Что такое щелочь, в какие реакции вступают самые известные из них
Химия – наука, изучающая различные реакции, протекающие в природе, а также взаимодействия одних соединений с другими. Основными веществами здесь являются кислоты и щелочи, реакции между которыми обычно называются нейтрализацией. Они приводят к образованию растворимой в воде соли.
Что такое щелочь
Гидроксиды щелочных (металлы первой группы главной (А) подгруппы в периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева) и щелочноземельных (металлы второй группы главной (А) подгруппы, включая кальций) металлов, которые бурно взаимодействуют с водой и полностью в ней растворяются, называются щелочами. Так как они способны разрушать органический материал (кожу, древесину, бумагу), их называют едкими. Например, гидроксид калия (KOH) – едкий калий, бария (Ba(OH)2) – едкий барий и так далее.
Вам будет интересно: Где находится Рейкьявик: страна, координаты, описание
Физические свойства сильных оснований
Исходя из определения, что такое щелочь, можно добавить, что эти гидроксиды также представляют собой твердые гигроскопичные (способные поглощать из воздуха пары воды) вещества белого цвета. К самым сильным щелочам относятся гидроксиды цезия CsOH и радия Ra(OH)2. Реакции щелочей чаще всего сопровождаются выделением тепла (экзотермические). Также к физическим свойствам таких оснований можно отнести их способность растворяться в некоторых органических соединениях, например, в спиртах: метаноле и этаноле.
Химические свойства
Растворы щелочей способны вступать в различные реакции.
Сильные основания обладают способностью взаимодействовать с кислотными и амфотерными оксидами:
При реагировании с амфотерными металлами (Zn, Al и прочие) также возможно образование как расплава, так и соответствующей комплексной соли. Причем обе реакции сопровождаются выделением газообразного водорода:
Также щелочи способны реагировать с солями, в результате чего образуется другое основание и другая соль. Условием протекания реакции является то, что в результате одно из образовавшихся веществ должно быть не растворимо в воде:
NaOH + CuSO4 = Na2SO4 + Cu(OH)2.
Как уже было упомянуто ранее, щелочи и кислоты вступают в реакцию нейтрализации, образуется соль и вода:
NaOH + HCl = NaCl + H2O.
Щелочи вступают в реакцию с другими основаниями только, если это гидроксиды амфотерных металлов:
NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4].
Некоторые из них могут вступать во взаимодействие со многими органическими веществами: эфирами, амидами, многоатомными спиртами:
2C2H6O2 + 2NaOH = C2H4O2Na2 + 2H2O (продукт реакции – алкоголят натрия).
Как получают сильные основания
Щелочи получают разными способами как в промышленности, так и в лабораториях.
В промышленной индустрии существуют несколько методов получения щелочей: пиролиз, известковый, ферритный, электролиз, который делится на диафрагменный, мембранный и ртутный методы на жидких и твердых катодах.
Это электролиз растворов хлоридов натрия и калия, после чего на аноде и катоде выделяются хлор и водород, и получаются соответствующие гидроксиды:
При пиролизе в 1000 градусов на первом этапе происходит образование оксида натрия:
На втором этапе полученный охлажденный оксид растворяют в воде, в результате чего и получается необходимая щелочь:
В лабораториях также применяется электролиз. Еще щелочи могут получиться путем воздействия на соответствующие металлы водой или взаимодействия солей этих металлов с другими основаниями, в результате чего получается необходимая щелочь и нерастворимый в воде второй продукт реакции – соль.
2Cs + 2H2O = 2CsOH + H2.
В результате действия воды на оксид лития получается щелочь:
Li2O + 2H2O = 2LiOH + H2.
Применение
Опираясь на само определение того, что такое щелочь, можно понять, что они находят широкое применение не только в промышленности, но и в быту:
Меры предосторожности
Становится очевидным, что такие щелочи, как гидроксиды натрия, лития, калия, цезия и прочие, способны сильно повреждать и обжигать кожу и слизистые оболочки глаз даже при попадании туда мельчайших частиц соединения. Чтобы предотвратить это, необходимо носить защитные очки, резиновые перчатки, а также спецодежду, которая обработана специальными веществами, не позволяющими материалу взаимодействовать со щелочами.
Щелочи: понятие, свойства и применение
К щелочам принято относить гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов.
Все щелочи — это основания, но не наоборот, нельзя считать определения «основание» и «щелочь» синонимами.
Правильное химическое название щелочей — гидроксид (гидроокись), например, гидроокись натрия, гидроксид калия. Часто употребляются также названия, которые сложились исторически. Ввиду того, что щелочи разрушают материалы органического происхождения — кожу, ткани, бумагу, древесину, их называют едкими: например, едкий натр, едкий барий. Однако понятием «едкие щелочи» химики определяют гидроксиды щелочных металлов — лития, натрия, калия, рубидия, цезия.
Свойства щелочей
Щелочи — твердые вещества белого цвета; гигроскопичные, водорастворимые. Растворение в воде сопровождается активным выделением тепла. Вступают в реакции с кислотами, образуя соль и воду. Эта реакция нейтрализации является важнейшей из всех свойств щелочей. Кроме этого, гидроксиды реагируют с кислотными оксидами (образующими кислородосодержащие кислоты), с переходными металлами и их оксидами, с растворами солей.
Гидроксиды щелочных металлов растворяются в метиловом и этиловом спиртах, способны выдерживать температуры до +1000 °С (за исключением гидроксида лития).
Щелочи — активные химические реагенты, поглощающие из воздуха не только водяные пары, но и молекулы углекислого и сернистого газа, сероводорода, диоксида азота. Поэтому хранить гидроксиды следует в герметичной таре или, например, доступ воздуха в сосуд со щелочью организовать через хлоркальциевую трубку. В противном случае хим.реактив после хранения на воздухе будет загрязнен карбонатами, сульфатами, сульфидами, нитратами и нитритами.
Если сравнивать щелочи по химической активности, то она увеличивается при движении по столбцу таблицы Менделеева сверху вниз.
Концентрированные щелочи разрушают стекло, а расплавы щелочей — даже фарфор и платину, поэтому растворы щелочей не рекомендуется хранить в сосудах с пришлифованными стеклянными пробками и кранами, так как пробки и краны может заклинить. Хранят щелочи, обычно, в полиэтиленовых емкостях.
Именно щелочи, а не кислоты, вызывают более сильные ожоги, так как их сложнее смыть с кожи и они проникают глубоко в ткань. Смывать щелочь надо неконцентрированным раствором уксусной кислоты. Работать с ними необходимо в средствах защиты. Щелочной ожог требует немедленного обращения к врачу!
Применение щелочей
— В качестве электролитов.
— Для производства удобрений.
— В медицине, химических, косметических производствах.
— В рыбоводстве для стерилизации прудов.
В магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы найдете самые востребованные щелочи по выгодным ценам.
Едкий натр
Самая популярная и востребованная в мире щелочь.
Применяется для омыления жиров в производстве косметических и моющих средств, для изготовления масел в процессе нефтепереработки, в качестве катализатора и реактива в химических реакциях; в пищепроме.
Едкое кали
Применяется для производства мыла, калийных удобрений, электролитов для батареек и аккумуляторов, синтетического каучука. Также — в качестве пищевой добавки; для профессиональной очистки изделий из нержавеющей стали.
Гидроксид алюминия
Востребован в медицине как отличный адсорбент, антацид, обволакивающее средство; ингредиент вакцин в фармацевтике. Кроме этого, вещество применяется в очистных сооружениях и в процессах получения чистого алюминия.
Гидроокись кальция
Популярная щелочь с очень широким спектром применения, которую в быту знают под названием «гашеная известь». Используется для дезинфекции, смягчения воды, в производстве удобрений, едкого натра, «хлорки», строительных материалов. Применяется для защиты деревьев и деревянных сооружений от вредителей и огня; в пищепроме как пищевая добавка и реактив при производстве сахара.
Гидроокись лития
Востребованное соединение в химпроме как сырье; в стекольной, керамической, 
радиотехнической индустрии; для производства смазочных материалов, электролитов; для поглощения вредных газов.
Гидроокись бария
Применяется в химпроме как катализатор, а также в пищепроме для очистки жиров, сахара.
В аналитической химии применяются фиксаналы щелочей, которые можно купить у нас:
— стандарт-титр Натрий гидроокись (Натрий гидроксид) 0,1 H
— стандарт-титр Калий гидроокись (Калий гидроксид) 0,1 Н
Основания. Химические свойства и способы получения
Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:
Получение оснований
1. Взаимодействие основных оксидов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только те оксиды, которым соответствует растворимое основание (щелочь). Т.е. таким способом можно получить только щёлочи:
основный оксид + вода = основание
Na2O + H2O → 2NaOH
При этом оксид меди (II) с водой не реагирует:
CuO + H2O ≠
2. Взаимодействие металлов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только щелочные металлы (литий, натрий, калий. рубидий, цезий) , кальций, стронций и барий. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, окислителем выступает водород, восстановителем является металл.
металл + вода = щёлочь + водород
2K 0 + 2 H2 + O → 2 K + OH + H2 0
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
4. Основания образуются при взаимодействии других щелочей с солями. При этом взаимодействуют только растворимые вещества, а в продуктах должна образоваться нерастворимая соль, либо нерастворимое основание:
щелочь + соль1 = соль2↓ + щелочь
щелочь + соль1 = соль2↓ + щелочь
Например: карбонат калия реагирует в растворе с гидроксидом кальция:
Например: хлорид меди (II) взаимодействет в растворе с гидроксидом натрия. При этом выпадает голубой осадок гидроксида меди (II):
CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl
Химические свойства нерастворимых оснований
1. Нерастворимые основания взаимодействуют с сильными кислотами и их оксидами (и некоторыми средними кислотами). При этом образуются соль и вода.
нерастворимое основание + кислота = соль + вода
нерастворимое основание + кислотный оксид = соль + вода
При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с кислотным оксидом слабой угольной кислоты – углекислым газом:
2. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на оксид и воду.
3. Нерастворимые основания не взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.
нерастворимое оснвоание + амфотерный оксид ≠
нерастворимое основание + амфотерный гидроксид ≠
4. Некоторые нерастворимые основания могут выступать в качестве восстановителей. Восстановителями являются основания, образованные металлами с минимальной или промежуточной степенью окисления, которые могут повысить свою степень окисления (гидроксид железа (II), гидроксид хрома (II) и др.).
Химические свойства щелочей
щёлочь(избыток)+ кислота = средняя соль + вода
щёлочь + многоосновная кислота(избыток) = кислая соль + вода
При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.
При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 2:1 образуются гидрофосфаты:
В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.
щёлочь (расплав) + амфотерный оксид = средняя соль + вода
щёлочь (расплав) + амфотерный гидроксид = средняя соль + вода
щёлочь (раствор) + амфотерный оксид = комплексная соль
щёлочь (раствор) + амфотерный гидроксид = комплексная соль
А в растворе образуется комплексная соль:
Обратите внимание, как составляется формула комплексной соли: сначала мы выбираем центральный атом (к ак правило, это металл из амфотерного гидроксида). Затем дописываем к нему лиганды — в нашем случае это гидроксид-ионы. Число лигандов, как правило, в 2 раза больше, чем степень окисления центрального атома. Но комплекс алюминия — исключение, у него число лигандов чаще всего равно 4. Заключаем полученный фрагмент в квадртаные скобки — это комплексный ион. Определяем его заряд и снаружи дописываем нужное количество катионов или анионов.
3. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами. При этом возможно образование кислой или средней соли, в зависимости от мольного соотношения щёлочи и кислотного оксида. В избытке щёлочи образуется средняя соль, а в избытке кислотного оксида образуется кислая соль:
щёлочь(избыток) + кислотный оксид = средняя соль + вода
щёлочь + кислотный оксид(избыток) = кислая соль
А при взаимодействии избытка углекислого газа с гидроксидом натрия образуется только гидрокарбонат натрия:
2NaOH + CO2 = NaHCO3
щёлочь + растворимая соль = соль + соответствующий гидроксид
Щёлочи взаимодействуют с растворами солей металлов, которым соответствуют нерастворимые или неустойчивые гидроксиды.
Cu 2+ SO4 2- + 2Na + OH — = Cu 2+ (OH)2 — ↓ + Na2 + SO4 2-
Также щёлочи взаимодействуют с растворами солей аммония.
Таким образом, получаем 2 схемы взаимодействия солей металлов, которым соответствуют амфотерные гидроксиды, с щелочами:
соль амф.металла(избыток) + щёлочь = амфотерный гидроксид↓ + соль
соль амф.металла + щёлочь(избыток) = комплексная соль + соль
5. Щёлочи взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, либо менее кислые соли.
кислая соль + щёлочь = средняя соль + вода
Свойства кислых солей очень удобно определять, разбивая мысленно кислую соль на 2 вещества — кислоту и соль. Например, гидрокарбонта натрия NaHCO3 мы разбиваем на уольную кислоту H2CO3 и карбонат натрия Na2CO3. Свойства гидрокарбоната в значительной степени определяются свойствами угольной кислоты и свойствами карбоната натрия.
6. Щёлочи взаимодействуют с металлами в растворе и расплаве. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, в растворе образуется комплексная соль и водород, в расплаве — средняя соль и водород.
! Обратите внимание! С щелочами в растворе реагируют только те металлы, у которых оксид с минимальной положительной степенью окисления металла амфотерный!
2Al + 2NaOH + 6 H2 + O = 2Na[ Al +3 (OH)4] + 3 H2 0
7. Щёлочи взаимодействуют с неметалами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Как правило, неметаллы диспропорционируют в щелочах. Не реагируют с щелочами кислород, водород, азот, углерод и инертные газы (гелий, неон, аргон и др.):
NaOH +О2 ≠
NaOH +N2 ≠
NaOH +C ≠
Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).
2NaOH +Cl2 0 = NaCl — + NaOCl + + H2O
6NaOH +Cl2 0 = 5NaCl — + NaCl +5 O3 + 3H2O
Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.
2NaOH + Si 0 + H2 + O= Na2Si +4 O3 + 2H2 0
Фтор окисляет щёлочи:
Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.
8. Щёлочи не разлагаются при нагревании.
Исключение — гидроксид лития:
2LiOH = Li2O + H2O
Щелочь
Гидроксид
Получение оснований
Получение оснований и щелочей может производиться различными способами. Для получения щелочи можно использовать химическое взаимодействие металла с водой. Такие реакции протекают с очень большим выделением тепла, вплоть до воспламенения (воспламенение происходит по причине выделения водорода в процессе реакции).
KCl + 2H2O →2KOH + H2 + Cl2 (эта реакция проходит при пропускании электрического тока через раствор).
Нерастворимые основания осаждают щелочами из растворов соответствующих солей.
Свойства оснований
KOH + HCl → KCl + H2O
Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами, в результате которой образуется соль и вода.
Нерастворимые основания, в отличии от щелочей, термически не стойкие вещества. Некоторые из них, например, гидроксид меди, разлагаются при нагревании,
Нерастворимые основания взаимодействуют с кислотами, реакция происходит лишь в том случае, если соль, которая образуется при реакции, растворяется в воде.
Растворение щелочного металла в воде с изменение цвета индикатора на ярко-красный
Подобным образом ведут себя все щелочные металлы. Если перед началом реакцией в воду добавить индикатор фенолфталеин, а затем опустить в воду кусочек натрия, то натрий будет скользить по воде, оставляя за собой ярко розовый след образовавшейся щелочи (щелочь окрашивает фенолфталеин в розовый цвет)
Гидроксид железа
Гидроксид железа 3-х валентного
Гидроксид железа (III) имеет амфотерные свойства, но кислотные свойства у него выражены значительно слабее. Получить гидроксид железа (III) можно в результате химической реакции обмена между солью железа и щёлочью. Например
Кислоты и щёлочи
Здравствуйте, друзья. Сегодня разберёмся с такой темой: кислоты и щёлочи. Если быть точнее, то «чем щёлочи отличаются от кислот?». Вспомним немного о химии. Вообще, кислоты и щёлочи — это такие химические элементы, которые при соединении друг с другом (в правильном количестве) создают процесс нейтрализации. Этот процесс в итоге даёт нам воду и соль.
И получается такое вещество, которое не относится ни к кислотам, ни к щелочам. Оно не способно вызывать ожоги. Но это будет только при правильной пропорции кислоты и щёлочи (иногда для верности пользуются фенолфталеином, он окрашивает щёлочь в слегка фиолетовый цвет).
Кислота и щёлочи — это как две противоположности. Но они очень важны при изготовлении таких вещей как: удобрения, пластик, мыла, моющие средства, красок, бумаги и даже взрывчаток. Это далеко не весь список.
Что такое кислота
Кислота — это и есть что-то кислое, оно характеризуется кислым вкусом. Кислота содержится в уксусе – уксусная кислота, в лимоне – лимонная кислота, в молоке – молочная кислота, в желудке – соляная кислота и т.п. Но это всё так называемые слабые кислоты, помимо них существуют кислоты с большей концентрацией (серная, синильная кислоты и т.д. хотя этот учёный пробовал). Они гораздо опаснее для человека и пробовать их не рекомендуется никому. Они способны разъесть одежду, кожу, вызвать тяжёлый ожог на коже, разъесть бетон и другие вещества. Например, соляная кислота нам нужна для того, чтобы желудок быстрее переваривал пищу, а также для уничтожения большинства вредных бактерий, которые приходят вместе с пищей.
Что такое щелочь?
Щелочь — это те вещества, которые хорошо растворяются в воде. При этом реакция сопровождается с выделением тепла, с увеличением температуры. Если щёлочь сравнивать с кислотой, то на ощупь она намного «мыльнее», то есть скользкая. Вообще, щёлочи не сильно отстают от кислот по разъеданию и по силе. Они также могут с лёгкостью разъесть древесину, пластик, одежду и тому подобное.
Кстати, из щёлочей делают мыло, стекло, бумагу, ткань и это не весь список. Щёлочь можно найти у себя на кухне, ну или в магазине под названием пищевая сода. Кстати, пищевая сода это очень хороший помощник всем домохозяйкам.
Кислоты и щёлочи – отличия
Кислоты и щёлочи отличают по показателям pH (шкала pH). Ниже Вы видите картинку – это специальная шкала, на которой имеются числа от 0 и до 14. Нулём обозначают самые сильные кислоты, а четырнадцатью – самую сильную щёлочь. Но какая же середина между этими числами? Может быть 5, может быть 7, а может быть 10? Серединой принято считать число 7 (нейтральное положение). То есть числа до 7 — это все кислоты, а больше 7 — это щёлочи.
pH продуктов
Сильные кислоты и слабые кислоты
Есть некоторые кислоты, которые мы можем употреблять, в то время как работа с другими предполагает строгие меры безопасности.
Сильные кислоты — это те, которые полностью диссоциируют или ионизируются в водных растворах.
Один из способов визуализировать, как отличить слабые и сильные кислоты, по аналогии с игроками в регби:
Примеры сильных кислот
Среди известных сильных кислот выделяют:
Примеры слабых кислот
Обычно кислоты органических соединений известны как слабые:
Показатель кислотности растворов рН, механизм действия
Именно для этой шкалы разработаны специальные индикаторы — лакмусы. Это обычная полоска, которая реагирует на среду. В кислотной среде она окрашивается в красный цвет, а в щелочной среде – в синий цвет. Она необходима не только в химии, но и в быту.
Например, если у Вас есть аквариум, то немаловажную роль играет кислотность воды. От неё зависит вся жизнь аквариума. К примеру, показатель кислотности воды для аквариумных рыбок колеблется от 5 до 9 рН. Если будет больше или меньше, то рыбка будет чувствовать себя не комфортно, а может и вовсе умереть. Всё тоже самое и с растениями для аквариумов.
Работа с кислотами и щёлочами
Работа с кислотами и щёлочами требует большой внимательности и осторожности. Ведь при попадании на кожу они вызывают сильные ожоги. Старайтесь работать в проветриваемом помещении. Вдыхать пары щёлочей и кислот также не рекомендуется. Для личной безопасности стоит воспользоваться очками, перчатками и специальной одеждой, чтобы не повредить глаза, руки и любимую одёжку.
При работе с кислотами следует помнить, что сначала вливают кислоту в раствор (воду), а не наоборот. В противном случае произойдёт бурная реакция, которая сопровождается брызгами. А сам процесс добавления кислоты в раствор следует делать очень медленно, при этом контролировать степень нагрева сосуда и обязательно добавлять кислоту по стенкам сосуда.
При работе со щёлочами первым следует добавлять понемногу щёлочь. К тому же запрещено пользоваться стеклянной посудой, рекомендуют фарфоровую или специальную посуду.
При химической обработке металлов (оксидирование, анодирование, травление и др.) погружать в раствор и вынимать из раствора изделие следует с помощью специальных приспособлений или инструментов, но никак не руками, даже если они в резиновых перчатках. Кстати, щёлочь входит в состав некоторых батареек.
Запомните, что при химических ожогах кожи поражённое место нужно промыть сильной струёй проточной воды. И окончательно нейтрализовать: от кислот — 3%-ным раствором питьевой соды, а щёлочь — 1%-ным раствором уксусной кислоты.