Открыть сервисСервис

Основание в химии

Основание — это вещество, способное в растворах отдавать гидроксид-ионы (OH⁻) или принимать протоны (H⁺) в соответствии с определением Бренстеда — Лоури, либо, по Льюису, — вещество, обладающее неподелённой парой электронов и способное образовывать донорно-акцепторную связь. Основания противоположны кислотам и входят с ними в пару сопряжённых кислот и оснований. В неорганической химии под основанием обычно понимают гидроксиды металлов, способные реагировать с кислотами с образованием соли и воды.

Основные определения

В химии существует несколько взаимодополняющих определений основания:

  • По Аррениусу (1884): основание — вещество, при диссоциации в воде дающее в качестве единственных катионов гидроксид-ионы. Пример: NaOH → Na⁺ + OH⁻.
  • По Бренстеду — Лоури (1923): основание — протоноакцептор, вещество, принимающее протон H⁺ от другой молекулы. Это определение существенно шире: оно охватывает не только гидроксиды, но и аммиак, амины, карбонат-ионы.
  • По Льюису (1923): основание — донор электронной пары. Это самое общее определение, позволяющее отнести к основаниям вещества, не содержащие ни водорода, ни кислорода (например, NH₃ или ионы CN⁻).

Классификация

По силе основания различают:

ТипХарактеристикаПримеры
Сильные основанияПолностью диссоциируют в раствореNaOH, KOH, Ba(OH)₂
Слабые основанияДиссоциируют частичноNH₃, Al(OH)₃, Mg(OH)₂
Сверхсильные основанияСпособны депротонировать практически любые субстратыГидриды щелочных металлов (NaH), бутиллитий

По химическому составу основания делят на:

  • Неорганические (минеральные) — гидроксиды металлов: KOH (едкий калий), NaOH (едкий натр), Ca(OH)₂ (гашёная известь), Ba(OH)₂.
  • Органические — амины (CH₃NH₂, C₅H₅N — пиридин), аминокислоты, некоторые оксиды.
  • Основные оксиды — оксиды металлов, реагирующие с кислотами: CuO, Fe₂O₃, MgO.

Химические свойства

Основания проявляют характерные реакции:

  1. Нейтрализация — взаимодействие с кислотой: NaOH + HCl → NaCl + H₂O.
  2. Реакции с кислыми оксидами: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O.
  3. Образование основных солей при недостатке кислоты.
  4. Реакции с аммонийными солями с выделением аммиака: NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O.
  5. Растворение амфотерных гидроксидов в избытке сильного основания: Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O.

Амфотерность

Ряд веществ обладает одновременно свойствами кислот и оснований — так называемая амфотерность. Примеры: Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Be(OH)₂, вода. Амфотерные гидроксиды реагируют и с кислотами, и со щелочами, образуя соответствующие соли. Степень проявления основных или кислотных свойств зависит от условий: в растворе HCl амфотерный гидроксид ведёт себя как основание, в растворе NaOH — как кислота.

Показатели основности

Сила основания количественно характеризуется:

  • Константой основности Kb — величиной, обратной константе кислотности сопряжённого кислотного основания.
  • pH растворов — для сильных оснований pH > 7 при 25 °C; чем выше концентрация OH⁻, тем больше pH.
  • Степенью диссоциации — для слабых оснований характерна неполная ионизация.

Применение

Основания находят широкое применение:

Основания в биологии

В живых организмах поддержание кислотно-основного баланса обеспечивается буферными системами, важнейшими компонентами которых являются гидрокарбонат-ион HCO₃⁻, фосфат-буферы и белки. Кровь человека имеет pH 7,35–7,45; отклонение за пределы этого диапазона приводит к ацидозу или алкалозу. Почки и лёгкие участвуют в выведении избытка кислотных или основных продуктов обмена.

История

Понятие основания как противоположности кислоте восходит к работам Антуана Лавуазье, предложившего кислородную теорию кислот. Термин «щёлочь» (от арабского «аль-кали») применялся задолго до формализации теорий. Современные определения Бренстеда — Лоури и Льюиса были сформулированы почти одновременно в 1923 году и до сих пор сосуществуют в химической науке, дополняя друг друга.

Источники:

  • Глинка Н. Л. «Общая химия»
  • Хомченко Г. П. «Химия для поступающих в вузы»
  • Рабинович В. А., Хавин З. Я. «Краткий справочник по химии»
  • Ю. Ю. Лурье. «Справочник по аналитической химии»
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru