Zasady są wodorotlenkami rozpuszczalnymi w wodzie. Zaliczamy do nich: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂ oraz Ba(OH)₂. Odpowiadające im metale znajdują się w 1. i 2. grupie układu okresowego. Roztwory zasad nazywa się także alkaliami.
Ich wspólne właściwości wynikają z obecności jonów OH⁻ w roztworze wodnym. Na razie skupiamy się głównie na równaniach cząsteczkowych, ale warto rozumieć źródło podobieństwa tych substancji. Różnice między zasadami wynikają między innymi z rodzaju kationu metalu, rozpuszczalności oraz warunków reakcji.
1
Dysocjacja i zachowanie wskaźników
Schemat 1
zasada → kation metalu + jony OH⁻
Przykłady
1. NaOH → Na⁺ + OH⁻
2. Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH⁻
Zmiana barwy wskaźników
WskaźnikŚrodowisko obojętne→Środowisko zasadowe
lakmus
obojętnefioletowy
→zasadoweniebieski
oranż metylowy
obojętnepomarańczowy
→zasadoweżółty
fenoloftaleina
obojętnebezbarwna
→zasadowemalinowa
uniwersalny papierek wskaźnikowy
obojętnezielony
→zasadoweniebieski lub fioletowy
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- Roztwór zasadowy ma pH większe niż 7 w temperaturze 25°C.
- Wszystkie roztwory zasad mają działanie żrące, a stężone roztwory NaOH i KOH szczególnie silne. W doświadczeniach zawsze stosuje się ochronę oczu i skóry.
2
Reakcja z kwasem
Schemat 1
kwas + zasada → sól + woda
Przykłady
1. NaOH + HCl → NaCl + H₂O
2. 2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O
Schemat 2
kwas wieloprotonowy + zasada → sól kwaśna + woda
Przykład 2
KOH + H₂SO₄ → KHSO₄ + H₂O
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- Reakcja kwasu z zasadą to zobojętnianie. Jej równanie jonowe skrócone ma postać: H⁺ + OH⁻ → H₂O.
- Dla kwasu wieloprotonowego stosunek molowy reagentów określa, czy powstanie sól obojętna czy kwaśna.
3
Reakcja z tlenkiem kwasowym
Schemat 1
tlenek kwasowy + zasada → sól + woda
Przykłady
1. 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O
2. 2KOH + SO₂ → K₂SO₃ + H₂O
Schemat 2
tlenek kwasowy + zasada → sól kwaśna
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- Przy mniejszej ilości zasady może powstać sól kwaśna. W równaniu CO₂ + NaOH → NaHCO₃ nie powstaje woda.
- Tlenek kwasowy i zasada reagują ze sobą tylko wtedy, gdy warunki umożliwiają kontakt reagentów, najczęściej w roztworze wodnym.
4
Reakcja z solą
Schemat 1
sól + zasada → inna sól + nierozpuszczalny wodorotlenek↓
Przykłady
1. 2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
2. 3KOH + FeCl₃ → Fe(OH)₃↓ + 3KCl
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- Reakcja wymiany zachodzi w roztworze, gdy powstaje osad, gaz lub słaby elektrolit. W tym przypadku czynnikiem wymuszającym jest osad wodorotlenku.
- Przed zapisaniem reakcji sprawdź w tabeli rozpuszczalności, czy reagująca sól jest rozpuszczalna oraz czy powstający wodorotlenek jest nierozpuszczalny.
5
Reakcja z tlenkiem amfoterycznym
Schemat 1
tlenek amfoteryczny + zasada → produkty zależne od środowiska reakcji
Przykład 1
Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]
Schemat 2
tlenek amfoteryczny + zasada + woda → sól kompleksowa
Przykłady
1. Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]
2. ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]
Schemat 3
tlenek amfoteryczny + zasada —ogrzewanie→ sól + woda
Przykłady
1. Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O
2. ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- W wodnym roztworze zasady powstają sole kompleksowe zawierające aniony hydroksokompleksowe, na przykład [Al(OH)₄]⁻ i [Zn(OH)₄]²⁻.
- Podczas ogrzewania bez nadmiaru wody lub podczas stapiania powstają odpowiednio gliniany i cynkany, zapisane tutaj jako NaAlO₂ oraz Na₂ZnO₂.
- Tlenek amfoteryczny zachowuje się w obu przypadkach jak substancja kwasowa.
6
Reakcja z wodorotlenkiem amfoterycznym
Schemat 1
wodorotlenek amfoteryczny + zasada → produkty zależne od środowiska reakcji
Przykład 1
Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]
Schemat 2
wodorotlenek amfoteryczny + zasada → sól kompleksowa
Przykłady
1. Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄]
2. Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Zn(OH)₄]
Schemat 3
wodorotlenek amfoteryczny + zasada —ogrzewanie→ sól + woda
Przykłady
1. Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O
2. Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + 2H₂O
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- W roztworze wodnym osad wodorotlenku rozpuszcza się w nadmiarze zasady, tworząc sól kompleksową.
- Podczas ogrzewania lub stapiania zapisuje się sole o wzorach NaAlO₂ i Na₂ZnO₂ oraz wodę.
- Wodorotlenek amfoteryczny zachowuje się w obu przypadkach jak kwas.
7
Reakcja z solą amonową
Schemat 1
zasada + sól amonowa —ogrzewanie→ sól + amoniak↑ + woda
Przykłady
1. NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O
2. (NH₄)₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2NH₃↑ + 2H₂O
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- Reakcja wymaga ogrzewania. Wydzielający się amoniak ma charakterystyczny, drażniący zapach.
- To jedna z reakcji pozwalających wykryć kation amonowy NH₄⁺.
8
Reakcja z niektórymi metalami
Schemat 1
niektóre metale + zasada + woda → sól kompleksowa + wodór↑
Przykłady
1. 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑
2. Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- Reagują między innymi glin i cynk. Reakcja jest reakcją utleniania i redukcji: metal ulega utlenieniu, a wodór z wody — redukcji.
- Warstwa tlenku na powierzchni metalu musi najpierw zostać roztworzona przez stężony roztwór zasady. Ogrzewanie nie jest konieczne, ale może wyraźnie przyspieszyć reakcję, zwłaszcza na jej początku.
9
Reakcja z niektórymi niemetalami
Schemat 1
niektóre niemetale + zasada → produkty reakcji redoks
Przykład 1
3Cl₂ + 6NaOH → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O
Schemat 2
chlor + gorący (60–70°C), stężony roztwór zasady → chlorek + chloran(V) + woda
Przykład 2
3Cl₂ + 6NaOH → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O
Schemat 3
niemetal + zasada → produkty reakcji redoks
Przykłady
1. 3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O
2. Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂↑
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- Produkty zależą od niemetalu i warunków reakcji. Dla chloru, fosforu i siarki takie reakcje są dysproporcjonowaniem: ten sam pierwiastek jednocześnie ulega utlenieniu i redukcji.
- Chloran(V) powstaje podczas przepuszczania chloru przez gorący, stężony roztwór zasady (około 60–70°C). W zimnym, rozcieńczonym roztworze NaOH chlor daje chlorek i chloran(I), NaClO, a nie chloran(V).
- Reakcja krzemu z wodnym roztworem zasady ma inny przebieg, choć również jest reakcją redoks.
10
Rozkład termiczny wybranych zasad
Schemat 1
niektóre zasady —wysoka temperatura→ odpowiedni tlenek + woda
Przykłady
1. 2LiOH → Li₂O + H₂O
2. Ca(OH)₂ → CaO + H₂O
3. Ba(OH)₂ → BaO + H₂O
Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje
- W przeciwieństwie do wodorotlenków nierozpuszczalnych zasady są na ogół trwałe termicznie.
- Wyjątek stanowią wodorotlenek litu oraz wodorotlenki wapnia, strontu i baru, które w wysokiej temperaturze ulegają rozkładowi.