Конспект урока: Вода. Основания

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% льдов и постоянных снегов, а также 1,7% жидких вод: рек, озёр, болот и подземных источников.

Но вода существует в трёх агрегатных состояниях! В виде пара её можно встретить в воздушной оболочке – атмосфере. 

Что же связывает Мировой океан, атмосферу и сушу? Круговорот воды.

Рис. 1. Круговорот воды в природе

Физические свойства воды

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

0 °С.

Почти все жидкости с повышением температуры достаточно равномерно расширяются, но вода – это одно из исключений. Вода расширяется только при нагревании свыше 4 °С. В диапазоне температур от 0 до 4 °С вода сжимается и её объём уменьшается, в связи с этим её плотность увеличивается.

Химические свойства воды

Вода — хороший растворитель. Но часто в растворе, помимо растворителя и растворенного вещества, находятся и продукты их взаимодействия. Например, при растворении оксидов неметаллов в воде 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 оксидами металлов вода образует отдельный класс соединений — основания (гидроксиды). Отдельное внимание стоит уделить оксидам металлов IА и IIА группы: в результате реакции 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 её 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 «щёлок». А вспомнили мы о нём сегодня потому, что реакция среды раствора щёлока такая же, как и растворов веществ, которые мы будем изучать, — оснований.

Общую формулу оснований можно записать в виде М(ОН)_n, где М – это металл, а n — валентность металла.

Номенклатура оснований

Основания, как и кислородсодержащие кислоты, построены не двумя, а тремя химическими элементами и обязательно содержат атомы водорода и кислорода в составе гидроксогруппы. 

Чтобы дать название основанию, необходимо слово "гидроксид" соединить с названием металла в родительном падеже и, если металл проявляет переменную валентность, указать её значение римской цифрой в скобках. 
 

Например: 

NaOH — гидроксид натрия;

Cu(OH)₂ — гидроксид меди (II);

Ca(OH)₂ — гидроксид кальция.

Физические свойства оснований

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

Твёрдые щелочи очень гигроскопичны. Хранить их следует в ёмкостях из полиэтилена или в толстостенных широкогорлых стеклянных банках.

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

Например: NаОН — едкий натр, КОН — едкое 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. Гидроксиды: 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 отличить 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 Жёлтая 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 пор сохранилось его старое название «едкий натр», предложенное ещё 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 вещества: гашёная известь, известковое молоко.   Прозрачный раствор Са(ОН)2 — известковая вода.	В строительстве при кладке и штукатурке стен, для побелки деревьев, для получения хлорной извести, которая является дезинфицирующим средством. Используется для распознавания углекислого газа.	Помутнение известковой воды — качественная реакция на углекислый газ