Щелочь при контакте с водой

Щелочь

Гидроксид

Основания — называют электролиты, в растворах которых отсутствуют анионы, кроме гидроксид-ионов (анионы — это ионы, которые имеют отрицательный заряд, в данном случае — это ионы OH — ). Названия оснований состоят из трёх частей: слова гидроксид, к которому добавляют название металла (в родительном падеже). Например, гидроксид меди (Cu(OH)₂). Для некоторых оснований могут используются старые названия, например гидроксид натрия (NaOH) — натриевая щелочь.

Едкий натр, гидроксид натрия, натриевая щелочь, каустическая сода — всё это одно и тоже вещество, химическая формула которого NaOH. Безводный гидроксид натрия — это белое кристаллическое вещество. Раствор — прозрачная жидкость, на вид ничем не отличимая от воды. При использовании будьте осторожны! Едкий натр сильно обжигает кожу!

В основу классификации оснований положена их способность растворяться в воде. От растворимости в воде зависят некоторые свойства оснований. Так, основания, растворимые в воде, называют щелочью. К ним относятся гидроксиды натрия (NaOH), гидроксид калия (KOH), лития (LiOH), иногда к их числу прибавляют и гидроксид кальция (Ca(OH)₂)), хотя на самом деле — это малорастворимое вещество белого цвета (гашенная известь).

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).

Негашенная известь — CaO

Но в промышленности эти методы не нашли практического значения, конечно кроме получения гидроксида кальция Ca(OH)₂. Получение гидроксида натрия и гидроксида калия связано с использованием электрического тока. При электролизе водного раствора хлорида натрия или калия на катоде выделяются водород, а на аноде — хлор, при этом в растворе, где происходит электролиз, накапливается щелочь!

KCl + 2H₂O →2KOH + H₂ + Cl₂ (эта реакция проходит при пропускании электрического тока через раствор).

Нерастворимые основания осаждают щелочами из растворов соответствующих солей.

Свойства оснований

Щелочи устойчивы к нагреванию. Гидроксид натрия можно расплавить и расплав довести до кипения, при этом он разлагаться не будет. Щелочи легко вступают в реакцию с кислотами, в результате которого образуется соль и вода. Эта реакция ещё носит название — реакция нейтрализации

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,

Cu(OH)₂ + CuO → H₂O
другие — даже при комнатной температуре (например, гидроксид серебра — AgOH).

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

Щелочные металлы — такие металлы, которые при взаимодействии с водой образуют щелочь. К типичному представителю щелочных металлов относится натрий Na. Натрий легче воды, поэтому его химическая реакция с водой происходит на её поверхности. Активно растворяясь в воде, натрий вытесняет из неё водород, при этом образуя натриевую щелочь (или гидроксид натрия) — едкий натр NaOH. Реакция протекает следующим образом:

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 является основанием. Железо, в зависимости от степени его окисления, образует два разных основания: гидроксид железа, где железо может иметь валентности (II) — Fe(OH)₂ и (III) — Fe(OH)₃. Как и основания, образованные большинством металлов, оба основания железа не растворимы в воде.

Гидроксид железа 3-х валентного

Гидроксид железа (II) — белое студенистое вещество (осадок в растворе), которое обладает сильными восстановительными свойствами. К тому же, гидроксид железа (II) очень не стойкий. Если к раствору гидроксида железа (II) добавить немного щёлочи, то выпадет зелёный осадок, который достаточно быстро темнеет о превращается в бурый осадок железа (III).

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

Источник

Щёлочи – наши помощники

Основания состоят из положительно заряженных ионов металла и гидроксид-ионов ОН-. Щёлочи — это основания, которые хорошо растворимы в воде.

Сведения о растворимости в воде можно брать из таблицы растворимости. Р – растворимые основания, то есть щёлочи, м – малорастворимые, н – нерастворимые, черта «–» означает, что такого основания не существует.

В обычных условиях являются твёрдыми веществами. Имеют вид белых порошков, легко впитывающих влагу. Требуют хранения в банках из толстого стекла с широким горлышком или полиэтиленовых емкостях.

Получение оснований

Щёлочь образуется в результате реакции металла и воды с большим выделением теплоты.
2Na + 2H2O>2NaOH + H2
CaO + H2O>Ca(OH)2.

Гидроксиды натрия и калия образуются при воздействии на раствор электрического тока:
KCl + 2H2O>2KOH + H2 + Cl2.

Свойства оснований

Щёлочи реагируют
1. С кислотными оксидами:
2КОН+SO3>K2SO4+H2O.
Щёлочи способны растворять оксидную плёнку алюминия (амфотерного оксида):

2. С кислотами:
NaOH+HCl>NaCl+HOH.
Можно определить, осталась ли щёлочь, если добавить 1-2 капли раствора фенолфталеина. Щёлочь прореагировала полностью, если малиновый цвет окрашивания раствора не появился.

Реакция между основанием и кислотой – реакция нейтрализации. Подобные реакции часто применяют с целью очищения сточных вод промышленных предприятий от щелочей и кислот. Продукты таких реакций – соли, которые более безопасны для окружающей среды. Очень эффективной и экономически выгодной является нейтрализация стоков различных производств.

3. С солями. Это реакции обмена. Происходят в растворе, при этом исходная соль должна быть водорастворимой. А получаемое вещество – нерастворимым:
2NaOH+Mn(NO3)2=Mn(OH)2v+2NaNO3

4. С галогенами.
На холоде: Cl2 + 2NaOH = NaClO+NaCl+H2O.
При нагревании: 3Cl2+6NaOH = NaClO3+5NaCl+3H2O.

Расплавить можно только гидроксиды натрия и калия (температуры плавления соединений составляют 322о и 405о соответственно).

Безопасность в работе со щелочами

Химические ожоги, причиняемые щелочами, в том числе едким натром и едким кали, намного опаснее, чем химические ожоги от кислот. Ожог усугубляется, если кусочек кристаллического вещества прилипает к коже.

Щёлочи способны разъедать много материалов, вызывать серьёзные ожоги на коже и слизистых оболочках, поражать глаза. Поэтому гидроксид натрия называют «едким натром», а гидроксид калия – «едким кали». При работе со щелочами и их растворами, нужно соблюдать осторожность. При попадании раствора щелочи на кожу, нужно сразу смыть его большим количеством воды. Затем обработать это место слабым раствором уксусной или борной кислоты. И опять промыть водой.

Что за вещество «нашатырный спирт»?

Жидкость с названием «нашатырный спирт» — это водный раствор газа аммиака NH3. Его используют, как лекарственный препарат. В нашатырном спирте содержатся основание NH4OH (гидроксид аммония). Образуется в результате реакции:
NH3+H2O- NH4OH.

Во взаимодействие вступает небольшое количество растворённого аммиака и одновременно распадается на исходные вещества, на что указывает знак «-» в уравнении. Гидроксид аммония, подобно щелочам, изменяет окрашивание индикатора, взаимодействует с кислотными оксидами, кислотами и солями.
2NH4OH+СО2>(NH4)2СО3+H2O
NH4OH+HCl>NH4Cl+H2O
NH4OH+Pb(NO3)2>Pb(OH)2v+2NH4NO3.

Применение оснований

Нашатырный спирт используют не только для того, чтобы привести человека в сознание. С его помощью можно отлично вымыть окна, используя 1 столовую ложку препарата на 1 литр воды. Затем нужно вытереть поверхность бумажными полотенцами.

Если смешать 1 часть нашатырного спирта с 1 частью уксуса, а потом протирать полученным раствором поверхность утюга, то он станет чистым. Но не стоит думать, что получится мгновенный эффект. Поверхность нужно аккуратно потереть.

Широко применяют, прежде всего, гидроксиды кальция и натрия. Гашёная известь – это гидроксид кальция Сa(OH)2. Её используют, как вяжущий материал в строительстве. Смешивают с песком и водой. Полученную смесь наносят на кирпич, штукатурят стены. В результате взаимодействия основания с углекислым газом и оксидом силициума (IV), смесь твердеет. Известь способна поглощать кислые газы. Также может впитывать токсичные вещества, поэтому для здоровья жильцов белить комнату предпочтительнее, чем красить.

Также гидроксид кальция используют в сахарной промышленности, сельском хозяйстве, при изготовлении зубных паст, получении многих веществ.

Гидроксид натрия (каустическую соду) используют при производстве мыла в реакции щёлочи с жиром, при изготовлении лекарств, в кожной промышленности, для очищения нефти. Каустическая сода применяется для чистки масляных пятен. Всем известный «Крот» для труб представляет собой раствор гидроксида натрия, способный растворять жиры и даже волосы.

Щёлочи разъедают стекло и фарфор. Растворяют белковые вещества.

Применяются в медицине в качестве антисептиков, раздражающих и прижигающих препаратов. При заболеваниях пищеварительной системы щелочные минеральные воды действуют оздоравливающе. Эффективны в лечении подагры, стоматита, в лечении заболеваний дыхательной системы. Являются мочегонным средством. Нейтрализуют отравление кислотами.

Немаловажно участие щелочей в изготовлении каучука, искусственного волокна, красителей, очищения предметов из металла, обработки деревянных поверхностей. Являются хладагентом холодильных установок. Используются в сельском хозяйстве, лёгкой промышленности и металлургии.

Щелочные продукты питания

Различают кислые, щелочные и нейтральные продукты питания. Среди щелочных продуктов можно перечислить зелень, репу, огурцы, хрен, сельдерей, лимоны, свеклу, морковь, капусту, цитрусовые, смородину, виноград, вишню, сухофрукты, картофель, перец, помидоры, чеснок.

Примечательно, что в составе нейтральных продуктов содержатся и кислоты, и щёлочи. Это растительное, сливочное масло.

Интересно, что молоко — это щелочной продукт. Но тёплое или кипячёное молоко – кислый продукт.

Щёлочи активно используются человеком. При этом следует помнить и в обязательном порядке соблюдать правила техники безопасности.

Источник

Чем отличаются кислоты от щелочей

Слово «кислота» происходит от латинского слова «кислый». Некоторые продукты с нашего стола, к примеру, уксус или лимонный сок, — кислоты. Основание — соединение, химически противоположное кислоте, и при реакции с кислотой дает нейтральное соединение — соль. Растворимые в воде основания называются щелочами. В цитрусовых плодах — грейпфрутах, апельсинах лимонах — содержатся лимонная и аскорбиновая кислоты. Пчелиный яд – кислота. Нейтрализовать её можно основанием. В цитрусовых плодах – грейпфрутах, апельсинах, лимонах – содержится лимонная и аскорбиновая кислоты.
Кислоты содержат атомы водорода (катион) и кислотный остаток (анион). Щелочи содержат атомы металла (катион) и гидрокисильную группу ОН (анион). Это базовые определения.

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.

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…

Кислоты

Кислоты — это соединения, содержащие водород и образующие ионы водорода (Н+) при растворении в воде. Ионы — это частицы с электрическим зарядом (см. статью «Химические связи»). Именно ионы придают кислотам их свойства, но существовать они могут только в растворе. Следовательно, свойства кислот проявляются исключительно в растворах. Молекула серной кислоты (H2SO4) состоит из атомов водорода, серы и кислорода. В состав соляной кислоты (НСl) входят водород и хлор. Кислота считается сильной, если большинство ее молекул распадаются в ра­створе, выделяя ионы водорода. Соляная, серная, азотная кислоты относятся к сильным. На контейнерах с сильными кислотами ставятся принятые во всем мире символы, означающие «опасно» и «высокая активность»Сила кислоты измеряется числом рН — водородным показателем. Сильные кислоты очень агрессивны; попав на поверхность пред­мета или на кожу, они прожигают её. На контейнерах с сильными кислотами ставятся принятые во всем мире символы, означающие «опасно» и «высокая активность».

Такие кислоты, как лимонная или уксусная, т.е. произведенные живыми организмами, называются органическими. Кислоты широко применяются в хими­ческой и медицинской промышленности, в производстве продуктов питания и синтетических волокон. Виноградный уксус содержит слабую кислоту, называемую уксусной. В помидорах есть органическая салициловая кислота. В цветных пятнах на коже морских улиток содержится кислота с неприятным вкусом, отпугивающая хищников. Для всех кислот характерно сходное по­ведение в химических реакциях. Напри­мер, при реакциях кислот с основаниями образуется нейтральное соединение — соль и вода. Реакции кислот с большинством металлов дают соль и водород. Реагируя с карбонатами, кислоты дают соль, углекислый газ и воду. Известный кули­нарам пекарный порошок содержит гид­рокарбонат натрия и винную кислоту. Когда в муку, содержащую пекарный порошок, добавляют воду, кислота и карбонат порошка вступают в реакцию, углекислый газ начинает выделятся в виде пузырьков, и это помогает тесту подниматься.

рН и индикаторы

Сила кислот и оснований определяет­ся числом рН. Это мера концентрации ионов водорода в растворе. Число рН изменяется от 0 до 14. Чем меньше рН, тем выше концентрация водо­родных ионов. Раствор, рН которого меньше 7, — кис­лота. Апельсиновый сок имеет рН 4, значит, это кислота. Вещества с рН = 7 нейтральны, а вещества с рН больше 7 — основания или щелочи. рН кислоты или щелочи можно определить с помощью индикатора. Индикатор — это вещество, меняющее цвет при контакте с кислотой или щелочью. Так лакмус краснеет в кислоте и синеет в щелочи. Кислота окрашивает синюю лакмусовую бумажку в красные цвет, а красная лакмусовая бумажка в щелочи становится синей или фиолетовой. Лакмус получают из примитивных растений, называемых лишайниками. Другие растения, например, гортензия и краснокочанная капуста, также являются природными индикаторами.

Так называемый универсальный индикатор – это смесь нескольких красок. Он меняет цвет в зависимости от pH вещества. Он становится красным, оранжевым или желтым в кислотах, зеленым или желтым в нейтральных растворах и синим или фиолетовым в щелочах.

Серная кислота

Серная кислота играет важную роль в промышленности, прежде всего в производстве удобрений на основе суперфосфатов и сульфата аммония. Она также ис­пользуется в производстве синтетических волокон, красителей, пластмасс, лекарств, взрывчатых веществ, моющих средств, автомобильных аккумуляторов. Когда-то серную кислоту называли минеральной кислотой, так как ее получали из серы — вещества, встречающегося в земной коре в виде минерала. Серная кислота очень активна и агрессивна. При растворении в воде она выделяет много тепла, поэтому ее нужно вливать в воду, но не наоборот — тог­да кислота растворится, а вода по­глотит тепло. Она — мощный окислитель, т.е. при реакциях окисления она отдает кислород другим веществам. Серная кислота также является осушителем, т.е. забирает воду, связанную с другим веществом. Когда сахар (C12H22O11) растворяется в концентрированной серной кислоте, кислота забирает у сахара воду, и от сахара остается пенящаяся масса черного угля.

Кислоты в почве

Цветы гортензии на кислотной по­чве синие, а на щелочной — розовыеКислотность почвы зависит от характера образовавших ее пород и от растущих на ней растений. На меловых и известняковых по­родах почва обычно щелочная, а на лугах, в песчаных и лесистых районах она более кислая. Кислотность также повышают кислотные дожди. Для земледелия лучше всего подходят нейтральные или слабокислые почвы, рН которых от 6,5 до 7. Разлагаясь, мертвые листья образуют органическую гуминовую кислоту и повышают кислотность почвы. Там, где почвы чересчур кислотные, в них добавляют измельченный известняк или гашеную известь (гидроксид кальция), т.е. основания, которые нейтрализуют кислоты почвы. Такие растения, как рододендроны и азалии хорошо растут на кислотных почвах. Цветы гортензии на кислотной почве синие, а на щелочной — розовые. Гортензия – природный индикатор. На кислотных почвах её цветы синие, а на щелочных розовые.

В настоящее время в химии принята теория Брёнстеда — Лоури и Льюиса, которая определяет кислоты и основания. В соответствии с этой теорией, кислоты — это вещества, способные отщеплять протон, а основания — отдавать электронную пару OH−. Можно сказать, что под основаниями понимают соединения, которые при диссоциации в воде образуют только анионы вида OH−. Если совсем просто, то щелочами называют соединения, состоящие из металла и гидроксид-иона OH−.

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).

Гидроксид натрия (едкий натр) используется в чистящих жидкостях, а также (как и гидроксид калия) для производства мыла. Мыло — это соль, образующаяся при реакции щелочей с кислотами растительных жиров. Жало осы выпускает щелочь, которую можно нейтрализовать кислотой, например уксусом.

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.

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, Фиксаналырадиотехнической 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.

Есть мнения что:

• Кислоты и щелочи неспособны мирно сосуществовать даже одну секунду, находясь в соприкосновении. Перемешавшись, они мгновенно начинают бурное взаимодействие. Химическая реакция с ними сопровождается шипением и разогревом и длится до тех пор, пока эти ярые антагонисты не уничтожат друг друга.
• Кислотам свойственно образовывать кислую среду, а щелочам – щелочную.
• Химики отличают щелочь от кислоты по ее поведению с лакмусовой бумажкой или фенолфталеином.

Источник