Щёлочи

Щё́лочи (в рус. языке от слова «щёлок»; производное от того же корня, что и др.-исл. skola «стирать»[1]) — гидроксиды щелочных и некоторых других элементов, например, таллия. К щелочам относятся хорошо растворимые в воде основания. При электролитической диссоциации щёлочи образуют анионы OH и катион металла.

К щелочам относятся гидроксиды металлов подгрупп IA и IIA (начиная с кальция) периодической системы химических элементов, например NaOH (едкий натр), KOH (едкое кали), Ba(OH)2 (едкий барий). В качестве исключения к щелочам относится гидроксид одновалентного таллия TlOH, который хорошо растворим в воде и является сильным основанием. «Едкие щёлочи» — тривиальное название гидроксидов лития LiOH, натрия NaOH, калия КОН, рубидия RbOH и цезия CsOH. Название «едкая щёлочь» обусловлено свойством разъедать кожу и слизистые оболочки (вызывая сильные химические ожоги), бумагу и другие органические вещества.

Из-за очень большой химической активности щелочных металлов едкие щёлочи долгое время не удавалось разложить и они потому считались простыми веществами. Одним из первых предположение о сложном составе едких щелочей высказал Лавуазье. Основываясь на своей теории о том, что все простые вещества могут окисляться, Лавуазье решил, что едкие щёлочи — это уже окисленные сложные вещества. Однако подтвердить это удалось лишь Дэви в начале XIX века после применения им электрохимии[2].

Физические свойства

Гидроксиды щелочных металлов (едкие щёлочи) представляют собой твёрдые, белые, очень гигроскопичные вещества. Щёлочи — это сильные основания, очень хорошо растворимые в воде, причём реакция сопровождается значительным тепловыделением. Сила основания и растворимость в воде возрастает с увеличением радиуса катиона в каждой группе периодической системы. Самые сильные щёлочи — гидроксид цезия (поскольку из-за очень малого периода полураспада гидроксид франция не получен в макроскопических количествах) в группе Ia и гидроксид радия в группе IIa. Кроме того, едкие щёлочи растворимы в этаноле и метаноле.

Химические свойства

Щёлочи проявляют оснóвные свойства. В твёрдом состоянии все щёлочи поглощают H2O, а также CO2 (также и в состоянии раствора) из воздуха, постепенно превращаясь в карбонаты. Щёлочи широко применяются в промышленности.

Качественные реакции на щёлочи

Водные растворы щелочей изменяют окраску индикаторов.

Индикатор
и номер перехода
х[3] Интервал pH
и номер перехода
Цвет
щелочной формы
Метиловый фиолетовый 0,13-0,5 [I] зелёный
Крезоловый красный [I] 0,2-1,8 [I] жёлтый
Метиловый фиолетовый [II] 1,0-1,5 [II] синий
Тимоловый синий [I] К 1,2-2,8 [I] жёлтый
Тропеолин 00 О 1,3-3,2 жёлтый
Метиловый фиолетовый [III] 2,0-3,0 [III] фиолетовый
(Ди)метиловый жёлтый О 3,0-4,0 жёлтый
Бромфеноловый синий К 3,0-4,6 сине-фиолетовый
Конго красный 3,0-5,2 синий
Метиловый оранжевый О 3,1-(4,0)4,4 (оранжево-)жёлтый
Бромкрезоловый зелёный К 3,8-5,4 синий
Бромкрезоловый синий 3,8-5,4 синий
Лакмоид К 4,0-6,4 синий
Метиловый красный О 4,2(4,4)-6,2(6,3) жёлтый
Хлорфеноловый красный К 5,0-6,6 красный
Лакмус (азолитмин) 5,0-8,0 (4,5-8,3) синий
Бромкрезоловый пурпурный К 5,2-6,8(6,7) ярко-красный
Бромтимоловый синий К 6,0-7,6 синий
Нейтральный красный О 6,8-8,0 янтарно-жёлтый
Феноловый красный О 6,8-(8,0)8,4 ярко-красный
Крезоловый красный [II] К 7,0(7,2)-8,8 [II] тёмно-красный
α-Нафтолфталеин К 7,3-8,7 синий
Тимоловый синий [II] К 8,0-9,6 [II] синий
Фенолфталеин[4] [I] К 8,2-10,0 [I] малиново-красный
Тимолфталеин К 9,3(9,4)-10,5(10,6) синий
Ализариновый жёлтый ЖЖ К 10,1-12,0 коричнево-жёлтый
Нильский голубой 10,1-11,1 красный
Диазофиолетовый 10,1-12,0 фиолетовый
Индигокармин 11,6-14,0 жёлтый
Epsilon Blue 11,6-13,0 тёмно-фиолетовый

Взаимодействие с кислотами

Реакция нейтрализации между гидроксидом натрия и соляной кислотой. Индикаторный агент бромтимоловый синий.

Щёлочи, как основания, взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации). Это одно из самых важных химических свойств щелочей.

Щёлочь + Кислота → Соль + Вода

;
.

Взаимодействие с кислотными оксидами

Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

Щёлочь + Кислотный оксид → Соль + Вода

;

Взаимодействие с амфотерными оксидами

.

Взаимодействие с переходными (амфотерными) металлами

Растворы щелочей взаимодействуют с металлами, которые образуют амфотерные оксиды и гидроксиды ( и др). Уравнения этих реакций в упрощённом виде могут быть записаны следующим образом:

;
.

Реально в ходе этих реакций в растворах образуются гидроксокомплексы (продукты гидратации указанных выше солей):

;
;

Взаимодействие с растворами солей

Растворы щелочей взаимодействуют с растворами солей, если образуется нерастворимое основание или нерастворимая соль:

Раствор щёлочи + Раствор соли → Новое основание + Новая соль

;
;

Получение

Растворимые основания получают различными способами.

Электролиз растворов солей щелочных/щёлочноземельных металлов

Путём электролиза хлоридов щелочных металлов или действием воды на оксиды щелочных металлов.

Применение

Щёлочи широко применяются в различных производствах и медицине; также для дезинфекции прудов в рыбоводстве и как удобрение, в качестве электролита для щелочных аккумуляторов!

В почвоведении

Слабощелочная почва в почвоведении — это почва, водородный показатель которой выше 7,3. Хотя кочанная капуста предпочитает именно щелочные почвы, они могут помешать другим растениям. Большинство растений предпочитает слабокислые почвы (с pH от 6,0 до 6,8)[5].

Примечания

  1. Щёлок // Словарь Фасмера
  2. А. С. Арсеньев. Анализ развивающегося понятия. М., «Наука», 1067. С. 332.
    • Столбец «х» — характер индикатора: К—кислота, О—основание.
  3. Фенолфталеин в сильно щелочной среде обесцвечивается. В среде концентрированной серной кислоты также он даёт красную окраску, обусловленную строением катиона фенолфталеина, хотя и не такую интенсивную. Эти малоизвестные факты могут привести к ошибкам при определении реакции среды.
  4. Chambers's Encyclopaedia. — 1888.

Литература

При написании этой статьи использовался материал из издания «Казахстан. Национальная энциклопедия» (1998—2007), предоставленного редакцией «Қазақ энциклопедиясы» по лицензии Creative Commons BY-SA 3.0 Unported.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.