Главная
страница 1 ... страница 2страница 3страница 4страница 5

Основаниями называют гидраты основных оксидов. Общая формула оснований — М(ОН)n. Количество гидроксильных групп в молекуле основания определяет его кислотность. Например, NaОН — однокислотное основание, AI(OH)3 — трёхкислотное основание.

Большинство оснований нерастворимо в воде. Растворимы гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов и гидроксид аммония. В водных растворах такие основания диссоциируют на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные ионы гидроксила. Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:

Са(ОН)2 СаОН + ОН

СаОН Са2 + ОН.

Основания растворимые в воде и хорошо диссоциированные, называются щелочами. Примеры щелочей: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Sr(OH)2, Ba(OH)2, Ca(OH)2.


Раствор аммиака в воде проявляет свойства слабого основания, так как на ионы распадается незначительное количество молекул гидроксида аммония NH4OH.

Основания, как и основные оксиды, взаимодействуют с кислотами или кислотными оксидами, образуя соли:

Ni(OH)2 + H2SO4 = NiSO4 + 2 H2O

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O.



Способы получения оснований.

1. Взаимодействие активных металлов с водой. Щелочные и щелочноземельные металлы уже при комнатной температуре разлагают воду, образуя основания:

2 K + 2 H2O = 2 KOH + H2

Ca + 2 H2O = Ca(OH)2 + H2.

2. Непосредственное соединения основных оксидов с водой. Подавляющее большинство основных оксидов непосредственно с водой не соединяется. Только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, присоединяя воду, образуют основания:

Li2O + H2O = 2 LiOH

BaO + H2O = Ba(OH)2.

3.Взаимодействие солей со щелочами. Этот метод применяют главным образом для получения нерастворимых в воде оснований:

CuSO4 + 2 KOH = Cu(OH)2 + K2SO4

FeCI3 + 3 NaOH = Fe(OH)3 + 3 NaCI.

Получение растворимых оснований по этому методу возможно в случае, когда в результате реакции образуется нерастворимая соль:

K2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2 KOH

Na2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2 NaOH.

4. Электролиз растворов солей. Этот метод применяется при получении щелочей в технике, для чего пропускают постоянный электрический ток через водные растворы солей натрия или калия. Например, при электролизе водного раствора хлорида натрия на катоде выделяется водород, на аноде — хлор, а в растворе накапливается гидроксид натрия. Упаривая такой раствор, получают кристаллический гидроксид натрия. Процессы, происходящие при электролизе раствора хлорида натрия, можно представить следующей схемой:

NaCI Na + CI

H2O H + OH

На катоде: На аноде:

Н + е = Н СI e = CI

2 H = H2 2 CI = CI2

В растворе в катодном пространстве остаётся NaOH.


Кислоты.


Кислотами называются соединения, которые при электролитической диссоциации образуют ионы водорода и других ионов не дают. В водных растворах кислоты диссоциируют на ионы водорода и кислотный остаток. Количество атомов водорода, способных замещаться металлами с образованием солей, определяет основность кислоты. Различают кислоты одноосновные (HCI, HNO3), двухосновные (H2SO4, H2S), трёхосновные (Н3РО4), шестиосновные (H6V10O28).

В некоторых кислотах не все атомы водорода способны замещаться металлами. Например, молекула уксусной кислоты СН3СООН содержит четыре атома водорода, однако замещаться металлами способен лишь атом водорода карбоксильной группы СООН, поэтому уксусная кислота является одноосновной. Фосфористая кислота Н3РО3 — двухосновная, фосфорноватистая Н3РО2 — одноосновная.

По химическому составу различают кислоты бескислородные и кислородсодержащие. Примерами бескислородных кислот могут служить плавиковая (НF), соляная (НСI), бромводородная (НВr), иодоводородная (НI), циановодородная (синильная НСN), родановодородная (НСNS), сероводородная (H2S).

Кислородсодержащие кислоты представляют собой гидраты кислотных оксидов. Большинство кислотных оксидов образует кислоты в результате непосредственного присоединения воды. Молекулы некоторых ангидридов при разных условиях могут присоединять различные количества молекул воды, образуя соединение с бльшим содержанием воды — ортокислоту — и соединение с меньшим содержанием воды — метакислоту. Например:

Р2О5 + Н2О = 2 НРО3 — метафосфорная кислота

Р2О5 + 3 Н2О = 2 Н3РО4 — ортофосфорная кислота

В2О3 + Н2О = 2 НВО2 — метаборная кислота

В2О3 + 3 Н2О = 2 Н3ВО3 — ортоборная кислота

Диоксид азота NO2 при взаимодействии с водой даёт две кислоты — азотную и азотистую:

2 NO2 + H2O = HNO2 + HNO3.

Аналогичным образом ведёт себя диоксид хлора, образующий с водой хлорноватую и хлористую кислоты:

2 CIO2 + H2O = HCIO3 + HCIO2.

Кислотные оксиды, образованные при взаимодействии с содой две кислоты, называются смешанными ангидридами. При взаимодействии их с основаниями, естественно, образуются две соли.

Многоосновные кислоты в растворах диссоциируют ступенчато:

Н3РО4 Н2РО4 + Н

Н2РО4 НРО42 + Н

НРО42 РО43 + Н.

Номенклатура кислот. Если элемент, обладающий переменной валентностью, образует несколько кислот, то для их различия в названии используют разные суффиксы. Так, если элемент образует две кислоты, то для обозначения той из них, в которой кислотообразующий элемент имеет более низкую валентность, используют суффикс -ист: H2SO — серная кислота, H2SO3 — cернистая, НNO3 — азотная кислота, HNO2 — азотистая кислота.

Когда элемент образует более двух кислородсодержащих кислот, для их обозначения употребляют суффиксы “оват”, “ист” и “оватист”:

HCIO4 — хлорная H3PO4 — фосфорная

HCIO3 — хлорноватая H2PO3 (H4P2O6)— фосфорноватая

HCIO2 — хлористая H3PO3 — фосфористая

HCIO — хлорноватистая H3PO2 — фосфорноватистая.

Для обозначения кислот, получаемых частичным обезвоживанием ортокислот, пользуются приставкой пиро:

2 Н3РО4 = Н2О + Н4Р2О7 — пирофосфорная кислота.



Способы получения кислот.

1. Взаимодействие ангидридов кислот с водой. Большинство ангидридов способно непосредственно присоединять воду, образуя соответствующие кислоты:

SO3 + H2O = H2SO4

P2O5 + 3 H2O = 2 H3PO4

N2O5 + H2O = 2 HNO3

2. Взаимодействие солей с кислотами. Это наиболее распространённый способ:

2 NaCI + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCI

NaNO3 + HPO3 = NaPO3 + HNO3.

При получении кислот этим способом исходная соль должна быть достаточно растворимой, а взятая для реакции кислота — более сильной или менее летучей, чем получаемая. Серная кислота является сильной и нелетучей, поэтому ею часто пользуются для получения других кислот. Если получаемая кислота обладает восстановительными свойствами, то вместо серной кислоты для реакции берут фосфорную кислоту.

3. Окисление некоторых простых веществ. Кислоты получаются при действии на некоторые неметаллы сильных окислителей:

I2 + 5 Cl2 + 6 H2O = 2 HIO3 + 10 HCl

3 P + 5 HNO3 + 2 H2O = 3 H3PO4 + 5 NO.

4. Взаимодействие неметаллов с водородом. Некоторые бескислородные кислоты можно получить непосредственным соединением неметалла с водородом:

H2 + I2 = 2 HI

H2 + Cl2 = 2 HCl.

Водные растворы полученных соединений являются кислотами.


Амфотерные гидроксиды.

Гидраты амфотерных оксидов, как и сами оксиды, обладают амфотерными свойствами. Эти соединения весьма мало растворимы в воде. Если записать формулу амфотерного гидроксида в общем виде как М(ОН)x, то диссоциацию гидроксида в растворе по основному и кислотному типам можно представить схемой:

М(ОН)х Мх+ + х ОН

М(ОН)х х Н+ + МОхх.

Поскольку амфотерные гидроксиды диссоциируют по основному и кислотному типам одновременно, этот процесс можно записать следующим образом:

Мх+ + х ОН М(ОН)х НхМОх х Н+ + МОхх.

В насыщенном растворе амфотерного гидроксида ионы Мх+, ОН, Н+ и Мохх находятся в состоянии равновесия. Поэтому амфотерные гидроксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями, образуя соли.

При взаимодействии с кислотами амфотерные гидроксиды проявляют основные свойства:

Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2 H2O

Al(OH)3 + 3 HCl = AlCl3 + 3 H2O.

Продукты реакций — сульфат цинка и хлорид алюминия — содержат металл в виде катиона.

Взаимодействуя со щелочами, гидраты амфотерных оксидов проявляют кислотные свойства:

H2ZnO2 + 2 KOH = K2ZnO2 + 2 H2O

H3AlO3 + 3 NaOH = Na3AlO3 + 3 H2O.

Образовавшиеся соли (цинкат калия и алюминат натрия) содержат соответственно цинк и алюминий в составе кислотного остатка.

Взаимодействие гидроксида алюминия с гидроксидом натрия может протекать и по другой схеме:

H3AlO3 + NaOH = NaAlO2 + 2 H2O.

Образовавшуюся соль называют метаалюминатам натрия в отличие от соли Na3AlO3, называемой ортоалюминатом натрия. Образование орто- или метасоединения определяется концентрацией щёлочи и условиями реакции: ортоалюминаты образуются в растворах, метаалюминаты — при сплавлении.

(Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочами в растворах происходит по уравнениям:

Zn(OH)2 + 2 KOH = K2[Zn(OH)4]

Al(OH)3 + 3 NaOH = Na3[Al(OH)6] )

Гидраты амфотерных оксидов обычно получают взаимодействием солей со щёлочью, количество которой рассчитывают по уравнению реакции, например:

ZnSO4 + 2 NaOH = Zn(OH)2 + Na2SO4

Cr(NO3)3 + 3 KOH = Cr(OH)3 + 3 KNO3.


Соли.

Солью называют продукт замещения атомов водорода в кислоте на металл. Растворимые в воде соли диссоциируют на катион металла и анион — кислотный остаток. Соли подразделяют на средние, кислые и основные.

Средние соли являются продуктами полного замещения атомов водорода в кислоте на металл: MgSO4, Al2(SO4)3, Na3PO4. Атомы водорода в кислоте могут быть замещены группой атомов, играющей роль катиона. Например, вместо водорода может стоять аммонийная группа NH4+: NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)3SO4.

Иногда атом металла в средней соли бывает связан с двумя различными кислотными остатками; такие соли называют смешанными. Примером смешанной соли может служить белильная известь, являющаяся кальциевой солью двух кислот — соляной и хлорноватистой: ClCaOCl.

Если атомы водорода многоосновной кислоты замещены двумя различными металлами, то такую соль называют двойной, например NaKCO3, Na2NH4PO4, KAI(SO4)2.

Двойные и смешанные соли как индивидуальные соединения известны только в кристаллическом состоянии, в растворах они полностью диссоциированы на ионы металлов и кислотные остатки.

Название средних солей производят от названий образовавших их кислот и металлов:

CuSO4 — сульфат меди, K2SO3 — сульфит калия, Na2CO3 — карбонат натрия, Mg(NO3)2 — нитрат магния, NaNO2 — нитрит натрия, NaCI — хлорид натрия NaCIO — гипохлорит натрия, NaCIO2 хлорит натрия, КCIO3 — хлорат калия, NaCIO4 — перхлорат натрия.

Иногда при наименовании средних солей пользуются техническими названиями, например:

NaCI — поваренная соль, NaCO3 — сода кальцинированная, Na2CO310H2O — сода кристаллическая, K2CO3 — поташ, KNO3 — калийная селитра, KAI(SO4)212H2O — алюмокалиевые квасцы.



Кислые соли можно рассматривать, как продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл. Образование кислых солей характерно только для многоосновных кислот. Кислые соли состоят из металла, кислотного остатка, и водорода, способного замещаться металлами. В водных растворах кислые соли диссоциируют на отрицательно заряженные ионы кислотных остатков и положительно заряженные ионы двух видов — металла и водорода, например:

NaHSO4 Na + H + SO42.

Кислые соли чаще всего образуются при избытке кислоты и могут быть переведены в средние соли действием оснований:

Са(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2 H2O

MgHPO4 + NH4OH = MgNH4PO4 + H2O.

Название кислых солей образуют из названий средних солей, добавляя приставку гидро-:

NaHCO3 — гидрокарбонат натрия; KHSO4 — гидросульфат калия.

При наименовании кислых солей многоосновных кислот указывают число ещё не замещённых атомов водорода:

NaH2PO4 — дигидрофосфат натрия; Na2HPO4 — гидрофосфат натрия.



Основные соли содержат помимо металла и кислотного остатка гидроксильные группы ОН. Такие соли можно рассматривать как продукты неполного замещения гидроксильных групп основания кислотными остатками. Основные соли дают только многокислотные основания: AI(OH)2CI, Ni(OH)NO3, AI(OH)SO4, Cu2(OH)2CO3 и т. п. Все основные соли труднорастворимы в воде. Они обычно образуются при недостатке кислоты и могут быть переведены в средние соли действием кислот, например:

Ni(OH)NO3 + HNO3 = Ni(NO3)2 + H2O

Fe(OH)2CI + 2 HCI = FeCI3 + 2 H2O.

Названия основных солей чаще всего выводятся из названий средних, применяя приставку гидрокси-. Если гидроксильных групп в молекуле основной соли больше одной, то количество их указывают приставками ди-, три-, тетра- и т. д.:

Аl(OH)Cl2 — гидроксихлорид алюминия

Сr(OH)2NO3 — дигидроксинитрат хрома

Тi(OH)3CI — тригидроксихлорид титана

Основные соли при нагревании или со временем способны терять воду. Образующиеся при этом соли, которые, естественно, тоже имеют основной характер, называются оксисолями. Например:

2 Mg(OH)Cl = H2O + Mg2OCl2 — оксихлорид магния

2 Al(OH)SO4 = H2O + Al2O(SO4)2 —оксисульфат алюминия

Al2(OH)4SO4 = H2O + AI2O2SO4 — диоксисульфат алюминия

Оксисоли можно перевести в средние соли действием соответствующих кислот:

Zn2OCl2 + 2 HCl = 2 ZnCl2 + H2O.



Важнейшие способы получения солей.

1. Взаимодействие металла с кислотой. Образование солей при взаимодействии металла с кислотами может сопровождаться или не сопровождаться выделением водорода. Это зависит от активности металла, химических свойств кислоты и её концентрации.

Кислоты, не являющиеся окислителями, взаимодействуют лишь с металлами, находящимися в ряду напряжений левее водорода. В этих случаях образование солей сопровождается выделением водорода:

Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2

Mg + 2 CH3COOH = Mg(CH3COO)2 + H2.

Металлы, находящиеся в ряду напряжений правее водорода, с такими кислотами не взаимодействуют.

Кислоты, обладающие окислительными свойствами, вступают в реакцию как с активными, так и с малоактивными металлами без выделения водорода:

3 Mg + 8 HNO3 = 3 Mg(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

Cu + 4 HNO3 = Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O.

Характер взаимодействия с металлами серной кислоты существенно зависит от её концентрации. Разбавленная серная кислота не проявляет окислительных свойств и взаимодействует с активными металлами с выделением водорода:

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2.

Концентрированная серная кислота является окислителем и взаимодействует с металлами с образованием солей без выделения водорода:

Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2 H2O

2. Взаимодействие основного оксида с кислотой:

СаО + 2 НCl = CaCI2 + H2O

FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O.

3. Взаимодействие основания с кислотой. Реакции этого типа имеют большое практическое значение и получили название реакции нейтрализации. Они всегда сопровождаются образованием воды.

Ва(ОН)2 + 2 НCl = BaCl2 + 2 H­2O

2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O.

4. Взаимодействие соли с кислотой. При реакциях этого типа образуется новая соль и новая кислота. Для осуществления этой реакции необходимо, чтобы взятая кислота была сильнее образующейся или менее летучей. Например:

СаСO3 + 2 HNO3 = Ca(NO3)2 + CO2 + H2O

2 NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCl.

Действием избытка кислоты на средние соли многоосновных кислот получают кислые соли:

Na2SO4 + H2SO4 = 2 NaHSO4

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.

5. Взаимодействие основного оксида с кислотным:

СаО + SiO2 = CaSiO3

Ag2O + SO3 = Ag2SO4.

6. Взаимодействие основания с кислотным оксидом:

6 NaOH + P2O5 = 2 Na3PO4 + 3 H2O

2 KOH + CrO3 = K2CrO4 + H2O.

7. Взаимодействие соли с кислотным оксидом. Реакции этого типа происходят преимущественно при нагревании, поэтому вступающий в реакцию кислотный оксид должен быть менее летуч, чем образующийся после реакции:

СаСО3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2

Cr2(SO4)3 + 3 B2O3 = 2 Cr(BO2)3 + 3 SO3.

8. Взаимодействие основания с солью. Этой реакцией часто пользуются в практике как для получения солей, так и для получения оснований, основных солей, для перевода кислых солей в средние:

Fe(NO3)3 + 3 NaOH = 3 NaNO3 + Fe(OH)3

ZnCl2 + KOH = KCl + Zn(OH)Cl

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2 H2O.

9. Взаимодействие между двумя солями. Это один из самых распространённых методов получения солей. Из двух участвующих в реакции солей в результате двойного обмена образуются две новые соли. Реакции этого типа протекают до конца лишь в том случае, если один из продуктов удаляется из сферы реакции (выпадает в осадок)­:

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2 NaCl

Ag2SO4 + 2 KI = 2 AgI + K2SO4.

10. Взаимодействие между металлом и солью. Реакции протекают при условии, что металл находится в ряду напряжений левее металла, входящего в состав исходной соли:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Cu + Hg(NO3)2 = Cu(NO3)2 + Hg

11. Взаимодействие металла с неметаллом. Этим методом получают соли бескислородных кислот:

2 Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3

Zn + S = ZnS.

12. Взаимодействие металла со щёлочью. Металлы, оксиды которых амфотерны, реагируют с водными растворами щелочей, выделяя водород и образуя соли:

Zn + 2 NaOH = Na2ZnO2 + H2

2 Al + 6 KOH = 2 K3AlO3 + 3 H2.

13. Взаимодействие неметалла со щёлочью. Галогены, сера и некоторые другие элементы взаимодействуют со щелочами, образуя две соли одновременно — бескислородную и кислородсодержащую:

Сl2 + 2 KOH = KCl + KClO + H2O

3 S + 6 NaOH = 2 Na2S + Na2SO3 + 3 H2O.

14. Взаимодействие неметалла с солью. Некоторые неметаллы способны соединяться с солями с образованием новых солей:

Сl2 + 2 KI = 2 KCl + I2

S + Na2SO3 = Na2S2O3.

15. Термическое разложение солей. При нагревании некоторых кислородсодержащих солей образуются новые соли, с меньшим содержанием кислорода или вообще его не содержащие:

2 KNO3 = 2 KNO2 + O2



2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2

4 Na2SO3 = Na2S + 3 Na2SO4.

<< предыдущая страница  
Смотрите также:
Воздух. Кислород. Воздух
703.27kb.
5 стр.
Воздушно-космическая оборона
157.3kb.
1 стр.
Daikin Ururu Sarara – первая в Европе система с тепловым насосом «воздух-воздух» на хладагенте R32 Осенью 2013 года компания Daikin представит первую в Европе коммерческую систему с тепловым насосом «воздух-воздух»
32.13kb.
1 стр.
Кассетные сплит системы
50.13kb.
1 стр.
Прощай, страна льда!
142.4kb.
1 стр.
Иван Воронцов
29.77kb.
1 стр.
Опасные грузы, запрещенные к перевозке при любых обстоятельствах
18.09kb.
1 стр.
Уведомление о проведении открытого запроса предложений на право заключения договора на выполнение работ по ремонту энергоразводок (сжатый воздух, кислород, сварочные посты, термообработка) для нужд зао «Нижневартовская грэс» в 2013г
55.95kb.
1 стр.
Стихи. Огонь и воздух
260.26kb.
1 стр.
Название: Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух.
13953.2kb.
73 стр.
1. 1 Воздух атмосферный
783.61kb.
4 стр.
Около 1% солнечной энергии, которую получает Земля, приводит в движение атмосферные воздушные массы. Это происходит, когда воздух начинает перемещаться из-за разницы температур в различных местах Земли
71.38kb.
1 стр.