Основание (химия) | это... Что такое Основание (химия)? (original) (raw)

У этого термина существуют и другие значения, см. Основание.

Основа́ния — класс химических соединений.

Основания (осно́вные гидрокси́ды) — сложные вещества, которые состоят из атомов металла или иона аммония и гидроксогруппы (-OH). В водном растворе диссоциируют с образованием катионов и анионов ОН−. Название основания обычно состоит из двух слов: «гидроксид металла/аммония». Хорошо растворимые в воде основания называются щелочами.
Согласно протонной теории кислот и оснований, основания — один из основных классов химических соединений, вещества, молекулы которых являются акцепторами протонов.
В органической химии по традиции основаниями называют также вещества, способные давать аддукты («соли») с сильными кислотами, например, многие алкалоиды описывают как в форме «алкалоид-основание», так и в виде «солей алкалоидов».

В статье смысл термина «основание» раскрывается в первом, наиболее широко используемом значении — осно́вные гидрокси́ды.

Получение

Классификация

Основания классифицируются по ряду признаков.

По растворимости в воде.
- Растворимые основания (щёлочи): гидроксид натрия NaOH, гидроксид калия KOH, гидроксид бария Ba(OH)2, гидроксид стронция Sr(OH)2, гидроксид цезия CsOH, гидроксид рубидия RbOH.
- Практически нерастворимые основания: Mg(OH)2, Ca(OH)2, Zn(OH)2, Cu(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)3, Be(OH)2.
- Другие основания: NH3·H2O

Деление на растворимые и нерастворимые основания практически полностью совпадает с делением на сильные и слабые основания, или гидроксиды металлов и переходных элементов

По количеству гидроксильных групп в молекуле.
- Однокислотные (гидроксид натрия NaOH)
- Двукислотные (гидроксид меди(II) Cu(OH)2)
- Трехкислотные (гидроксид железа(III) Fe(OH)3)
По летучести.
- Летучие: NH3, CH3-NH2
- Нелетучие: щёлочи, нерастворимые основания.
По стабильности.
- Стабильные: гидроксид натрия NaOH, гидроксид бария Ba(OH)2
- Нестабильные: гидроксид аммония NH3·H2O (гидрат аммиака).
По степени электролитической диссоциации.
- Сильные (α > 30 %): щёлочи.
- Слабые (α < 3 %): нерастворимые основания.
По наличию кислорода.
- Кислородсодержащие: гидроксид калия KOH, гидроксид стронция Sr(OH)2
- Бескислородные: аммиак NH3, амины.
По типу соединения:
- Неорганические основания: содержат одну или несколько групп -OH.
- Органические основания: органические соединения, являющиеся акцепторами протонов: амины, амидины и другие соединения.

Номенклатура

По номенклатуре IUPAC неорганические соединения, содержащие группы -OH, называются гидроксидами. Примеры систематических названий гидроксидов:

NaOH — гидроксид натрия
TlOH — гидроксид таллия(I)
Fe(OH)2 — гидроксид железа(II)

Если в соединении есть оксидные и гидроксидные анионы одновременно, то в названиях используются числовые приставки:

TiO(OH)2 — дигидроксид-оксид титана
MoO(OH)3 — тригидроксид-оксид молибдена

Для соединений, содержащих группу O(OH), используют традиционные названия с приставкой мета-:

AlO(OH) — метагидроксид алюминия
CrO(OH) — метагидроксид хрома

Для оксидов, гидратированных неопределённым числом молекул воды, например Tl2O3•n H2O, недопустимо писать формулы типа Tl(OH)3. Называть такие соединениями гидроксидами также не рекомендуется. Примеры названий:

Tl2O3•n H2O — полигидрат оксида таллия(III)
MnO2•n H2O — полигидрат оксида марганца(IV)

Особо следует именовать соединение NH3•H2O, которое раньше записывали как NH4OH и которое в водных растворах проявляет свойства основания. Это и подобные соединения следует именовать как гидрат:

NH3•H2O — гидрат аммиака
N2H4•H2O — гидрат гидразина

Химические свойства

В водных растворах основания диссоциируют, что изменяет ионное равновесие:

$\mathsf{NaOH \ \rightleftarrows \ Na^+ + OH^- }$

это изменение проявляется в цветах некоторых кислотно-основных индикаторов:

лакмус становится синим,
метилоранж — жёлтым,
фенолфталеин приобретает цвет фуксии.
При взаимодействии с кислотой происходит реакция нейтрализации и образуется соль и вода:

$\mathsf{NaOH + HCl \ \xrightarrow{}\ NaCl + H_2O }$

Примечание: реакция не идёт, если и кислота и основание слабые.

При избытке кислоты или основания реакция нейтрализации идёт не до конца и образуются кислые или осно́вные соли, соответственно:

$\mathsf{NaOH + H_3PO_4 \ \xrightarrow{}\ NaH_2PO_4 + H_2O }$

$\mathsf{Cu(OH)_2 + H_2CO_3 \ \xrightarrow{}\ (CuOH)_2CO_3 + 2H_2O }$

Амфотерные основания могут реагировать с щелочами с образованием гидроксокомплексов:

$\mathsf{Zn(OH)_2 + 2KOH \ \xrightarrow{}\ K_2[Zn(OH)_4] }$

Основания реагируют с кислотными или амфотерными оксидами с образованием солей:

$\mathsf{2NaOH + SiO_2 \ \xrightarrow{}\ Na_2SiO_3 + H_2O }$

$\mathsf{2NaOH + Al_2O_3 \ \xrightarrow{}\ 2NaAlO_2 + H_2O }$

Основания вступают в обменные реакции (реагируют с растворами солей):

$\mathsf{Ba(OH)_2 + Na_2SO_4 \ \xrightarrow{}\ 2NaOH + BaSO_4\downarrow }$

Слабые и нерастворимые основания при нагреве разлагаются на оксид и воду:

$\mathsf{Cu(OH)_2 \ \xrightarrow{T}\ CuO + H_2O }$

Некоторые основания (Cu(I), Ag, Au(I)) разлагаются уже при комнатной температуре.

Основания щелочных металлов (кроме лития) при нагревании плавятся, расплавы являются электролитами.

См. также

Литература

Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8
Лидин Р.А. и др. Номенклатура неорганических веществ. — М.: КолосС, 2006. — 95 с. — ISBN 5-9532-0446-9