Щёлочи

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Щелочность»)
Перейти к: навигация, поиск

Щёлочи (позднелат. alkali — «щёлочь» (который, в свою очередь, происходит от арабского al quala — «пепел растений») — гидроксиды щелочных, щёлочноземельных металлов и аммония. К щёлочам относят хорошо растворимые в воде основания. При диссоциации щёлочи образуют анионы OH и катион металла.

К щёлочам относятся гидроксиды металлов подгрупп Iа и IIа (начиная с кальция) периодической системы, например NaOH (едкий натр), KOH (едкое кали), Ba(OH)2 (едкий барий). В качестве исключения можно отнести к щелочам гидроксид одновалентного таллия TlOH, который хорошо растворим в воде и является сильным основанием. Едкие щёлочи — тривиальное название гидроксидов лития LiOH, натрия NaOH, калия КОН, рубидия RbOH, и цезия CsOH.

Физические свойства[править | править вики-текст]

Гидроксиды щелочных металлов (едкие щёлочи) представляют собой твёрдые, белые, очень гигроскопичные вещества. Щёлочи — сильные основания, очень хорошо растворимые в воде, причём реакция сопровождается значительным тепловыделением. Сила основания и растворимость в воде возрастает с увеличением радиуса катиона в каждой группе периодической системы. Самые сильные щёлочи — гидроксид цезия в группе Ia и гидроксид радия в группе IIa. Кроме того, едкие щёлочи растворимы в этаноле и метаноле.

Химические свойства[править | править вики-текст]

Щёлочи проявляют основные свойства. В твёрдом состоянии все щёлочи поглощают H2O из воздуха, а также CO2 (также и в состоянии раствора) из воздуха, постепенно превращаясь в карбонаты. Щёлочи широко применяются в промышленности.

Качественные реакции на щёлочи[править | править вики-текст]

Водные растворы щелочей изменяют окраску индикаторов

Индикатор
и номер перехода
х[1] Интервал pH
и номер перехода
Цвет
щёлочной формы
Метиловый фиолетовый 0,13-0,5 [I] зелёный
Крезоловый красный [I] 0,2-1,8 [I] жёлтый
Метиловый фиолетовый [II] 1,0-1,5 [II] синий
Тимоловый синий [I] к 1,2-2,8 [I] жёлтый
Тропеолин 00 o 1,3-3,2 жёлтый
Метиловый фиолетовый [III] 2,0-3,0 [III] фиолетовый
(Ди)метиловый жёлтый o 3,0-4,0 жёлтый
Бромфеноловый синий к 3,0-4,6 сине-фиолетовый
Конго красный 3,0-5,2 синий
Метиловый оранжевый o 3,1-(4,0)4,4 (оранжево-)жёлтый
Бромкрезоловый зелёный к 3,8-5,4 синий
Бромкрезоловый синий 3,8-5,4 синий
Лакмоид к 4,0-6,4 синий
Метиловый красный o 4,2(4,4)-6,2(6,3) жёлтый
Хлорфеноловый красный к 5,0-6,6 красный
Лакмус (азолитмин) 5,0-8,0 (4,5-8,3) синий
Бромкрезоловый пурпурный к 5,2-6,8(6,7) ярко-красный
Бромтимоловый синий к 6,0-7,6 синий
Нейтральный красный o 6,8-8,0 янтарно-жёлтый
Феноловый красный о 6,8-(8,0)8,4 ярко-красный
Крезоловый красный [II] к 7,0(7,2)-8,8 [II] тёмно-красный
α-Нафтолфталеин к 7,3-8,7 синий
Тимоловый синий [II] к 8,0-9,6 [II] синий
Фенолфталеин[2] [I] к 8,2-10,0 [I] малиново-красный
Тимолфталеин к 9,3(9,4)-10,5(10,6) синий
Ализариновый жёлтый ЖЖ к 10,1-12,0 коричнево-жёлтый
Нильский голубой 10,1-11,1 красный
Диазофиолетовый 10,1-12,0 фиолетовый
Индигокармин 11,6-14,0 жёлтый
Epsilon Blue 11,6-13,0 тёмно-фиолетовый


Взаимодействие с кислотами[править | править вики-текст]

Реакция нейтрализации между гидроксидом натрия и соляной кислотой. Индикаторный агент бромтимоловый синий.

Щелочи, как основания, взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации). Это одно из самых важных химических свойств щелочей.

Щёлочь + Кислота → Соль + Вода

\mathsf{KOH + HCl \longrightarrow KCl + H_2O};
\mathsf{NaOH + HNO_3 \longrightarrow NaNO_3 + H_2O}.

Взаимодействие с кислотными оксидами[править | править вики-текст]

Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

Щёлочь + Кислотный оксид → Соль + Вода

\mathsf{Ca(OH)_2 + CO_2 \longrightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O};

Взаимодействие с амфотерными оксидами[править | править вики-текст]

\mathsf{2KOH + ZnO \xrightarrow{t^oC} K_2ZnO_2 + H_2O}.

Взаимодействие с переходными металлами[править | править вики-текст]

Растворы щелочей взаимодействуют с металлами, которые образуют амфотерные оксиды и гидроксиды (\mathsf {Zn, Al} и др). Уравнения этих реакций в упрощённом виде могут быть записаны следующим образом:

\mathsf{Zn + 2NaOH \longrightarrow Na_2ZnO_2 + H_2 \uparrow};
\mathsf{2Al + 2KOH + 2H_2O \longrightarrow 2KAlO_2 + 3H_2 \uparrow}.

Реально в ходе этих реакций в растворах образуются гидроксокомплексы (продукты гидратации указанных выше солей):

\mathsf{Zn + 2NaOH + 2H_2O \longrightarrow Na_2[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow};
\mathsf{2Al + 2KOH + 6H_2O \longrightarrow 2K[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow};

Взаимодействие с растворами солей[править | править вики-текст]

Растворы щелочей взаимодействуют с растворами солей, если образуется нерастворимое основание или нерастворимая соль:

Раствор щёлочи + Раствор соли → Новое основание + Новая соль

\mathsf{2NaOH + CuSO_4 \longrightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4};
\mathsf{Ba(OH)_2 + Na_2SO_4 \longrightarrow 2NaOH + BaSO_4 \downarrow};

Получение[править | править вики-текст]

Растворимые основания получают различными способами

Электролиз щелочных\щелочноземельных металлов[править | править вики-текст]

Получают путём электролиза хлоридов щелочных металлов или действием воды на оксиды щелочных металлов.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. *Столбец «х» — характер индикатора: к—кислота, о—основание.
  2. Фенолфталеин в сильно щелочной среде обесцвечивается. В среде концентрированной серной кислоты также он даёт красную окраску, обусловленую строением катиона фенолфталеина, хотя и не такую интенсивную. Эти малоизвестные факты могут привести к ошибкам при определении реакции среды.

Литература[править | править вики-текст]