Химия — это магия по-научному! Посмотрев наш курс, вы убедитесь в этом. Мы не только расскажем вам о неорганических веществах, их превращениях, физических и химических свойствах, но и наглядно покажем всё это в настоящей химической лаборатории. (Спойлер: у нас взорвался натрий, да и вообще много чего интересного произошло). В курсе вы узнаете об основных химических элементах Периодической системы: сначала главных подгрупп, а затем уже переходных металлов. Вряд ли в школе вы говорили об этом так подробно и увлекательно. Химия каждого элемента рассматривается на «продвинутом» уровне, поэтому в начале курса мы напомним вам основы общей химии и ключевые понятия неорганики. При рассмотрении химических свойств поддерживается концепция их разделения на три главнейшие группы: кислотно-основные свойства, окислительно-восстановительные превращения и реакции комплексообразования. Добро пожаловать в красивый (и немного опасный) мир неорганической химии! Вводный модуль. Основы общей химии (10 видео) Неделя 1. Неорганические вещества и их реакции (11 видео) Неделя 2. Водород, галогены, кислород (11 видео) Неделя 3. Сера, азот (11 видео) Неделя 4. Фосфор, углерод, кремний, металлы главных подгрупп (10 видео) Неделя 5. Переходные элементы (10 видео)
2.5. Гидроксиды
Loading...
来自 Novosibirsk State University 的课程
Неорганическая химия
10 个评分
与讲师见面
Константин Коваленкокандидат химических наук, доцент
Факультет естественных наук
[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.
