0:00
[БЕЗ_ЗВУКА]
Переходим к
следующему классу неорганических соединений.
Это будут гидроксиды.
Гидроксиды — это соединения, образующиеся при взаимодействии оксида с водой или,
наоборот, разлагающиеся с образованием оксида и воды.
Примеры гидроксидов: NaOH, Cu(OH)₂, Al(OH)₃, H₃PO₄, H₂SO₄.
Да-да, эти соединения тоже можно отнести к классу гидроксидов.
В составе гидроксидов обязательно присутствует по крайней мере одна
гидроксидная группа,
а общую формулу гидроксидов можно записать как: Э(=O)m(OH)n.
Тогда 2m + n — это степень окисления элемента, образующего гидроксид.
В реальных гидроксидах m обычно меньше 4-х, а n меньше 6-ти.
Как же получают гидроксиды?
Как следует из их определения,
гидроксиды можно получить при взаимодействии оксида с водой.
Однако помните, что такие реакции протекают только в том случае,
если в продукте будет растворимый гидроксид.
Так, например, K₂O легко реагирует с водой с образованием KOH,
но CuO с водой не реагирует.
SO₃ очень бурно реагирует с водой с образованием кислоты H₂SO₄, но вот оксид
кремния 4 с водой не реагирует, поскольку кремниевая кислота не растворима в воде.
Другой способ получения гидроксидов — это взаимодействие щелочных металлов с водой.
Конечно же, при этом получаются растворимые в воде гидроксиды.
Например, при взаимодействии натрия с водой образуется NaOH.
Такие соединения называются щелочами.
Растворимые в воде гидроксиды образованы щелочными или щелочноземельными
элементами.
Третий способ получения гидроксидов — это осаждение нерастворимых
гидроксидов щелочами или кислотами.
В этом случае в осадок выпадают нерастворимые основные гидроксиды,
например гидроксид меди Cu(OH)₂, или кислотные гидроксиды — H₂SiO₃.
Надо отметить, что все гидроксиды можно разделить как раз на 3 группы: основные,
кислотные и амфотерные.
Кислотные гидроксиды — это кислоты, кислородсодержащие, то есть это
соединения, которые взаимодействуют с основаниями с образованием солей.
Основные гидроксиды или, попросту говоря, основания — это соединения,
которые реагируют с кислотами с образованием солей.
Ну а амфотерные гидроксиды — это такие соединения,
которые могут реагировать и с кислотами, и с основаниями с образованием солей.
Давайте приведем несколько примеров.
Основные гидроксиды: например, NaOH, Ca(OH)₂.
А также основные гидроксиды образуют переходные металлы в низких
степенях окисления, например Fe(OH)₂ и другие.
Кислотные гидроксиды или кислородсодержащие кислоты — это,
например, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, то есть гидроксиды неметаллов.
Амфотерные гидроксиды (гидроксиды, которые реагируют и с кислотами, и с щелочами)
образуют многие 3-валентные металлы, а также некоторые 2-валентные металлы.
Например, цинк 2+, алюминий 3+, хром 3+, олово 2+.
Соответственно, гидроксиды: Zn(OH)₂, Al(OH)₃, Cr(OH)₃, Sn(OH)₂.
Рассмотрим химические свойства гидроксидов и начнем с основных гидроксидов.
Отмечу, что растворимые в воде основные гидроксиды — это щелочи,
и являются они сильными основаниями.
А вот нерастворимые в воде гидроксиды являются слабыми основаниями.
Основным свойством любого основного гидроксида является его способность
реагировать с кислотами.
В результате такой реакции образуется соль и вода,
а сама реакция называется реакцией нейтрализации.
При взаимодействии, например, NaOH и HCl образуется NaCl и вода.
Кроме того, при нагревании нерастворимые гидроксиды, а также LiOH (он,
вообще говоря, в воде растворим) разлагаются с образованием оксида и воды.
Так и гидроксид лития разлагается — образуется оксид лития и вода.
Кроме того,
щелочи могут реагировать с солями с образованием нерастворимых гидроксидов.
Мы уже рассматривали такую реакцию как один из способов получения гидроксидов.
Кислотные гидроксиды — гидроксиды, проявляющие в воде кислотные свойства.
К таким гидроксидам относятся кислородсодержащие кислоты.
Давайте рассмотрим реакцию образования таких кислородсодержащих кислот на примере
взаимодействия оксида фосфора 5 с водой.
Оксид фосфора 5 (P₄O₁₀) может реагировать с четырьмя молекулами воды с
образованием HPO₃ — метафосфорной кислоты.
Если же воды добавить избыток,
то может образоваться кислота H₃PO₄ — ортофосфорная кислота.
В целом, метаформы кислот — это кислоты, в которых немного воды, мало воды.
Ортоформы кислот — это кислоты, в которых много воды.
Какими же свойствами обладают кислородсодержащие кислоты?
Конечно же, они все реагируют с основаниями с образованием солей и
воды — это реакция нейтрализации.
Кроме того, кислоты могут реагировать с металлами,
стоящими в ряду напряжения до водорода, вытесняя молекулярный водород.
При нагревании нерастворимые кислородсодержащие кислоты разлагаются.
Например, кремневая кислота при нагревании разлагается с образованием оксида кремния
4 и воды.
И еще одно свойство кислородсодержащих кислот — они могут реагировать с
солями других кислот с образованием нерастворимых соединений,
например BaCl₂ + H₂SO₄, в осадок выпадает нерастворимый сульфат бария,
он нерастворим ни в воде, ни в щелочах, ни в кислотах,
очень нерастворимое соединение, и образованием, конечно же, HCl.
И перейдем к амфотерным гидроксидам.
Само слово «амфотерность» в переводе с древнегреческого
означает двойственный или обоюдный.
Это способность некоторых соединений в зависимости от условий проявлять как
кислотные, так и основные свойства.
К амфотерным гидроксидам относятся гидроксиды цинка — Zn(OH)₂,
алюминия — Al(OH)₃, хрома — Cr(OH)₃, олова — Sn(OH)₂, Sn(OH)₄ и других элементов.
Изучая химию элементов в рамках нашего курса, мы будем обязательно
обращать ваше внимание на то, какими свойствами (кислотными, основными или
амфотерными) обладает гидроксид этого элемента в определенной степени окисления.
Ну а сейчас давайте проиллюстрируем амфотерные свойства на примере реакции
гидроксида алюминия — Al(OH)₃.
Это нерастворимое в воде соединение.
При добавлении кислоты он легко растворяется с образование соли AlCl₃.
Обратите внимание, что металл в состав этой соли входит в катион.
Также Al(OH)₃, например, при сплавлении с KOH может образовать соединение K₃AlO₃.
Обратите внимание,
что здесь алюминий входит в состав аниона образовавшейся соли.
Надо отметить, что соли легко реагируют с щелочами и кислотами.
Так, AlCl₃ легко вступает в реакцию с KOH,
и при этом образуется нерастворимый в воде Al(OH)₃.
Ну а при избытке KOH возможно образование и солей,
в которых металл находится в составе аниона.
А вот K₃AlO₃ легко реагирует с кислотами, например с HCl.
При этом вначале выпадет в осадок Al(OH)₃, а при добавления избытка кислоты он
растворяется с образованием соли AlCl₃ в металл, который находится уже в катионе.