Baser (hydroxider)- komplexa ämnen, vars molekyler har en eller flera OH-hydroxylgrupper i sin sammansättning. Oftast består baser av en metallatom och en OH-grupp. Till exempel är NaOH natriumhydroxid, Ca (OH) 2 är kalciumhydroxid, etc.
Det finns en bas - ammoniumhydroxid, i vilken hydroxigruppen inte är bunden till metallen, utan till NH 4 +-jonen (ammoniumkatjon). Ammoniumhydroxid bildas genom att lösa ammoniak i vatten (reaktioner av tillsats av vatten till ammoniak):
NH3 + H2O = NH4OH (ammoniumhydroxid).
Hydroxylgruppens valens är 1. Antalet hydroxylgrupper i basmolekylen beror på metallens valens och är lika med den. Till exempel, NaOH, LiOH, Al (OH) 3, Ca (OH) 2, Fe (OH) 3, etc.
Alla grunder - fasta ämnen som har olika färger. Vissa baser är mycket lösliga i vatten (NaOH, KOH, etc.). De flesta av dem löser sig dock inte i vatten.
Vattenlösliga baser kallas alkalier. Alkalilösningar är "såpiga", hala vid beröring och ganska frätande. Alkalier inkluderar hydroxider av alkali- och jordalkalimetaller (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2, etc.). Resten är olösliga.
Olösliga baser- dessa är amfotära hydroxider, som, när de interagerar med syror, fungerar som baser och beter sig som syror med alkali.
Olika baser skiljer sig åt i sin förmåga att splittra hydroxigrupper, så de delas in i starka och svaga baser enligt särdrag.
Starka baser donerar lätt sina hydroxylgrupper i vattenlösningar, men svaga baser gör det inte.
Kemiska egenskaper hos baser
De kemiska egenskaperna hos baser kännetecknas av deras förhållande till syror, syraanhydrider och salter.
1. Agera om indikatorer. Indikatorer ändrar färg beroende på interaktionen med olika kemikalier. I neutrala lösningar - de har en färg, i sura lösningar - en annan. När de interagerar med baser ändrar de sin färg: metylorangeindikatorn blir gul, lackmusindikatorn blir blå och fenolftalein blir fuchsia.
2. Reagerar med sura oxider bildning av salt och vatten:
2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O.
3. Reagera med syror, bildar salt och vatten. Reaktionen av interaktionen av en bas med en syra kallas en neutraliseringsreaktion, eftersom mediet efter dess slutförande blir neutralt:
2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O.
4. Reagera med salter bildar ett nytt salt och bas:
2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2 + Na2SO4.
5. Kan sönderdelas till vatten och basisk oxid vid upphettning:
Cu (OH)2 \u003d CuO + H2O.
Har du några frågor? Vill du veta mer om foundations?
För att få hjälp av en handledare – anmäl dig.
Första lektionen är gratis!
webbplats, med hel eller delvis kopiering av materialet, krävs en länk till källan.
Efter att ha läst artikeln kommer du att kunna separera ämnen i salter, syror och baser. Artikeln beskriver vad en lösnings pH är, vilka gemensamma egenskaper syror och baser har.
Enkelt uttryckt är en syra vad som helst med H, och en bas är vad som helst med OH. MEN! Inte alltid. För att skilja en syra från en bas måste du ... komma ihåg dem! Ångra. För att på något sätt göra livet enklare kom våra tre vänner, Arrhenius och Bronsted med Lowry, med två teorier som kallas vid deras namn.
Liksom metaller och icke-metaller är syror och baser separation av ämnen enligt liknande egenskaper. Den första teorin om syror och baser tillhörde den svenske vetenskapsmannen Arrhenius. En Arrheniussyra är en klass av ämnen som i reaktion med vatten dissocierar (sönderdelas) och bildar en vätekatjon H+. Arrheniusbaser i vattenlösning bildar OH - anjoner. Följande teori föreslogs 1923 av forskarna Brönsted och Lowry. Brønsted-Lowry-teorin definierar syror som ämnen som kan donera en proton i en reaktion (en vätekatjon kallas en proton i reaktioner). Baser är ämnen som kan ta emot en proton i en reaktion. Den nuvarande teorin är Lewis-teorin. Lewis teori definierar syror som molekyler eller joner som kan ta emot elektronpar och därigenom bilda Lewis-addukter (en addukt är en förening som bildas genom att kombinera två reaktanter utan att bilda biprodukter).
Inom oorganisk kemi menar de som regel med syra Bronsted-Lowry-syra, det vill säga ämnen som kan donera en proton. Om de menar definitionen av en Lewis-syra, så kallas en sådan syra i texten för en Lewis-syra. Dessa regler gäller för syror och baser.
Dissociation
Dissociation är processen för sönderdelning av ett ämne till joner i lösningar eller smältor. Till exempel är dissociationen av saltsyra nedbrytningen av HCl till H + och Cl -.
Egenskaper hos syror och baser
Baser tenderar att vara tvålaktiga vid beröring, medan syror tenderar att smaka surt.
När en bas reagerar med många katjoner bildas en fällning. När en syra reagerar med anjoner frigörs vanligtvis gas.
Vanligt använda syror:
H 2 O, H 3 O +, CH 3 CO 2 H, H 2 SO 4, HSO 4-, HCl, CH 3 OH, NH 3
Vanligt använda baser:
OH - , H 2 O, CH 3 CO 2 - , HSO 4 - , SO 4 2 - , Cl -
Starka och svaga syror och baser
Starka syror
Sådana syror som helt dissocierar i vatten och producerar vätekatjoner H + och anjoner. Ett exempel på en stark syra är saltsyra HCl:
HCl (lösning) + H 2 O (l) → H 3 O + (lösning) + Cl - (lösning)
Exempel på starka syror: HCl, HBr, HF, HNO 3 , H 2 SO 4 , HClO 4
Lista över starka syror
- HCl - saltsyra
- HBr - vätebromid
- HI - vätejodid
- HNO 3 - salpetersyra
- HClO4 - perklorsyra
- H 2 SO 4 - svavelsyra
Svaga syror
Lös endast delvis i vatten, till exempel HF:
HF (lösning) + H2O (l) → H3O + (lösning) + F - (lösning) - i en sådan reaktion dissocierar inte mer än 90 % av syran:
= < 0,01M для вещества 0,1М
Starka och svaga syror kan särskiljas genom att mäta konduktiviteten hos lösningar: konduktiviteten beror på antalet joner, ju starkare syran är, desto mer dissocierad är den, därför är den starkare syran, desto högre konduktivitet.
Lista över svaga syror
- HF fluorväte
- H3PO4 fosforsyra
- H2SO3 svavelhaltig
- H2S vätesulfid
- H 2 CO 3 kol
- H 2 SiO 3 kisel
Starka baser
Starka baser dissocierar helt i vatten:
NaOH (lösning) + H 2 O ↔ NH 4
Starka baser inkluderar hydroxider av metaller från den första (alkaliner, alkalimetaller) och den andra (alkaliska terrenes, alkaliska jordartsmetaller) grupper.
Lista över starka baser
- NaOH natriumhydroxid (kaustiksoda)
- KOH kaliumhydroxid (kaustikkali)
- LiOH litiumhydroxid
- Ba(OH)2-bariumhydroxid
- Ca(OH) 2 kalciumhydroxid (släckt kalk)
Svaga baser
I en reversibel reaktion i närvaro av vatten bildar den OH - joner:
NH 3 (lösning) + H 2 O ↔ NH + 4 (lösning) + OH - (lösning)
De flesta svaga baserna är anjoner:
F - (lösning) + H 2 O ↔ HF (lösning) + OH - (lösning)
Lista över svaga baser
- Mg(OH)2 magnesiumhydroxid
- Fe(OH)2 järn(II)hydroxid
- Zn(OH)2 zinkhydroxid
- NH4OH ammoniumhydroxid
- Fe(OH)3 järn(III)hydroxid
Reaktioner av syror och baser
Stark syra och stark bas
En sådan reaktion kallas neutralisering: om mängden reagens är tillräcklig för att helt dissociera syran och basen kommer den resulterande lösningen att vara neutral.
Exempel:
H3O + + OH - ↔ 2H2O
Svag bas och svag syra
Allmän syn på reaktionen:
Svag bas (lösning) + H 2 O ↔ Svag syra (lösning) + OH - (lösning)
Stark bas och svag syra
Basen dissocierar helt, syran dissocierar delvis, den resulterande lösningen har svaga basegenskaper:
HX (lösning) + OH - (lösning) ↔ H 2 O + X - (lösning)
Stark syra och svag bas
Syran dissocierar helt, basen dissocierar inte helt:
Vattendissociation
Dissociation är nedbrytningen av ett ämne till dess ingående molekyler. Egenskaperna hos en syra eller bas beror på jämvikten som finns i vatten:
H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + (lösning) + OH - (lösning)
K c = / 2
Jämviktskonstanten för vatten vid t=25°: K c = 1,83⋅10 -6 , följande jämlikhet äger också rum: = 10 -14 , vilket kallas vattens dissociationskonstant. För rent vatten = = 10-7, varav -lg = 7,0.
Detta värde (-lg) kallas pH - potentialen för väte. Om pH< 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH >7, då har ämnet grundläggande egenskaper.
Metoder för att bestämma pH
instrumentell metod
En speciell enhets pH-mätare är en enhet som omvandlar koncentrationen av protoner i en lösning till en elektrisk signal.
Indikatorer
Ett ämne som ändrar färg i ett visst område av pH-värden beroende på lösningens surhet, med hjälp av flera indikatorer, kan du uppnå ett ganska exakt resultat.
Salt
Ett salt är en jonförening bildad av en annan katjon än H+ och en annan anjon än O 2-. I en svag vattenlösning dissocierar salter helt.
För att bestämma syra-basegenskaperna hos en saltlösning, är det nödvändigt att bestämma vilka joner som finns i lösningen och överväga deras egenskaper: neutrala joner bildade av starka syror och baser påverkar inte pH: varken H + eller OH - joner frigörs i vatten. Till exempel, Cl-, NO-3, SO2-4, Li+, Na+, K+.
Anjoner bildade av svaga syror uppvisar alkaliska egenskaper (F - , CH 3 COO - , CO 2- 3), katjoner med alkaliska egenskaper existerar inte.
Alla katjoner, förutom metaller från den första och andra gruppen, har sura egenskaper.
buffert-lösning
Lösningar som bibehåller sitt pH när en liten mängd av en stark syra eller stark bas tillsätts består vanligtvis av:
- En blandning av en svag syra, motsvarande salt och en svag bas
- Svag bas, motsvarande salt och stark syra
För att förbereda en buffertlösning med en viss surhet är det nödvändigt att blanda en svag syra eller bas med motsvarande salt, samtidigt som man tar hänsyn till:
- pH-intervall inom vilket buffertlösningen kommer att vara effektiv
- Kapaciteten hos en lösning är mängden stark syra eller stark bas som kan tillsättas utan att påverka lösningens pH.
- Inga oönskade reaktioner bör inträffa som kan förändra lösningens sammansättning
Testa:
12.4. Styrka av syror och baser
Riktningen för förskjutningen av syra-basbalansen bestäms av följande regel:
Syra-bas-jämvikter förskjuts mot en svagare syra och en svagare bas.
En syra är starkare ju lättare den donerar en proton, och en bas är starkare ju lättare den tar emot en proton och håller den fastare. En molekyl (eller jon) av en svag syra är inte benägen att donera en proton, och en molekyl (eller jon) av en svag bas är inte benägen att acceptera den, vilket förklarar förskjutningen av jämvikt i deras riktning. Styrkan hos syror såväl som styrkan hos baser kan endast jämföras i samma lösningsmedel
Eftersom syror kan reagera med olika baser kommer motsvarande jämvikter att förskjutas i en eller annan riktning i varierande grad. Därför, för jämförelse, bestämmer styrkorna hos olika syror hur lätt dessa syror donerar protoner till lösningsmedelsmolekyler. Styrkan på baserna bestäms på samma sätt.
Du vet redan att en vatten(lösningsmedels)molekyl både kan ta emot och donera en proton, det vill säga att den uppvisar både egenskaperna hos en syra och egenskaperna hos en bas. Därför kan både syror och baser jämföras med varandra i styrka i vattenlösningar. I samma lösningsmedel beror styrkan hos en syra till stor del på energin hos den brytande A-H-bindningen, och basens styrka beror på energin hos den bildade B-H-bindningen.
För att kvantitativt karakterisera styrkan hos en syra i vattenlösningar kan du använda syra-bas-jämviktskonstanten för den reversibla reaktionen av en given syra med vatten:
HA + H 2 O A + H 3 O. 
För att karakterisera styrkan av en syra i utspädda lösningar, i vilka koncentrationen av vatten är nästan konstant, använd surhetskonstant:
,
Var K till(HA) = K c·.
På samma sätt, för att kvantitativt karakterisera styrkan hos en bas, kan du använda syra-bas-jämviktskonstanten för den reversibla reaktionen av en given bas med vatten:
A + H 2 O ON + OH, 
och i utspädda lösningar basicitetskonstant
, Var K o(HA)= K c .
I praktiken, för att bedöma basens styrka, surhetskonstanten för syran som erhålls från den givna basen (den så kallade " konjugera" syra), eftersom dessa konstanter är relaterade till ett enkelt förhållande
K o (A) \u003d TILL(H 2 O) / K till(PÅ).
Med andra ord, basen är starkare, desto svagare är konjugatsyran. Och vice versa, ju starkare syra, desto svagare konjugatbas .
Surhets- och basicitetskonstanter bestäms vanligtvis experimentellt. Värdena för surhetskonstanter för olika syror anges i bilaga 13, och värdena för baskonstanter ges i bilaga 14.
För att uppskatta hur mycket av molekylerna i en syra eller bas i ett jämviktstillstånd som har genomgått en reaktion med vatten används ett värde som liknar (och homogent) molfraktionen och kallas grad av protolys(). För sur HA
.
Här kännetecknar värdet med indexet "pr" (i täljaren) den reagerade delen av NA-syramolekylerna, och värdet med indexet "ut" (i nämnaren) kännetecknar den initiala delen av syran.
Enligt reaktionsekvationen
n pr (HA) = n(H3O) = n(A) c pr(ha)= c(H3O) = c(A);
==a · Med ref (ON);
= (1 – a) · Med ref (NA).
Genom att ersätta dessa uttryck i surhetskonstantekvationen får vi
Genom att känna till surhetskonstanten och den totala syrakoncentrationen kan man således bestämma graden av protolys av denna syra i en given lösning. På liknande sätt kan basens basicitetskonstant också uttryckas i termer av graden av protolys, därför i en allmän form
Denna ekvation är ett matematiskt uttryck Ostwalds utspädningslag. Om lösningarna är utspädda, det vill säga den initiala koncentrationen inte överstiger 0,01 mol / l, kan det ungefärliga förhållandet användas
K= 2 c ref.
För en grov uppskattning av graden av protolys kan denna ekvation även användas vid koncentrationer upp till 0,1 mol/l.
Syra-bas-reaktioner är reversibla processer, men inte alltid. Tänk på beteendet hos väteklorid- och vätefluoridmolekyler i vatten:
Klorvätemolekylen donerar en proton till en vattenmolekyl och förvandlas till en kloridjon. Därför uppvisar väteklorid i vatten egenskaper hos en syra, medan vattnet i sig är en egenskap hos en bas. Samma sak händer med vätefluoridmolekylen, och därför uppvisar vätefluorid också egenskaperna hos en syra. Därför kallas en vattenlösning av väteklorid saltsyra (eller saltsyra), och en vattenlösning av vätefluorid kallas fluorvätesyra (eller fluorvätesyra). Men det finns en betydande skillnad mellan dessa syror: saltsyra reagerar irreversibelt (helt) med överskott av vatten, medan fluorvätesyra reagerar reversibelt och lätt. Därför donerar en klorvätemolekyl lätt en proton till en vattenmolekyl, medan en vätefluoridmolekyl gör detta med svårighet. Därför är saltsyra starka syror och fluorvätesyra - till svag.
Starka syror: HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SO 4 , H 2 SeO 4 , HNO 3 och några andra.
Låt oss nu uppmärksamma de rätta delarna av ekvationerna för reaktioner med vatten av väteklorid och vätefluorid. Fluoridjonen kan ta emot en proton (riva bort den från oxoniumjonen) och förvandlas till en vätefluoridmolekyl, men det kan kloridjonen inte. Därför uppvisar fluoridjonen egenskaperna hos en bas, medan kloridjonen inte uppvisar sådana egenskaper (men bara i utspädda lösningar).
Liksom syror finns det stark Och svaga baser.
Starka basämnen inkluderar alla mycket lösliga jonhydroxider (de kallas även " alkalier"), eftersom när de löses i vatten går hydroxidjoner helt i lösning.
Svaga baser inkluderar NH 3 ( K O= 1,74 10 -5) och några andra ämnen. De inkluderar också praktiskt taget olösliga hydroxider av metallbildande grundämnen ("metallhydroxider") eftersom när dessa ämnen interagerar med vatten går endast en obetydlig mängd hydroxidjoner i lösning.
Svaga partikelbaser (även kallade " anjoniska baser"): F, NO 2, SO 3 2, S 2, CO 3 2, PO 4 3 och andra anjoner bildade från svaga syror.
Anjoner Cl, Br, I, HSO 4, NO 3 och andra anjoner bildade av starka syror har inte grundläggande egenskaper
Katjonerna Li, Na, K, Ca 2, Ba 2 och andra katjoner som ingår i starka baser har inte sura egenskaper.
Förutom sura partiklar och baspartiklar finns det även partiklar som uppvisar både sura och basiska egenskaper. Dessa egenskaper hos vattenmolekylen är redan kända för dig. Förutom vatten är dessa hydrosulfitjoner, hydrosulfidjoner och andra liknande joner. Till exempel uppvisar HSO 3 båda egenskaperna hos en syra
HSO 3 + H 2 O SO 3 + H 3 O, och basens egenskaper
HSO3 + H2O H2SO3 + OH.
Sådana partiklar kallas amfolyter.
De flesta amfolytpartiklar är svaga syramolekyler som har förlorat några av sina protoner (HS, HSO 3, HCO 3, H 2 PO 4 , HPO 4 2 och några andra). HSO 4-anjonen uppvisar inte grundläggande egenskaper och är en ganska stark syra ( TILL K = 1,12. 10–2), och gäller därför inte amfolyter. Salter som innehåller sådana anjoner kallas sura salter.
Exempel på sura salter och deras namn:
Som du kanske har märkt har syra-bas- och redoxreaktioner mycket gemensamt. Schemat som visas i figur 12.3 hjälper dig att spåra de gemensamma dragen och hitta skillnaderna mellan dessa typer av reaktioner.
SYRA STYRKA, BAS STYRKA, SYRA KONSTANT, BAS KONSTANT, KONJUGAT SYRA, KONJUGAT BAS, PROTOLYSGRAD, Ostwald Dilution Law, STARK SYRA, SVAG SYRA, STARK BAS, SVAG BAS, ALKALINE, ANI ONE BAS, AMFOLYTER,
1. Vilken av syrorna är mer benägen att donera en proton i en vattenlösning a) salpeter eller nitrös, b) svavelsyra eller svavelsyra, c) svavelsyra eller saltsyra, d) svavelväte eller svavelhaltig? Skriv reaktionsekvationer. Vid reversibla reaktioner, skriv ner uttrycket för surhetskonstanterna.
2. Jämför atomiseringsenergin för HF- och HCl-molekyler. Stämmer dessa data överens med styrkan hos fluorvätesyra och saltsyra?
3. Vilken partikel är en starkare syra: a) en kolsyramolekyl eller en kolkarbonatjon, b) en fosforsyramolekyl, en dihydrofosfatjon eller en hydrofosfatjon, c) en vätesulfidmolekyl eller en hydrosulfidjon?
4. Varför i bilaga 13 hittar du inte surhetskonstanterna för svavelsyra, saltsyra, salpetersyra och vissa andra syror?
5. Bevisa giltigheten av förhållandet som förbinder basicitetskonstanten och surhetskonstanten för konjugerade syror och baser.
6. Skriv ner reaktionsekvationerna med vatten a) vätebromid och salpetersyrlighet, b) svavelsyra och svavelsyra, c) salpetersyra och vätesulfid. Vilka är skillnaderna mellan dessa processer?
7. För följande amfolyter: HS , HSO 3 , HCO 3 , H 2 PO 4 , HPO 4 2 , H 2 O - skriv ner ekvationerna för dessa partiklars reaktioner med vatten, skriv ner uttrycken för surheten och basiciteten konstanter, skriv ut värdena för dessa konstanter från applikationerna 13 och 14. Bestäm vilka egenskaper, sura eller basiska, dominerar i dessa partiklar?
8. Vilka processer kan uppstå när fosforsyra löses i vatten?
Jämförelse av reaktiviteten hos starka och svaga syror.
12.5. Syra-bas-reaktioner av oxoniumjoner
Både syror och baser skiljer sig åt i styrka, löslighet, stabilitet och några andra egenskaper. Styrka är den viktigaste av dessa egenskaper. Syrors egenskaper är mest karakteristiska för starka syror. I lösningar av starka syror är syrapartiklarna oxoniumjoner. Därför kommer vi i detta avsnitt att överväga reaktionerna i lösningar som uppstår under interaktionen av oxoniumjoner med olika ämnen som innehåller baspartiklar. Låt oss börja med de starkaste grunderna.
a) Reaktioner av oxoniumjoner med oxidjoner
Bland de mycket starka baserna är den viktigaste oxidjonen, som är en del av de grundläggande oxiderna, som, som ni minns, är joniska ämnen. Denna jon är en av de starkaste baserna. Därför reagerar basiska oxider (till exempel av MO-sammansättningen), även om de inte reagerar med vatten, lätt med syror. Reaktionsmekanism:
I dessa reaktioner hinner inte oxidjonen gå i lösning utan reagerar omedelbart med oxoniumjonen. Därför fortsätter reaktionen på oxidens yta. Sådana reaktioner går till slutet, eftersom en mycket svag amfolyt (vatten) bildas av en stark syra och en stark bas.
Exempel. Reaktionen av salpetersyra med magnesiumoxid:
MgO + 2HNO3p = Mg(NO3)2p + H2O.
Alla basiska och amfotera oxider reagerar på detta sätt med starka syror, men om ett olösligt salt bildas saktar reaktionen i vissa fall ner mycket, eftersom ett lager av olösligt salt hindrar syran från att tränga in till oxidens yta (en exempel är reaktionen mellan bariumoxid och svavelsyra).
b) Reaktioner av oxoniumjoner med hydroxidjoner
Av alla baspartiklar som finns i vattenlösningar är hydroxidjonen den starkaste basen. Dess basicitetskonstant (55,5) är många gånger större än basicitetskonstanterna för andra baspartiklar. Hydroxidjoner är en del av alkalier och går i lösning när de är upplösta. Mekanismen för reaktionen mellan oxoniumjoner och hydroxidjoner:
.
Exempel 1. Reaktionen av saltsyra med en lösning av natriumhydroxid:
HCl p + NaOH p \u003d NaCl p + H 2 O.
Liksom reaktioner med basiska oxider går sådana reaktioner till fullbordan (irreversibla) eftersom, som ett resultat av överföringen av en proton av en oxoniumjon (en stark syra, K K = 55,5) hydroxidjon (stark bas, K O \u003d 55,5), vattenmolekyler bildades (mycket svag amfolyt, K K= K O = 1,8 10-16).
Kom ihåg att reaktionerna mellan syror och baser (inklusive alkalier) kallas neutraliseringsreaktioner.
Du vet redan att rent vatten innehåller oxoniumjoner och hydroxidjoner (på grund av vattenautoprotolys), men deras koncentrationer är lika och extremt obetydliga: Med(H 3 O) \u003d Med(OH) \u003d 10 -7 mol/l. Därför är deras närvaro i vattnet nästan omärklig.
Detsamma observeras i lösningar av ämnen som varken är syror eller baser. Sådana lösningar kallas neutral.
Men om ett surt ämne eller ett basämne läggs till vatten, kommer ett överskott av en av dessa joner att uppstå i lösningen. Lösningen blir sur eller alkalisk.
Hydroxidjoner är en del av inte bara alkalier, utan också praktiskt taget olösliga baser, såväl som amfotära hydroxider (amfotära hydroxider i detta avseende kan betraktas som joniska föreningar). Med alla dessa ämnen reagerar också oxoniumjoner, och som i fallet med basiska oxider fortskrider reaktionen på ytan av det fasta ämnet. Reaktionsmekanism för hydroxidkomposition M(OH) 2:
.
Exempel 2. Reaktion av en svavelsyralösning med kopparhydroxid. Eftersom hydrosulfatjonen är en ganska stark syra ( K K 0,01), kan reversibiliteten för dess protolys försummas och ekvationerna för denna reaktion kan skrivas enligt följande:
Cu(OH)2 + 2H3O = Cu2 + 4H2O
Cu(OH)2 + H2SO4p = CuSO4 + 2H2O.
c) Reaktioner av oxoniumjoner med svaga baser
Som i alkalilösningar innehåller lösningar av svaga baser också hydroxidjoner, men deras koncentration är många gånger lägre än koncentrationen av baspartiklar själva (detta förhållande är lika med graden av protolys av basen). Därför är hastigheten för neutralisationsreaktionen för hydroxidjoner många gånger lägre än hastigheten för neutralisationsreaktionen för själva baspartiklarna. Därför kommer reaktionen mellan oxoniumjonerna och baspartiklarna att vara dominerande.
Exempel 1. Reaktion av neutralisation av saltsyra med ammoniaklösning:
.
Som ett resultat av reaktionen erhålls ammoniumjoner (svag syra, K K = 6 10 -10) och vattenmolekyler, men eftersom ett av de initiala reagenserna (ammoniak) är basen svag ( K O = 2 10 -5), då är reaktionen reversibel
Men jämvikten i den är mycket starkt förskjuten åt höger (mot reaktionsprodukterna), så mycket att reversibiliteten ofta försummas när man skriver den molekylära ekvationen för denna reaktion med ett likhetstecken:
HCl p + NH3p = NH4Cl p + H2O.
Exempel 2. Reaktion av bromvätesyra med natriumbikarbonatlösning. Eftersom bikarbonatjonen är en amfolyt, beter sig den som en svag bas i närvaro av oxoniumjoner:
Den resulterande kolsyran kan endast innehållas i vattenlösningar i mycket små koncentrationer. När koncentrationen ökar sönderfaller den. Nedbrytningsmekanismen kan föreställas enligt följande:
Sammanfattning av kemiska ekvationer:
H 3 O + HCO 3 \u003d CO 2 + 2H 2 O
HBr p + NaHCO 3p = NaBr p + CO 2 + H 2 O.
Exempel 3. Reaktioner som uppstår när lösningar av perklorsyra och kaliumkarbonat hälls. Karbonatjonen är också en svag bas, fastän starkare än kolkarbonatjonen. Reaktionerna mellan dessa joner och oxoniumjonen är helt analoga. Beroende på förhållandena kan reaktionen stanna vid bildningsstadiet av en bikarbonatjon och kan också leda till bildning av koldioxid:
a) H 3 O + CO 3 \u003d HCO 3 + H 2 O
HClO4p + K2CO3p = KClO4p + KHCO3p;
b) 2H 3 O + CO 3 \u003d CO 2 + 3H 2 O
2HClO4p + K2CO3p = 2KClO4p + CO2 + H2O.
Liknande reaktioner fortsätter även när salter som innehåller baspartiklar är olösliga i vatten. Liksom i fallet med basiska oxider eller olösliga baser, fortskrider i detta fall reaktionen även på ytan av det olösliga saltet.
Exempel 4 Reaktion mellan saltsyra och kalciumkarbonat:
CaCO 3 + 2H 3 O \u003d Ca 2 + CO 2 + 3H 2 O
CaCO 3p + 2HCl p \u003d CaCl 2p + CO 2 + H 2 O.
Ett hinder för sådana reaktioner kan vara bildningen av ett olösligt salt, vars skikt kommer att hindra penetration av oxoniumjoner till ytan av reagenset (till exempel i fallet med interaktionen av kalciumkarbonat med svavelsyra).
NEUTRALÖSNING, SYRALÖSNING, ALKALISKA LÖSNING, NEUTRALISERINGSREAKTION.
1. Gör diagram över mekanismerna för reaktioner av oxoniumjoner med följande ämnen och partiklar: FeO, Ag 2 O, Fe (OH) 3, HSO 3, PO 4 3 och Cu 2 (OH) 2 CO 3. Sammanställ joniska reaktionsekvationer enligt schemana.
2. Med vilka av följande oxider reagerar oxoniumjoner: CaO, CO, ZnO, SO 2, B 2 O 3, La 2 O 3? Skriv joniska ekvationerna för dessa reaktioner.
3. Med vilka av följande hydroxider reagerar oxoniumjoner: Mg (OH) 2, B (OH) 3, Te (OH) 6, Al (OH) 3? Skriv joniska ekvationerna för dessa reaktioner.
4. Gör joniska och molekylära ekvationer för reaktionerna av bromvätesyra med lösningar av följande ämnen: Na 2 CO 3 , K 2 SO 3 , Na 2 SiO 3 , KHCO 3 .
5.Komponera joniska och molekylära ekvationer för reaktionerna av en salpetersyralösning med följande ämnen: Cr(OH) 3 , MgCO 3 , PbO.
Reaktioner av lösningar av starka syror med baser, basiska oxider och salter.
12.6. Syra-bas-reaktioner av svaga syror
Till skillnad från lösningar av starka syror, i lösningar av svaga syror, finns inte bara oxoniumjoner som sura partiklar, utan också molekyler av själva syran, och det finns många gånger fler syramolekyler än oxoniumjoner. Därför, i dessa lösningar, kommer den dominerande reaktionen att vara reaktionen av själva syrapartiklarna med baspartiklarna, och inte reaktionen av oxoniumjoner. Hastigheten för reaktioner som involverar svaga syror är alltid mindre än hastigheten för liknande reaktioner som involverar starka syror. Vissa av dessa reaktioner är reversibla, och ju fler, desto svagare är syran involverad i reaktionen.
a) Reaktioner av svaga syror med oxidjoner
Detta är den enda gruppen av reaktioner av svaga syror som fortsätter irreversibelt. Reaktionshastigheten beror på syrans styrka. Vissa svaga syror (svavelsyra, kolsyra, etc.) reagerar inte med lågaktiva basiska och amfotera oxider (CuO, FeO, Fe 2 O 3, Al 3 O 3, ZnO, Cr 2 O 3, etc.).
Exempel. Reaktionen mellan mangan(II)oxid och ättiksyralösning. Mekanismen för denna reaktion:
Reaktionsekvationer:
MnO + 2CH3COOH = Mn2 + 2CH3COO + H2O
MnO + 2CH 3 COOH p \u003d Mn (CH 3 COO) 2p + H 2 O. (Salter av ättiksyra kallas acetater)
b) Reaktioner av svaga syror med hydroxidjoner
Som ett exempel, överväg hur molekyler av fosforsyra (ortofosforsyra) reagerar med hydroxidjoner:
Som ett resultat av reaktionen erhålls vattenmolekyler och divätefosfatjoner.
Om, efter att denna reaktion har slutförts, hydroxidjoner kvarstår i lösningen, kommer dihydrofosfatjoner, som är amfolyter, att reagera med dem:
Hydrofosfatjoner bildas, som också är amfolyter, kan reagera med ett överskott av hydroxidjoner:
.
Joniska ekvationer för dessa reaktioner
H3PO4 + OH H2PO4 + H2O;
H2PO4 + OH HPO42 + H2O;
HPO 4 + OH PO 4 3 + H 2 O.
Jämvikten för dessa reversibla reaktioner förskjuts åt höger. I ett överskott av en alkalilösning (till exempel NaOH) fortskrider alla dessa reaktioner nästan irreversibelt, så deras molekylära ekvationer skrivs vanligtvis enligt följande:
H3PO4p + NaOH p = NaH2PO4p + H2O;
NaH2PO4p + NaOH p = Na2HPO4p;
Na 2 HPO 4p + NaOH p \u003d Na 3 PO 4p + H 2 O.
Om målprodukten för dessa reaktioner är natriumfosfat, kan den övergripande ekvationen också skrivas:
H3PO4 + 3NaOH \u003d Na3PO4 + 3H2O.
Således kan en fosforsyramolekyl, som går in i syra-basinteraktioner, sekventiellt donera en, två eller tre protoner. I en liknande process kan en molekyl av hydrosulfidsyra (H 2 S) donera en eller två protoner, och en molekyl av salpetersyrlighet (HNO 2) kan bara donera en proton. Följaktligen klassificeras dessa syror som tribasic, bibasic och single-basic.
Motsvarande egenskap hos basen kallas aciditet.
Exempel på enstaka syrabaser är NaOH, KOH; exempel på disyrabaser är Ca (OH) 2, Ba (OH) 2.
Den starkaste av de svaga syrorna kan också reagera med hydroxidjoner, som ingår i olösliga baser och till och med amfotära hydroxider.
c) Reaktioner av svaga syror med svaga baser
Nästan alla dessa reaktioner är reversibla. I enlighet med den allmänna regeln förskjuts jämvikter i sådana reversibla reaktioner mot svagare syror och svagare baser.
SYRAS BASICITET, BASENS SYRA.
1. Gör diagram över mekanismerna för reaktioner som sker i en vattenlösning mellan myrsyra och följande ämnen: Fe 2 O 3, KOH och Fe (OH) 3. Sammanställ jon- och molekylekvationerna för dessa reaktioner enligt schemana. (tetraakvazinkjon) och 3aq aq+ H3O.
4. I vilken riktning kommer jämvikten i denna lösning att förskjutas a) när den späds med vatten, b) när en stark syralösning tillsätts?
Vi har definierat hydrolys kom ihåg några fakta om salter. Nu ska vi diskutera starka och svaga syror och ta reda på att "scenariot" för hydrolys beror exakt på vilken syra och vilken bas som bildade detta salt.
← Hydrolys av salter. Del I
Starka och svaga elektrolyter
Låt mig påminna dig om att alla syror och baser kan villkorligt delas in i stark Och svag. Starka syror (och i allmänhet starka elektrolyter) dissocierar nästan helt i vattenlösning. Svaga elektrolyter bryts ner till joner i liten utsträckning.
Starka syror inkluderar:
- H 2 SO 4 (svavelsyra),
- HClO 4 (perklorsyra),
- HClO3 (klorsyra),
- HNO 3 (salpetersyra),
- HCl (saltsyra),
- HBr (bromvätesyra),
- HI (vätejodsyra).
Följande är en lista över svaga syror:
- H 2 SO 3 (svavelsyra),
- H 2 CO 3 (kolsyra),
- H 2 SiO 3 (kiselsyra),
- H 3 PO 3 (fosforsyra),
- H 3 PO 4 (ortofosforsyra),
- HClO 2 (klorsyrlighet),
- HClO (hypoklorsyra),
- HNO 2 (salpetersyrlighet),
- HF (fluorvätesyra),
- H 2 S (svavelsyra),
- de flesta organiska syror, t ex ättiksyra (CH3COOH).
Naturligtvis är det omöjligt att lista alla syror som finns i naturen. Endast de mest "populära" är listade. Det bör också förstås att uppdelningen av syror i starka och svaga är ganska godtycklig.
Saker och ting är mycket enklare med starka och svaga baser. Du kan använda löslighetstabellen. Alla starka baser är löslig i basvatten, förutom NH4OH. Dessa ämnen kallas alkalier (NaOH, KOH, Ca (OH) 2, etc.)
Svaga baser är:
- alla vattenolösliga hydroxider (t.ex. Fe(OH) 3 , Cu(OH) 2 etc.),
- NH4OH (ammoniumhydroxid).
Salthydrolys. Nyckelfakta
Det kan tyckas för dem som läser den här artikeln som vi redan har glömt huvudämnet för konversationen och har gått någonstans åt sidan. Detta är fel! Vårt samtal om syror och baser, om starka och svaga elektrolyter är direkt relaterat till hydrolysen av salter. Nu kommer du att vara övertygad om det.
Så låt mig ge dig de grundläggande fakta:
- Inte alla salter genomgår hydrolys. Existera hydrolytiskt stabil föreningar såsom natriumklorid.
- Hydrolys av salter kan vara fullständig (irreversibel) och partiell (reversibel).
- Under hydrolysreaktionen bildas en syra eller bas, surheten i mediet ändras.
- Den grundläggande möjligheten för hydrolys, riktningen för motsvarande reaktion, dess reversibilitet eller irreversibilitet bestäms syrakraft Och genom stiftelse som bildar detta salt.
- Beroende på styrkan av motsvarande syra och resp. baser kan alla salter delas in i 4 grupper. Var och en av dessa grupper har sitt eget "scenario" för hydrolys.
Exempel 4. Salt NaNO 3 bildas av en stark syra (HNO 3) och en stark bas (NaOH). Hydrolys sker inte, inga nya föreningar bildas, surheten i mediet förändras inte.
Exempel 5. Salt NiSO 4 bildas av en stark syra (H 2 SO 4) och en svag bas (Ni (OH) 2). Hydrolys sker vid katjonen, under reaktionen bildas en syra och ett basiskt salt.
Exempel 6. Kaliumkarbonat bildas av en svag syra (H 2 CO 3) och en stark bas (KOH). Anjonhydrolys, bildning av alkali och surt salt. Alkalisk lösning.
Exempel 7. Aluminiumsulfid bildas av en svag syra (H 2 S) och en svag bas (Al (OH) 3). Hydrolys sker både vid katjonen och vid anjonen. irreversibel reaktion. Under processen bildas H 2 S och aluminiumhydroxid. Miljöns surhetsgrad ändras något.
Prova själv:
Övning 2. Vilken typ är följande salter: FeCl 3 , Na 3 PO 3 , KBr, NH 4 NO 2 ? Genomgår dessa salter hydrolys? Katjon eller anjon? Vad bildas under reaktionen? Hur förändras surheten i miljön? Reaktionsekvationerna kan ännu inte skrivas ner.
Det återstår för oss att sekventiellt diskutera 4 grupper av salter och ge ett specifikt "scenario" för hydrolys för var och en av dem. I nästa del kommer vi att börja med salter bildade av en svag bas och en stark syra.
Innan vi diskuterar de kemiska egenskaperna hos baser och amfotära hydroxider, låt oss tydligt definiera vad det är?
1) Baser eller basiska hydroxider inkluderar metallhydroxider i oxidationstillståndet +1 eller +2, dvs. vars formler skrivs antingen som MeOH eller som Me(OH) 2 . Det finns dock undantag. Så, hydroxidema Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2 hör inte till baserna.
2) Amfotera hydroxider inkluderar metallhydroxider i oxidationstillståndet +3, +4, och, som undantag, hydroxider Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2. Metallhydroxider i oxidationstillståndet +4 finns inte i USE-uppdragen, därför kommer de inte att beaktas.
Kemiska egenskaper hos baser
Alla baser är indelade i:
Kom ihåg att beryllium och magnesium inte är alkaliska jordartsmetaller.
Förutom att vara lösliga i vatten dissocierar alkalier också mycket bra i vattenlösningar, medan olösliga baser har en låg grad av dissociation.
Denna skillnad i löslighet och förmåga att dissociera mellan alkalier och olösliga hydroxider leder i sin tur till märkbara skillnader i deras kemiska egenskaper. Så i synnerhet alkalier är mer kemiskt aktiva föreningar och kan ofta ingå i de reaktioner som olösliga baser inte går in i.
Reaktion av baser med syror
Alkalier reagerar med absolut alla syror, även mycket svaga och olösliga sådana. Till exempel:
Olösliga baser reagerar med nästan alla lösliga syror, reagerar inte med olöslig kiselsyra:
Det bör noteras att både starka och svaga baser med den allmänna formeln av formen Me (OH) 2 kan bilda basiska salter med brist på syra, till exempel:
Interaktion med sura oxider
Alkalier reagerar med alla sura oxider för att bilda salter och ofta vatten:
Olösliga baser kan reagera med alla högre sura oxider som motsvarar stabila syror, till exempel P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5, med bildning av mediumsalter:
Olösliga baser av formen Me (OH) 2 reagerar i närvaro av vatten med koldioxid uteslutande med bildning av basiska salter. Till exempel:
Cu(OH)2 + CO2 = (CuOH)2CO3 + H2O
Med kiseldioxid, på grund av dess exceptionella tröghet, reagerar endast de starkaste baserna, alkalier. I detta fall bildas normala salter. Reaktionen fortskrider inte med olösliga baser. Till exempel:
Interaktion av baser med amfotära oxider och hydroxider
Alla alkalier reagerar med amfotära oxider och hydroxider. Om reaktionen utförs genom att smälta en amfoter oxid eller hydroxid med en fast alkali, leder en sådan reaktion till bildningen av vätefria salter:
Om vattenhaltiga lösningar av alkalier används, bildas hydroxokomplexsalter:
När det gäller aluminium, under inverkan av ett överskott av koncentrerad alkali, istället för Na-saltet, bildas Na3-saltet:
Interaktionen mellan baser och salter
Vilken bas som helst reagerar med valfritt salt endast om två villkor är uppfyllda samtidigt:
1) löslighet av utgångsföreningar;
2) närvaron av en fällning eller gas bland reaktionsprodukterna
Till exempel:
Termisk stabilitet för baser
Alla alkalier, förutom Ca(OH) 2 , är resistenta mot värme och smälter utan sönderdelning.
Alla olösliga baser, liksom lättlöslig Ca (OH) 2, sönderdelas vid upphettning. Den högsta nedbrytningstemperaturen för kalciumhydroxid är cirka 1000 o C:
Olösliga hydroxider har mycket lägre nedbrytningstemperaturer. Så till exempel sönderfaller koppar(II)hydroxid redan vid temperaturer över 70 o C:
Kemiska egenskaper hos amfotära hydroxider
Interaktion av amfotera hydroxider med syror
Amfotera hydroxider reagerar med starka syror:
Amfotära metallhydroxider i +3-oxidationstillståndet, dvs. typ Me (OH) 3, reagerar inte med syror som H 2 S, H 2 SO 3 och H 2 CO 3 på grund av det faktum att salter som kan bildas som ett resultat av sådana reaktioner är föremål för irreversibel hydrolys till ursprunglig amfoter hydroxid och motsvarande syra:
Interaktion mellan amfotära hydroxider och sura oxider
Amfotära hydroxider reagerar med högre oxider, vilket motsvarar stabila syror (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5):
Amfotära metallhydroxider i +3-oxidationstillståndet, dvs. typ Me (OH) 3, reagerar inte med sura oxider SO 2 och CO 2.
Interaktion av amfotära hydroxider med baser
Av baserna reagerar amfotära hydroxider endast med alkalier. I det här fallet, om en vattenlösning av alkali används, bildas hydroxokomplexsalter:
Och när amfotera hydroxider smälts med fasta alkalier erhålls deras vattenfria analoger:
Interaktion mellan amfotära hydroxider och basiska oxider
Amfotera hydroxider reagerar när de smälts med oxider av alkali- och jordalkalimetaller:
Termisk nedbrytning av amfotära hydroxider
Alla amfotära hydroxider är olösliga i vatten och, precis som alla olösliga hydroxider, sönderdelas när de upphettas till motsvarande oxid och vatten.
