als zwakke basen met de algemene formule van de vorm Me (OH) 2 basische zouten kunnen vormen met een gebrek aan zuur, bijvoorbeeld:

Interactie met zuuroxiden

Alkaliën reageren met alle zure oxiden om zouten en vaak water te vormen:

Onoplosbare basen kunnen reageren met alle hogere zuuroxiden die overeenkomen met stabiele zuren, bijvoorbeeld P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5, onder vorming van mediumzouten1:

Onoplosbare basen van de vorm Me (OH) 2 reageren in aanwezigheid van water uitsluitend met kooldioxide onder vorming van basische zouten. Bijvoorbeeld:

Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O

Met siliciumdioxide reageren vanwege zijn uitzonderlijke inertie alleen de sterkste basen, alkaliën. In dit geval worden normale zouten gevormd. De reactie verloopt niet met onoplosbare basen. Bijvoorbeeld:

Interactie van basen met amfotere oxiden en hydroxiden

Alle alkaliën reageren met amfotere oxiden en hydroxiden. Als de reactie wordt uitgevoerd door een amfoteer oxide of hydroxide te versmelten met een vaste alkali, leidt een dergelijke reactie tot de vorming van waterstofvrije zouten:

Als waterige oplossingen van alkaliën worden gebruikt, worden hydroxocomplexzouten gevormd:

In het geval van aluminium wordt onder inwerking van een overmaat geconcentreerde alkali, in plaats van het Na-zout, het Na3-zout gevormd:

De interactie van basen met zouten

Elke base reageert alleen met een zout als er tegelijkertijd aan twee voorwaarden wordt voldaan:

1) oplosbaarheid van uitgangsverbindingen;

2) de aanwezigheid van een precipitaat of gas onder de reactieproducten

Bijvoorbeeld:

Thermische stabiliteit van basen

Alle alkaliën, behalve Ca(OH) 2 , zijn hittebestendig en smelten zonder ontleding.

Alle onoplosbare basen, evenals licht oplosbaar Ca (OH) 2, ontleden bij verhitting. Meest warmte ontleding van calciumhydroxide - ongeveer 1000 o C:

Onoplosbare hydroxiden hebben veel meer lage temperaturen ontleding. Zo ontleedt koper (II)hydroxide bijvoorbeeld al bij temperaturen boven 70 o C:

Chemische eigenschappen van amfotere hydroxiden

Interactie van amfotere hydroxiden met zuren

Amfotere hydroxiden reageren met sterke zuren:

Amfotere metaalhydroxiden in de +3 oxidatietoestand, d.w.z. type Me (OH) 3, niet reageren met zuren zoals H 2 S, H 2 SO 3 en H 2 CO 3 omdat zouten die als gevolg van dergelijke reacties kunnen worden gevormd, onderhevig zijn aan onomkeerbare hydrolyse tot de origineel amfoteer hydroxide en bijbehorend zuur:

Interactie van amfotere hydroxiden met zuuroxiden

Amfotere hydroxiden reageren met hogere oxiden, die overeenkomen met stabiele zuren (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5):

Amfotere metaalhydroxiden in de +3 oxidatietoestand, d.w.z. type Me (OH) 3, niet reageren met zuuroxiden SO 2 en CO 2.

Interactie van amfotere hydroxiden met basen

Van de basen reageren amfotere hydroxiden alleen met alkaliën. In dit geval, als een waterige oplossing van alkali wordt gebruikt, worden hydroxocomplexzouten gevormd:

En wanneer amfotere hydroxiden worden gefuseerd met vaste alkaliën, worden hun watervrije analogen verkregen:

Interactie van amfotere hydroxiden met basische oxiden

Amfotere hydroxiden reageren wanneer ze worden gefuseerd met oxiden van alkali- en aardalkalimetalen:

Thermische ontleding van amfotere hydroxiden

Alle amfotere hydroxiden zijn onoplosbaar in water en, zoals alle onoplosbare hydroxiden, ontleden bij verhitting tot het overeenkomstige oxide en water.