Меню Главная Случайная статья Настройки Щёлочи Материал из https://ru.wikipedia.org Щёлочи (в рус. языке от слова «щёлок»; производное от того же корня, что и др.-исл. skola «стирать»[1]) — гидроксиды щелочных, щелочноземельных металлов (кроме обладающего слабыми основными свойствами гидроксида магния, амфотерных гидроксидов бериллия и цинка – они практически нерастворимы в воде), 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) и европия (гидроксид европия (ІІ)). К щелочам относятся хорошо растворимые в воде основания и гидроксид кальция (малорастворимое основание). 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 металлов ІА и ІІА (начиная с кальция) группы. Название 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 потому они 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]. Содержание 1 Физические свойства 2 Химические свойства 2.1 Качественные реакции на щёлочи 2.2 Взаимодействие с кислотами 2.3 Взаимодействие с кислотными оксидами 2.4 Взаимодействие с амфотерными оксидами 2.5 Взаимодействие с металлами, проявляющими амфотерные свойства 2.6 Взаимодействие с растворами солей 3 Получение 3.1 Электролиз растворов солей щелочных/щёлочноземельных металлов 4 Применение 5 В почвоведении 6 Примечания 7 Литература Физические свойства Гидроксиды щелочных металлов (едкие щёлочи) представляют собой твёрдые, белые (кроме гидроксида цезия — он выглядит грязно-бежевым), очень гигроскопичные вещества. Щёлочи — это сильные основания, очень хорошо растворимые в воде (и малорастворимый гидроксид кальция), причём реакция сопровождается значительным тепловыделением, из-за которого вода в растворе может даже закипеть, что очень опасно. 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 IА и гидроксид радия в группе IIА. Кроме того, едкие щёлочи растворимы в этаноле и метаноле. Химические свойства Щёлочи проявляют основные свойства. В твёрдом состоянии все щёлочи поглощают H2O и CO2 (поглощение возможно и в растворённом состоянии) из воздуха, постепенно превращаясь в карбонаты (при поглощении СО2). Щёлочи широко применяются в промышленности: гидроксиды натрия и калия – в мыловарении, гидроксид кальция – в строительстве. Качественные реакции на щёлочи 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 -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 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 ${\displaystyle {\mathsf {NaOH+HCl\longrightarrow NaCl+H_{2}O}}}$; ${\displaystyle {\mathsf {NaOH+HNO_{3}\longrightarrow NaNO_{3}+H_{2}O}}}$. Взаимодействие с кислотными оксидами Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды: Щёлочь + Кислотный оксид Соль + Вода ${\displaystyle {\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\longrightarrow CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}}}$; Взаимодействие с амфотерными оксидами ${\displaystyle {\mathsf {2KOH+ZnO{\xrightarrow {t^{o}C}}K_{2}ZnO_{2}+H_{2}O}}}$. Взаимодействие с металлами, проявляющими амфотерные свойства Растворы щелочей взаимодействуют с металлами, которые образуют амфотерные оксиды и гидроксиды (${\displaystyle {\mathsf {Zn,Al}}}$ и др). Уравнения этих реакций при сплавлении можно изобразить следующим образом: ${\displaystyle {\mathsf {Zn+2NaOH\longrightarrow Na_{2}ZnO_{2}+H_{2}\uparrow }}}$; ${\displaystyle {\mathsf {2Al+2KOH+2H_{2}O\longrightarrow 2KAlO_{2}+3H_{2}\uparrow }}}$. В ходе этих реакций в растворах образуются гидроксокомплексы (продукты гидратации указанных выше солей): ${\displaystyle {\mathsf {Zn+2NaOH+2H_{2}O\longrightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}]+H_{2}\uparrow }}}$; ${\displaystyle {\mathsf {2Al+2KOH+6H_{2}O\longrightarrow 2K[Al(OH)_{4}]+3H_{2}\uparrow }}}$; Взаимодействие с растворами солей Растворы щелочей взаимодействуют с растворами солей, если образуется нерастворимый гидроксид или нерастворимая соль: Раствор щёлочи + Раствор соли Новый гидроксид + Новая соль ${\displaystyle {\mathsf {2NaOH+CuSO_{4}\longrightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow +Na_{2}SO_{4}}}}$; ${\displaystyle {\mathsf {Ba(OH)_{2}+Na_{2}SO_{4}\longrightarrow 2NaOH+BaSO_{4}\downarrow }}}$; Получение Растворимые основания получают различными способами. Электролиз растворов солей щелочных/щёлочноземельных металлов Путём электролиза хлоридов и бромидов щелочных металлов: ${\displaystyle {\mathsf {2NaCl+2H_{2}O\longrightarrow 2NaOH+Cl_{2}+H_{2}}}}$; 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: ${\displaystyle {\mathsf {2Na+2H_{2}O=2NaOH+H_{2}}}}$; Реакция воды с оксидами и пероксидами Щелочных/Щёлочноземельных металлов Реакцией оксидов и пероксидов щелочных и щёлочноземельных металлов с водой, можно получить основания, в случае пероксидов продукты зависят от нагрева: ${\displaystyle {\mathsf {Na_{2}O_{2}+2H_{2}O=2NaOH+H_{2}O_{2}}}}$; ${\displaystyle {\mathsf {2Na_{2}O_{2}+2H_{2}O=4NaOH+O_{2}}}}$(t°); ${\displaystyle {\mathsf {CaO+H_{2}O=Ca(OH)_{2}}}}$; Взаимодействие щелочей с солями Щелочных/Щёлочноземельных металлов в результате реакции щелочей с растворимыми солями образуется новая соль (Для удачного исхода реакции, конечным продуктом должна быть именно нерастворимая соль иначе мы получим лишь раствор свободных ионов) и щелочь. ${\displaystyle {\mathsf {3LiOH+K_{3}PO_{4}=Li_{3}PO_{4}+3KOH}}}$; Реакция соли Щёлочноземельного металла, подвергаемого гидролизу При реакции солей щелочных/щёлочноземельных металлов (подвергаемых гидролизу), образуется щёлочь и соответствующая аниону кислота: ${\displaystyle {\mathsf {SrS+H_{2}O=Sr(OH)_{2}+H_{2}S}}}$(t°); Применение Щёлочи широко применяются в различных производствах и медицине; также для дезинфекции прудов в рыбоводстве и как удобрение, в качестве электролита для щелочных аккумуляторов. В мыле и чистящих средствах также есть щелочь. В почвоведении 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 Щёлок Архивная копия от 9 декабря 2017 на Wayback Machine // Словарь Фасмера А. С. Арсеньев. Анализ развивающегося понятия. М., «Наука», 1067. С. 332. *Столбец «х» — характер индикатора: К—кислота, О—основание. 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. Chambers's Encyclopaedia[англ.]. — 1888. Литература При написании этой статьи использовался материал из издания «Казахстан. Национальная энциклопедия» (1998—2007), предоставленного редакцией «аза энциклопедиясы» по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.