Щёлочи

Запрос «Каустик» перенаправляется сюда; о других значениях см.Каустик (значения).

Щёлочи(в рус. языке от слова «щёлок»; производное от того же корня, что идр.-исл.skola«стирать») — гидроксидыщелочных,щелочноземельных металлов(кромеамфотерногогидроксида бериллияи обладающего слабымиосновнымисвойствамигидроксида магния,они практически нерастворимы вводе) италлия(гидроксид таллия(I)— является щелочью, несмотря на то что таллий этопостпереходный металл,ногидроксид таллия(III)уже не является щелочью — это слабое основание, не растворимое в воде). К щелочам относятся хорошо растворимые в водеоснования.Приэлектролитической диссоциациищёлочи образуютанионы OH⁻и катион металла.

К щелочам относятсягидроксидыметаллов подгрупп IAиIIA(начиная скальция)периодической системы химических элементов,напримерNaOH(едкий натр),KOH(едкое кали),Ba(OH)₂(едкий барий). В качестве исключений к щелочам относят гидроксид одновалентного таллияTlOH,который хорошо растворим в воде и является сильным основанием, игидроксид европия(II)Eu(OH)₂.«Едкие щёлочи» —тривиальное названиегидроксидов литияLiOH,натрияNaOH,калияКОН,рубидияRbOHи цезияCsOH.Название «едкая щёлочь» обусловлено свойством разъедать кожу и слизистые оболочки (вызывая сильные химическиеожоги), бумагу и другие органические вещества.

Из-за очень большой химической активности щелочных металлов едкие щёлочи долгое время не удавалось разложить и они потому считалисьпростыми веществами.Одним из первых предположение о сложном составе едких щелочей высказалЛавуазье.Основываясь на своей теории о том, что все простые вещества могутокисляться,Лавуазье решил, что едкие щёлочи — это уже окисленные сложные вещества. Однако подтвердить это удалось лишьДэвив начале XIX века после применения имэлектрохимии.

Физические свойства

Гидроксиды щелочных металлов (едкие щёлочи) представляют собой твёрдые, белые (кромегидроксида цезия— он выглядит грязно-бежевым), оченьгигроскопичныевещества. Щёлочи — это сильныеоснования,очень хорошо растворимые вводе,причём реакция сопровождается значительнымтепловыделением,причем вода в растворе может дажезакипеть,что очень опасно. 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 игидроксид радияв группе IIa. Кроме того, едкие щёлочи растворимы вэтанолеиметаноле.

Химические свойства

Щёлочи проявляют осно́вные свойства. В твёрдом состоянии все щёлочи поглощаютH₂O,а такжеCO₂(также и в состоянии раствора) из воздуха, постепенно превращаясь вкарбонаты.Щёлочи широко применяются в промышленности.

Качественные реакции на щёлочи

Водные растворы щелочей изменяют окраскуиндикаторов.

Индикатор и номер перехода	х	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[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 междугидроксидом натрияисоляной кислотой.Индикаторный агентбромтимоловый синий.

Щёлочи, как основания, взаимодействуют скислотамис образованиемсолииводы(реакция нейтрализации). Это одно из самых важных химических свойств щелочей.

Щёлочь + Кислота → Соль + Вода

${\mathsf {NaOH+HCl\longrightarrow NaCl+H_{2}O}}$;

${\mathsf {NaOH+HNO_{3}\longrightarrow NaNO_{3}+H_{2}O}}$.

Взаимодействие с кислотными оксидами

Щёлочи взаимодействуют скислотными оксидамис образованием соли и воды:

Щёлочь + Кислотный оксид → Соль + Вода

${\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\longrightarrow CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}}$;

Взаимодействие с амфотерными оксидами

${\mathsf {2KOH+ZnO{\xrightarrow {t^{o}C}}K_{2}ZnO_{2}+H_{2}O}}$.

Взаимодействие с переходными (амфотерными) металлами

Растворы щелочей взаимодействуют сметаллами,которые образуютамфотерные оксидыигидроксиды(${\mathsf {Zn,Al}}$и др). Уравнения этих реакций в упрощённом виде могут быть записаны следующим образом:

${\mathsf {Zn+2NaOH\longrightarrow Na_{2}ZnO_{2}+H_{2}\uparrow }}$;

${\mathsf {2Al+2KOH+2H_{2}O\longrightarrow 2KAlO_{2}+3H_{2}\uparrow }}$.

Реально в ходе этих реакций в растворах образуются гидроксокомплексы (продуктыгидратацииуказанных выше солей):

${\mathsf {Zn+2NaOH+2H_{2}O\longrightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}]+H_{2}\uparrow }}$;

${\mathsf {2Al+2KOH+6H_{2}O\longrightarrow 2K[Al(OH)_{4}]+3H_{2}\uparrow }}$;

Взаимодействие с растворами солей

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

Раствор щёлочи + Раствор соли → Новое основание + Новая соль

${\mathsf {2NaOH+CuSO_{4}\longrightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow +Na_{2}SO_{4}}}$;

${\mathsf {Ba(OH)_{2}+Na_{2}SO_{4}\longrightarrow 2NaOH+BaSO_{4}\downarrow }}$;

Получение

Растворимые основания получают различными способами.

Электролиз растворов солей щелочных/щёлочноземельных металлов

Путёмэлектролизахлоридовщелочных металлов

${\mathsf {2NaCl+2H_{2}O\longrightarrow 2NaOH+Cl_{2}+H_{2}}}$;

Реакцию нужно проводить под вытяжкой, так как выделяющийся хлор очень вреден для здоровья.

Реакция воды с Щелочными/Щёлочноземельными металлами

Реакцией воды с металлами IA группы и IIA группы, можно получить гидроксид и водород, который может самовоспламениться из-за высоких температур реакции.

${\mathsf {2Na+2H_{2}O=2NaOH+H_{2}}}$;

Реакция воды с оксидами и пероксидами Щелочных/Щелочноземельных металлов

Реакций оксид и пероксидов Щ и ЩЗ металлов с водой, можно получить основания, продукты реакции зависят от нагрева в случае пероксидов

${\mathsf {Na_{2}O_{2}+2H_{2}O=2NaOH+H_{2}O_{2}}}$;

${\mathsf {2Na_{2}O_{2}+2H_{2}O=4NaOH+O_{2}}}$(t°);

${\mathsf {CaO+H_{2}O=Ca(OH)_{2}}}$;

Взаимодействие щелочей с растворимыми солями с образованием другой щелочи и нерастворимой соли

При реакции щелочей с растворимыми солями образуется новая соль (Для удачного исхода реакции, конечным продуктом должна быть именно нерастворимая соль иначе мы получим лишь раствор свободных ионов) и щелочь.

${\mathsf {3LiOH+K_{3}PO_{4}=Li_{3}PO_{4}+3KOH}}$;

Реакция соли Щелочноземельного металла которая подвергается гидролизу.

При реакции солей ЩЗ металлов, которые готовы вступить в реакцию с водой (узнать это можно по таблице растворимости) образуется щелочь и кислота (в зависимости от кислотного аниона)

${\mathsf {SrS+H_{2}O=Sr(OH)_{2}+H_{2}S}}$(t°);

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 показателькоторой выше 7,3. Большинство растений предпочитает слабокислые почвы (сpHот 6,0 до 6,8).Кочанная капустапредпочитает щелочные почвы, и это может помешать другим растениям.

Литература

• Колотов С. С.Щёлочи//Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона:в 86 т. (82 т. и 4 доп.). —СПб.,1890—1907.
• Едкие щёлочи//Казахстан. Национальная энциклопедия(рус.).— Алматы:Қазақ энциклопедиясы,2005. — Т. II. —ISBN 9965-9746-3-2.(CC BY-SA 3.0)

При написании этой статьи использовался материал из издания «Казахстан. Национальная энциклопедия» (1998—2007),предоставленногоредакцией «Қазақ энциклопедиясы» по лицензииCreative CommonsBY-SA 3.0 Unported.