Щёлочи

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Щелочь»)
Перейти к навигации Перейти к поиску

Щёлочи (в рус. языке от слова «щёлок»; производное от того же корня, что и др.-исл. skola «стирать»[1]) — гидроксиды щелочных, щелочноземельных металлов (кроме амфотерного гидроксида бериллия и обладающего слабыми основными свойствами гидроксида магния, они практически нерастворимы в воде) и таллия (гидроксид таллия(I) — является щелочью, несмотря на то что таллий это постпереходный металл, но гидроксид таллия(III) уже не является щелочью — это слабое основание, не растворимое в воде). К щелочам относятся хорошо растворимые в воде основания. При электролитической диссоциации щёлочи образуют анионы OH и катион металла.

К щелочам относятся гидроксиды металлов подгрупп IA и IIA (начиная с кальция) периодической системы химических элементов, например NaOH (едкий натр), KOH (едкое кали), Ba(OH)2 (едкий барий). В качестве исключений к щелочам относят гидроксид одновалентного таллия TlOH, который хорошо растворим в воде и является сильным основанием, и гидроксид европия(II) Eu(OH)2. «Едкие щёлочи» — тривиальное название гидроксидов лития LiOH, натрия NaOH, калия КОН, рубидия RbOH и цезия CsOH. Название «едкая щёлочь» обусловлено свойством разъедать кожу и слизистые оболочки (вызывая сильные химические ожоги), бумагу и другие органические вещества.

Из-за очень большой химической активности щелочных металлов едкие щёлочи долгое время не удавалось разложить и они потому считались простыми веществами. Одним из первых предположение о сложном составе едких щелочей высказал Лавуазье. Основываясь на своей теории о том, что все простые вещества могут окисляться, Лавуазье решил, что едкие щёлочи — это уже окисленные сложные вещества. Однако подтвердить это удалось лишь Дэви в начале XIX века после применения им электрохимии[2].

Физические свойства[править | править код]

Гидроксиды щелочных металлов (едкие щёлочи) представляют собой твёрдые, белые, очень гигроскопичные вещества. Щёлочи — это 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 (поскольку из-за очень малого периода полураспада гидроксид франция не получен в макроскопических количествах) в группе Ia и гидроксид радия в группе IIa. Кроме того, едкие щёлочи растворимы в этаноле и метаноле.

Химические свойства[править | править код]

Щёлочи проявляют осно́вные свойства. В твёрдом состоянии все щёлочи поглощают H2O, 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 код]

Водные растворы щелочей изменяют окраску индикаторов.

Индикатор
и номер перехода
х[3] Интервал pH
и номер перехода
Цвет
щелочной 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 О 1,3-3,2 жёлтый
Метиловый фиолетовый [III] 2,0-3,0 [III] фиолетовый
(Ди)метиловый жёлтый О 3,0-4,0 жёлтый
Бромфеноловый синий К 3,0-4,6 сине-фиолетовый
Конго красный 3,0-5,2 синий
Метиловый оранжевый О 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 О 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 О 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[4] [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 код]

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

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

Щёлочь + Кислота → Соль + Вода

;
.

Взаимодействие с кислотными оксидами[править | править код]

Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

Щёлочь + Кислотный оксид → Соль + Вода

;

Взаимодействие с амфотерными оксидами[править | править код]

.

Взаимодействие с переходными (амфотерными) металлами[править | править код]

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

;
.

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

;
;

Взаимодействие с растворами солей[править | править код]

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

Раствор щёлочи + Раствор соли → Новое основание + Новая соль

;
;

Получение[править | править код]

Растворимые основания получают различными способами.

Электролиз растворов солей щелочных/щёлочноземельных металлов[править | править код]

Путём электролиза хлоридов щелочных металлов

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2

Реакцию нужно проводить под вытяжкой, так как выделяющийся хлор очень вреден для здоровья.

Реакция воды с Щелочными/Щёлочноземельными металлами

Реакцией воды с металлами IA группы и IIA группы, можно получить гидроксид и водород, который может самовоспламениться из-за высоких температур реакции.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

Реакция воды с оксидами и пероксидами Щелочных/Щелочноземельных металлов

Реакций оксид и пероксидов Щ и ЩЗ металлов с водой, можно получить основания, продукты реакции зависят от нагрева в случае пероксидов

Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2

2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 (t°)

CaO + H2O = Ca(OH)2

Взаимодействие щелочей с растворимыми солями с образованием другой щелочи и нерастворимой соли

При реакции щелочей с растворимыми солями образуется образуется новая соль (Для удачного исхода реакции, конечным продуктом должна быть именно нерастворимая соль иначе мы получим лишь раствор свободных ионов) и щелочь.

3LiOH + K3PO4 = Li3PO4 + 3KOH


Реакция соли Щелочноземельного металла которая подвергается гидролизу.

При реакции солей ЩЗ металлов, которые готовы вступить в реакцию с водой (узнать это можно по таблице растворимости) образуется щелочь и кислота (в зависимости от кислотного аниона)

SrS + H2O = Sr(OH)2 + H2S (t°)


Применение[править | править код]

Щёлочи широко применяются в различных производствах и медицине; также для дезинфекции прудов в рыбоводстве и как удобрение, в качестве электролита для щелочных аккумуляторов.

В почвоведении[править | править код]

Слабощелочная почва в почвоведении — это почва, водородный показатель которой выше 7,3. Большинство растений предпочитает слабокислые почвы (с pH от 6,0 до 6,8)[5]. Кочанная капуста предпочитает щелочные почвы, и это может помешать другим растениям.

Примечания[править | править код]

  1. Щёлок Архивная копия от 9 декабря 2017 на Wayback Machine // Словарь Фасмера
  2. А. С. Арсеньев. Анализ развивающегося понятия. М., «Наука», 1067. С. 332.
  3. *Столбец «х» — характер индикатора: К—кислота, О—основание.
  4. Фенолфталеин в сильно щелочной среде обесцвечивается. В среде концентрированной серной кислоты также он даёт красную окраску, обусловленную строением катиона фенолфталеина, хотя и не такую интенсивную. Эти малоизвестные факты могут привести к ошибкам при определении реакции среды.
  5. Chambers's Encyclopaedia[en]. — 1888.

Литература[править | править код]

При написании этой статьи использовался материал из издания «Казахстан. Национальная энциклопедия» (1998—2007), предоставленного редакцией «Қазақ энциклопедиясы» по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.