Конспект урока: Вода. Основания

Химия — это наука, позволяющая узнать свойства веществ. Замечали вы когда-либо, что у воды есть привкус? И для каждого человека он своеобразный. 

А может вы помните, что на глобусе больший объем занимает синий цвет? Это же тоже вода! 

И ледники, и моря, и подземные воды представляют собой химически не связанную воду.

Вода

Гидросфера — водная оболочка земли, которая состоит на 96,5% из вод мирового океана, а на 3,5% из материковых вод, которые включают в себя 1,7% из льдов и постоянных снегов, а также на 1,7% из жидких вод: реки, озера, болота и подземные источники.

Но вода существует в трех состояниях! Значит в атмосфере она тоже есть, в виде пара.

Что же связывает мировой океан и сушу? Круговорот воды.

Рис. 1. Круговорот воды в природе

Физические свойства воды

Вода — это оксид, который может существовать в трех агрегатных состояниях. Чистая (дистиллированная)вода представляет собой прозрачную бесцветную жидкость. Которая кипит при температуре 100°С и замерзает при температуре 0°С.

Вода — это одно из исключений, так как все жидкости достаточно равномерно расширяются с повышением температуры. Вода же расширяется только при нагревании свыше 4 °С. В диапазоне температур от 0 до 4 °С вода сжимается, а её объём уменьшается, в связи с этим ее плотность увеличивается.

Химические свойства воды

Вода — хороший растворитель. При взаимодействии с оксидами неметаллов образуются кислоты: 

${\mathrm{P}}_2{\mathrm{O}}_5 + 3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O} = 2{\mathrm{H}}_3{\mathrm{PO}}_4$

^{Оксид                                     Фосфорная}

           ^{фосфора (V)                                  Кислота}             

А вот с металлами вода образует отдельный класс соединений — основания (гидроксиды). Особенно важны здесь металлы IА и IIА группы. С ними образуются растворимые гидроксиды, при этом выделяется большое количество теплоты:

${\mathrm{K}}_2\mathrm{O} + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} = 2\mathrm{KOH}$

^{Оксид                                Гидроксид}

^{калия                                    калия}     

Основания

Знаете ли Вы, чем мыли волосы женщины в Древней Руси? "Раствором золы". А рецепт был такой: взять ковш золы, да не простой, а еловой или от подсолнечника, замочить в дубовом ведре ключевой или дождевой водой. Постоит такая смесь сутки, потом ее надо процедить или просто слить верхний слой, развести фильтрат чистой водой, подогреть на камельке в рубленой бане и вымыть косы. И волосы от такой смеси были крепкими, густыми.

Полученный раствор, мыльный на ощупь – это средство под названием "щелок". А вспомнили мы о нём сегодня потому, что реакция среды раствора щелока такая же, как и растворов веществ, которые мы будем изучать – основания.

Номенклатура оснований

Слово "гидроксид" + название металла в родительном падеже + (римская цифра, обозначающая числовое значение степени окисления металла для металлов с переменной степенью окисления).

Примеры:

$\mathrm{NaOH}$ – гидроксид натрия;

$\mathrm{Cu}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2$ – гидроксид меди (II);

$\mathrm{Al}{\left(\mathrm{OH}\right)}_3$ – гидроксид алюминия.

Физические свойства оснований

Основания — это твердые вещества. Растворимые в воде основания называются  щелочами . Однако большинство оснований в воде не растворяются.

Твердые щелочи очень гигроскопичны. Хранить твердые щелочи следует в емкостях из полиэтилена или в толстостенных широкогорлых стеклянных банках.

Щелочи — едкие вещества. Они разъедают кожу и ткани. Поэтому технические названия некоторых из них указывают на это свойство. 

Например: NаОН – едкий натр, КОН – едкий кали. Обращаться со щелочами нужно очень осторожно.

При попадании щелочи на кожу необходимо промыть пораненное место обильной струей воды. Щелочь смывается плохо, промывание должно быть продолжительным (10-15 мин) и тщательным.

При попадании щелочи в глаза их необходимо тщательно промыть 0,2 % раствором борной кислоты.

Рис. 2. Основания: а-гидроксид лития LiOH; гидроксид меди (II) Cu(OH)₂; гидроксид никеля (II) Ni(OH)₂; 
гидроксид железа (III) Fe(OH)₃.

Классификация оснований

По растворимости

Как можно распознать растворы щелочей от растворов других веществ? Для определения растворов, которые внешне сходны с водой, необходимо использовать индикаторы.

Изменение окраски индикаторов

Название индикатора Окраска индикатора в щелочной среде Лакмус Синяя Метиловый оранжевый Желтая Фенолфталеин Малиновая

Многообразие оснований

Основание	Тривиальное название	Применение	Демонстрация
Гидроксид натрия $\mathrm{NaOH}$	"Едкая щелочная соль", "каустик", "каустическая сода". Так называли в разные времена в России гидроксид натрия. До сих про сохранилось его старое название – едкий натр, предложенное еще в 1807 году русским химиком Александром Ивановичем Шерером.	В мыловарении, кожевенной промышленности, в производстве бумаги, картона, искусственных волокон. Используется как основной компонент средств для устранения засоров канализационных труб.
Гидроксид калия $\mathrm{KOH}$	Едкое кали.	Используется при "варке" тугоплавкого стекла, производстве бумаги, жидкого мыла.
Гидроксид кальция $\mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2$	В технической литературе и в быту часто встречаются такие названия веществ: "гашеная известь", "известковое молоко", "известковая вода".   Прозрачный раствор Са(ОН)2 – известковая вода .	В строительстве при кладке и штукатурке стен, для побелки деревьев, для получение хлорной извести, которая является дезинфицирующим средством. Используется для распознавания углекислого газа.	Помутнение известковой воды – качественная реакция на углекислый газ.