几种重要的碱碱金属氧化物能直接或间接生成它们相应的水化物,大部分金属氧化物的水化物都属于“碱类”,现在先介绍几种重要的碱。
1.氢氧化钠(NaOH)氢氧化钠是氧化钠的水化物,氧化钠和水直接化合,就会生成氢氧化钠:
Na2O+H2O=2NAOH
氢氧化钠是重要的化学工业产品之一
氢氧化钠是一种白色固体,很易溶解于水(在80°C时氢氧化钠的溶解度是313克),溶解时放出大量的热(§4·2).在空气里,它能够吸收空气里的水蒸气而自身溶解(这种作用叫做潮解),氢氧化钠的水溶液有肥皂似的滑腻的感觉,并且有很强的腐蚀性,皮肤、织物、纸张等都能被它腐蚀.如果皮肤沾上了氢氧化钠溶液,皮肤就会变得粗糙,日常所用的洗衣皂(由油脂和氢氧化钠作用而制得)里,常含有少量没有作用掉的氢氧化钠,因此手在肥皂水里浸的时间过长,皮肤常会变糙。在衣服上如果溅着了很稀的氢氧化钠溶液,当时好象没有什么损伤,但是干了以后,由于稀溶液的浓缩,织物被腐蚀,衣服上就会出现一个个小洞。羊毛织物比一般棉织品更易受到氢氧化钠的腐蚀,在氢氧化钠的浓溶液里放入少许羊毛(或兔毛),稍稍加热,羊毛会完全溶解在氢氧化钠溶液里.因此,处理氢氧化钠和它的溶液时,必须十分小心.不要用手直接去拿固体的氢氧化钠(必须用镊子).如果有氢氧化钠溶液溅在衣服上或皮肤上时,必须立即用水冲洗干净。
由于氢氧化钠具有这样强烈的腐蚀性,因此在商业上又称做“苛性碱”或“烧碱”。
氢氧化钠溶液能使指示剂变色.所谓指示剂,大都是一些复杂的有机化合物①,它们遇到酸或碱时,会显出不同的颜色.利用这类物质,可以指示出溶液是酸性还是碱性.最常用的指示剂是石蕊和酚酞(读作“分太”).平常用的石蕊试液,是一种紫色的液体.常用的酚酞试液是酚酞的酒精溶液,是一种无色的液体。
①关于有机化合物的概念,将在第四册里详细谈到,因为这类化合物最早时都是以动植物为来源的故称有机(即有生命的意思)化合物。
如果在氢氧化钠溶液里滴入一滴或几滴紫色的石蕊试液,溶液立刻变成蓝色。
如果在氢氧化钠溶液里滴入一滴或几滴无色的酚酞试液,溶液立刻显出深红色。
为了方便起见,在实验室里还常使用一种“石蕊试纸”来识别酸和碱。石蕊试纸有红色和蓝色两种.氢氧化钠溶液能使红色的石蕊试纸变成蓝色,但对蓝色的石蕊试纸则不发生变化。
氢氧化钠能和盐酸、硫酸等酸反应,反应的化学方程式是:
NAOH+HC1=Nac1(氯化钠)+H2O
2NAOH+H2S04=Na2SO4(硫酸钠)+2H2O
反应结果生成水和另一种属于“盐类”的物质,即氯化钠和硫酸钠,所谓《盐类”,是指各种酸分子里氢原子被各种金属原
子置换后所生成的一类物质。氯化钠(食盐的主要成分)是盐酸(HC)分子里的氢原子被金属钠原子置换后生成的化合物,是盐酸的盐(或简称盐酸盐);硫酸钠是硫酸(H2SO2)分子里两个氢原子被两个金属钠原子置换后生成的化合物,它是硫酸的盐(或简称硫酸盐).
氢氧化钠还能和某些氧化物(主要是非金属的氧化物)如二氧化碳、二氧化硫等反应,反应结果也是生成盐和水:
2NAOH+CO2=Na2CO3(碳酸钠)+H2O
2NAOH+SO2 =Na2S03(亚硫酸钠)+H2O
碳酸钠是碳酸(H2CO3)的盐;:亚硫酸钠是亚硫酸(H2SO3)的盐。
2.氢氧化钙[Ca(OH)2]前面讲过的氧化钙(CaO)和水化合后生成的水化物氢氧化钙也是一种碱碱.氢氧化钙的溶解度(4·-3)比起氢氧化钠要小得多,它只能稍微地溶解于水中.我们平常用的石灰水就是澄清的氢氧化钙的饱和溶液。
氢氧化钙的性质在许多方面都和氢氧化钠相似,例如对指示剂的反应,氢氧化钙溶液也能使紫色的石蕊试液或红色的石蕊试纸变蓝,使无色的酚酞试液变红
氢氧化钙对皮肤、织物等也有腐蚀性.只是由于氢氧化钙的溶解度较小,我们不可能制得象氢氧化钠那样浓的溶液。因此,氢氧化钙溶液的腐蚀性,不如氢氧化钠溶液那样强烈.
氢氧化钙也能和酸反应生成盐和水.例如氢氧化钙和盐酸反应,化学方程式是:
Ca(OH)2+ 2HC1=Cac12(氯化钙)+2H2O
因为氢氧化钙的溶解度较小,在这个反应里,我们实际上不用氢氧化钙的溶液,而用它和水混和后生成的糊状物,加入盐酸后,氢氧化钙变成容易溶解的氯化钙(氯化钙是一种盐酸的盐),结果使得糊状物逐渐溶解,最后变成澄清的氯化钙溶液。
氢氧化钙还能和硝酸(HNO3)等其他酸类反应,生成相应的盐。
氢氧化钙也能和二氧化碳、二氧化硫等非金属的氧化物反应.我们已经知道,在石灰水里通进二氧化碳气体,就会有碳酸钙的白色沉淀生成,从而使得澄清的石灰水变得浑浊.它们反应的化学方程式是:
Ca(OH)2+CO2=Caco3↓(碳酸钙)++H2O
我们在实验室里常利用这个反应来检验二氧化碳的存在。
3.不溶性碱 上面所讲的两种碱都是可溶于水的,称做可溶性碱.但更多的碱,例如氢氧化铜、氢氧化铁等都是不溶于水的,称做不溶性碱碱.这些不溶性碱从它们的分子组成看来,也是金属氧化物的水化物由于它们不溶于水,因此不能直接由氧化物和水反应制得(S5-2),须用间接的方法。
因为我们不能制得不溶性碱的水溶液,所以它们不能使指示剂发生颜色的变化.但是,它们和可溶性碱一样,也能和酸发生反应,生成盐和水.反应结果,不溶性碱溶解于酸溶液中.例如:
Cu(OH)2+H2S04=Cuso4(硫酸铜)+2H2O
Fe(OH)3+ 3HC1=Fecl3(氯化铁) + 3H20
不溶性碱大都是不稳定的,加热容易分解生成金属氧化物和水。例如:
Cu(OB)2=加热=Cuo+H2O
2FE(OH)3=加热=FE2O3+3H2O
补充资料:碱的种类:1、按碱分子电离出氢氧根离子的个数分为:一元碱、二元碱、多元碱;2、按溶解性分为:可溶性碱、微溶性碱、难溶性碱;3、按电离能力分:强碱、弱碱;4、按用途分为:工业碱、食用碱;
在酸碱电离理论中,碱指在水溶液中电离出的阴离子全部都是OH-的物质;在酸碱质子理论中碱指能够接受质子的物质;在酸碱电子理论中,碱指电子给予体。