Реферат на тему: "Основания."

Основание — химическое соединение, способное образовывать ковалентную связь с протоном (основание Брёнстеда) либо с вакантной орбиталью другого химического соединения (основание Льюиса). В узком смысле под основаниями понимают осно́вные гидроксиды — сложные вещества, при диссоциации которых в водных растворах отщепляется только один вид анионов — гидроксид-ионы OH.

Частным случаем оснований являются щёлочи — гидроксиды щелочных, щелочноземельных металлов, а также некоторых других элементов, например, таллия. К щелочам относят хорошо растворимые в воде основания.

Понятие основания сформировалось в XVII веке и было впервые введено в химию французским химиком Гийомом Франсуа Руэлем в 1754 году. Он отметил, что кислоты, известные в те времена как летучие жидкости (например, уксусная или соляная кислоты), превращаются в кристаллические соли только в сочетании с конкретными веществами. Руэль предположил, что эти вещества служат «основаниями» для образования солей в твёрдой форме.

Единая теория кислот и оснований была впервые представлена шведским физикохимиком С. Аррениусом в 1887 году. В рамках своей теории Аррениус определял кислоту как вещество, при диссоциации которого образуются протоны H+, а основание — как вещество, дающее при диссоциации гидроксид-ионы OH. Теория Аррениуса, однако, имела свои недостатки — например, она не учитывала влияние растворителя на кислотно-основное равновесие, а также была неприменима к неводным растворам.

В 1924 году Э. Франклином была создана сольвентная теория, согласно которой основание определялось как соединение, которое при диссоциации увеличивает число тех же анионов, которые образуются при диссоциации растворителя.

Основание в теории Брёнстеда — Лоури

В протонной теории кислот и оснований, выдвинутой в 1923 г. независимо датским учёным Й. Брёнстедом и английским учёным Т. Лоури, основанием Брёнстеда называется соединение или ион, способный принимать (отщеплять) протон от кислоты. Соответственно, кислота Брёнстеда является донором протонов, а взаимодействие кислоты с основанием сводится к передаче протона. При реакции основания Брёнстеда B с кислотой, например, с водой, основание превращается в сопряжённую кислоту BH+, а кислота становится сопряжённым основанием:

B + H2O ⇌ BH- + OH-

(Здесь В – основание)

Основание в теории Льюиса

Согласно электронной теории, предложенной в 1923 году американским физикохимиком Г. Льюисом, основание — это вещество, способное отдавать электронную пару на образование связи с кислотой Льюиса. Основаниями Льюиса могут быть амины R3N, спирты ROH, простые эфиры ROR, тиолы RSH, тиоэфиры RSR, анионы, соединения с π-связями. В зависимости от орбитали, на которой расположена участвующая в реакции пара электронов, основания Льюиса подразделяют на n-, σ- и π-типы — электронные пары для этих типов расположены соответственно на несвязывающих, σ- и π-орбиталях.

Понятия основания в теориях Льюиса и Брёнстеда — Лоури совпадают: согласно обеим теориям, основания отдают пару электронов на образование связи. Разница заключается лишь в том, куда расходуется эта электронная пара. Основания Брёнстеда за её счёт образуют связь с протоном, а основания Льюиса — с любыми частицами, имеющими вакантную орбиталь. Таким образом, существенные различия этих теорий касаются понятия кислоты, а не основания.

AlCl3 + Cl-⇌ AlCl-4

BF3 + (C2H5)2O ⇌ BF3 ⋅ (C2H5)2

Теория Льюиса не предусматривает количественной оценки способности оснований реагировать с кислотами Льюиса. Однако, для качественной оценки широко применяется принцип жёстких и мягких кислот и оснований Пирсона, согласно которому жёсткие кислоты предпочтительно реагируют с жёсткими основаниями, а мягкие кислоты — с мягкими основаниями. По Пирсону, жёсткими основаниями являются основания, донорный центр которых обладает низкой поляризуемостью и высокой электроотрицательностью. Напротив, мягкими основаниями являются донорные частицы с высокой поляризуемостью и низкой электроотрицательностью. Жёсткие и мягкие кислоты обладают такими же свойствами как жёсткие и мягкие основания соответственно с той разницей, что они являются акцепторными частицами.

Классификация оснований

Признак классификации	Группа оснований	Примеры
Наличие кислорода	Кислородсодержащие	KOH, Sr(OH)2
Наличие кислорода	Бескислородные	NH3 (как аммиачная вода)
Кислотность (число групп OH- составе или число присоединяемых Н+)	Однокислотные	NaOH, TlOH, NH3
	Двухкислотные	Ca(OH)2, Mg(OH)2
	Трёхкислотные	La(OH)3, TI(OH)3
Растворимость в воде	Растворимые (щелочи)	NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2
Растворимость в воде	Нерастворимые	Cr(OH)2, Mn(OH)2
Летучесть	Летучие	NH3∙H2O
	Нелетучие	Щелочи, нерастворимые основания
Стабильность	Стабильные	NaOH, Ba(OH)2
	Нестабильные	NH3∙H2O → NH3↑ + H2O
Химические свойства	Амфотерные	Al(OH)3, Fe(OH)3
Химические свойства	Основные	KOH, Mg(OH)2

Свойства оснований

Физические свойства оснований

Большинство оснований – это твердые вещества, которые характеризуются разной растворимостью в воде. Щелочи - водорастворимые основания - чаще всего твердые вещества белого цвета. Водонерастворимые основания могут иметь разные цвета, например, гидроксид железа (III) представляет собой коричневое твердое вещество, гидроксид алюминия представляет собой белое твердое вещество, а гидроксид меди (II) представляет собой синее твердое вещество.

Химические свойства оснований

1. Диссоциация щелочей

КОН → К+ + ОН-

Многокислотные основания диссоциируют по нескольким ступеням (в основном диссоциация протекает по первой ступени).

Например, двухкислотное основание Ca(OH)2 диссоциирует по двум ступеням:

Ca(OH)2 → CaOH+ + OH- (1 ступень);

CaOH+ → Ca2+ + OH- (2 ступень).

2. Действие на индикаторы растворимых оснований

Водные растворы растворимых оснований имеют щелочную среду и окрашивают индикаторы в соответствующие цвета: бесцветные фенолфталеин – в малиновый, фиолетовый лакмус – в синий, метиловый оранжевый – в желтый:

NaOH + фенолфталеин → малиновый раствор

Ca(OH)2 + лакмус → синий раствор

3. Взаимодействие щелочей с металлами, образующими амфотерный оксид (например, Al и Zn)

В растворе – образуется комплексная соль:

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4]

При сплавлении – образуется средняя соль:

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlО2 + 3H2↑ (при нагревании)

4. Взаимодействие щелочей с неметаллами

6NaOH + 3Cl2 → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O

5. Взаимодействие щелочей с кислотными оксидами

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O

При избытке кислотного оксида, являющегося ангидридом многоосновной кислоты, образуется кислая соль:

P2O5(изб.) + 2Ca(OH)2 → 2CaHPO4 + H2O

При избытке многокислотного основания образуется основная соль:

CO2 + 2Mg(OH)2(изб.) → (MgOH)2CO3 + H2O

6. Взаимодействие щелочей с амфотерными оксидами

При сплавлении – образуется средняя соль и вода:

ZnO + 2NaOH(тв.) → Na2ZnO2 + H2O↑ (при нагревании)

В растворе – образуется комплексная соль:

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4]

7. Взаимодействие оснований с кислотами

Протекает реакция нейтрализации, могут быть получены кислые, средние и основные соли:

Mg(OH)2 + H2SO4 → MgSO4 + H2O

Mg(OH)2 + 2H2SO4 → Mg(HSO4)2 + 2H2O

2Mg(OH)2 + H2SO4 → (MgOH)2SO4 + 2H2O

8. Взаимодействие щелочей с амфотерными гидроксидами

Щелочи реагируют с амфотерными гидроксидами, которые проявляют свойства кислот.

В растворе – образуется комплексная соль:

2NaOH + Zn(OH)2 → Na2[Zn(OH)4]

При сплавлении – образуется средняя соль и вода:

2NaOH + Zn(OH)2 → Na2ZnO2 + 2H2O (при нагревании)

9. Взаимодействие щелочей с солями.

В реакцию вступают соли, которым соответствует нерастворимое в воде основание:

CuSО4 + 2NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2

10. Разложение с образованием оксида и воды.

Гидроксиды щелочных металлов устойчивы к нагреванию (плавятся без разложения). Гидроксиды щелочно-земельных и тяжелых металлов обычно легко разлагаются. Исключение составляет Ba(OH)2, у которого температура разложения достаточно высока (примерно 1000 °C).

Zn(OH)2 → ZnO + H2O (при нагревании)

Получение оснований

Получение растворимых оснований (щелочей)

1. Щёлочи образуются при взаимодействии щелочных и щелочноземельных металлов с водой.

Протекает реакция замещения, в ходе которой кроме щёлочи образуется водород. Активные металлы энергично взаимодействуют с водой при обычных условиях.

Например, при взаимодействии натрия с водой образуется гидроксид натрия и выделяется водород:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑

В реакции между кальцием и водой образуются гидроксид кальция и водород:

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑

2. Щёлочи образуются при взаимодействии оксидов щелочных и щелочноземельных металлов с водой. При этом протекает реакция соединения.

Например, при взаимодействии оксида лития с водой образуется гидроксид лития:

Li2O + H2O → 2LiOH

При взаимодействии оксида кальция с водой образуется гидроксид кальция:

CaO + H2O → Ca(OH)2

3. В промышленности гидроксид натрия и калия получают путём электролиза: пропускают постоянный электрический ток через раствор хлорида натрия или калия.

При электролизе раствора хлорида натрия кроме гидроксида натрия образуются хлор и водород:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Cl2↑ (при электролизе)

Аналогично протекает электролиз раствора хлорида калия.

Получение нерастворимых оснований

Чтобы получить нерастворимое основание, следует к раствору соли соответствующего металла добавить раствор щёлочи.

Например, чтобы получить осадок гидроксида меди (II), нужно к раствору соли меди (II) (хлориду, сульфату, нитрату или др.) добавить раствор щёлочи (гидроксида натрия или калия). Протекает реакция обмена:

CuCl2 + 2KOH → Cu(OH)2↓ + 2KCl

Применение оснований

Основания используют в промышленности, в лабораториях и в быту. Из всех оснований наибольшее применение находят щёлочи.

Гидроксид кальция

Техническое название гидроксида кальция — гашёная известь, или пушонка. Взвесь (суспензия) гидроксида кальция в воде называют известковым молоком, а прозрачный раствор этого вещества носит название известковой воды.

Гашёную известь с древних времён использовали в строительстве для приготовления скрепляющей смеси — известкового раствора.

При смешивании гашёной извести, песка и воды образуется медленно застывающая масса, которую в настоящее время (с некоторыми добавками) используют для оштукатуривания стен.

При застывании известкового раствора гидроксид кальция (щёлочь) взаимодействует с углекислым газом (кислотным оксидом), содержащимся в воздухе, в результате чего образуется твёрдая масса (искусственный камень):

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O

Известковое молоко применяют в производстве сахара, а также в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений.

Гидроксид натрия

Другие названия этого вещества: едкий натр, каустическая сода.

Гидроксид натрия используют как во многих отраслях промышленности, так и для бытовых нужд.

Каустик используют при производстве целлюлозы, моющих средств (мыла, шампуней и других), в нефтепереработке, при производстве биодизельного топлива, для нейтрализации кислот. В быту гидроксид натрия используют в качестве основы некоторых средств для ликвидации засоров канализационных труб.

Средства для очистки канализационных труб от отложений жира могут содержать более 40 % гидроксида натрия.

Гидроксид калия

Тривиальное название вещества — едкое кали.

Гидроксид калия используют в производстве моющих средств как сырьё для получения различных соединений калия, а также в качестве электролита в гальванических элементах (марганцо-цинковых «батарейках») и никель-кадмиевых аккумуляторах.

Никель-кадмиевые аккумуляторы для электроинструментов содержат гидроксид калия.

Гидроксид магния

Гидроксид магния используется как компонент зубных паст, в медицине — как лекарственное средство для уменьшения кислотности желудочного сока и как слабительное, в промышленности — в качестве наполнителя при производстве пластмасс, а также как сырьё для получения оксида магния.

Источники литературы

https://www.sites.google.com/site/school302project/temy/11-himiceskie-svojstva-osnovanij-himiceskie-svojstva-kislot

https://foxford.ru/wiki/himiya/klassifikatsiya-i-nomenklatura-osnovaniy

https://ru.wikipedia.org/wiki/Основание_(химия)

https://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/8-klass/urok-no34-osnovania-klassifikacia-nomenklatura-polucenie

https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/klassy-neorganicheskikh-veshchestv-14371/osnovaniia-13717/re-6ae58f88-00cd-4a96-a47e-45022b0a2b13

Химия «Основные классы неорганических веществ» Дерябина Н.Е. (книга со справочными материалами)

Самый главный и трудный вопрос

Ласточка

Три способа изобразить акварелью отражения в воде

Привередница

Белый лист