Номер 5, страница 188 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 5. Химические реакции в водных растворах. Параграф 27. Неорганические и органические основания в свете теории электролитической диссоциации и протолитической теории - номер 5, страница 188.

Условие.

5. Охарактеризуйте химические свойства неорганических и органических оснований. Сравните их.

Решение.

Решение 2.

Химические свойства неорганических оснований

Неорганические основания — это преимущественно гидроксиды металлов. Их химические свойства зависят от растворимости в воде (деление на щелочи и нерастворимые основания) и силы.

• Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации). Это общее свойство для всех оснований. В результате реакции образуются соль и вода.
  Пример со щелочью: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
  Пример с нерастворимым основанием: $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$

• Взаимодействие с кислотными оксидами. В эту реакцию вступают только растворимые основания (щелочи) с образованием соли и воды.
  Пример: $2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

• Взаимодействие с солями. Щелочи реагируют с растворами солей, если в результате реакции образуется нерастворимое вещество (осадок) или газ.
  Пример: $Ba(OH)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaOH$

• Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами. Щелочи реагируют с амфотерными соединениями, образуя комплексные соли (в растворе) или средние соли (при сплавлении).
  Пример: $2NaOH + Zn(OH)_2 \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$ (тетрагидроксоцинкат натрия)

• Термическое разложение. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на соответствующий оксид и воду. Щелочи (кроме $LiOH$) термически устойчивы.
  Пример: $2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t} Fe_2O_3 + 3H_2O$

• Действие на индикаторы. Растворы щелочей изменяют окраску индикаторов: лакмус становится синим, фенолфталеин — малиновым, метилоранж — желтым.

Ответ: Неорганические основания реагируют с кислотами, кислотными оксидами, солями и амфотерными соединениями, а нерастворимые основания также разлагаются при нагревании.

Химические свойства органических оснований

Органические основания — это органические соединения, проявляющие основные свойства. Наиболее важным классом являются амины. Их основность обусловлена наличием неподеленной электронной пары у атома азота, способной присоединять протон.

• Взаимодействие с водой. Растворимые в воде амины (низшие алифатические) обратимо реагируют с ней, образуя гидроксиды алкиламмония, что создает щелочную среду в растворе. Их растворы также изменяют цвет индикаторов, но в меньшей степени, чем щелочи, так как амины — слабые основания.
  Пример: $CH_3NH_2 + H_2O \rightleftharpoons [CH_3NH_3]^+ + OH^-$

• Взаимодействие с кислотами. Это наиболее характерное свойство. Амины реагируют как с неорганическими, так и с органическими кислотами с образованием солей алкиламмония.
  Пример: $(C_2H_5)_2NH + HCl \rightarrow [(C_2H_5)_2NH_2]^+Cl^-$ (хлорид диэтиламмония)

• Горение. Как и большинство органических соединений, амины горят на воздухе с образованием углекислого газа, воды и азота.
  Пример: $4CH_3NH_2 + 9O_2 \rightarrow 4CO_2 + 10H_2O + 2N_2$

• Алкилирование. Амины могут реагировать с галогеналканами, что приводит к образованию вторичных, третичных аминов и четвертичных аммониевых солей.
  Пример: $C_2H_5NH_2 + CH_3Br \rightarrow C_2H_5NHCH_3 + HBr$

• Ацилирование. Реакция с производными карбоновых кислот (галогенангидридами, ангидридами) с образованием амидов.
  Пример: $C_6H_5NH_2 + CH_3COCl \rightarrow C_6H_5NHCOCH_3 + HCl$

Ответ: Органические основания (амины) проявляют свойства слабых оснований: реагируют с водой и кислотами. Также для них характерны реакции с участием органического радикала, такие как алкилирование, ацилирование и горение.

Сравнение неорганических и органических оснований

Несмотря на общую способность вступать в реакцию с кислотами, неорганические и органические основания имеют существенные различия.

• Природа основности. Неорганические основания (гидроксиды) являются основаниями по Аррениусу, так как диссоциируют в воде с образованием гидроксид-ионов $OH^-$. Органические основания (амины) являются основаниями по Брёнстеду-Лоури, так как являются акцепторами протонов $H^+$ за счет неподеленной электронной пары атома азота.

• Состав и строение. Неорганические основания — это, как правило, ионные соединения, состоящие из катиона металла и гидроксид-аниона. Органические основания — это ковалентные молекулярные соединения, содержащие атом с неподеленной электронной парой (чаще всего азот).

• Сила. Среди неорганических оснований есть как очень сильные (щелочи, например, $NaOH$), так и очень слабые (большинство нерастворимых гидроксидов, например, $Fe(OH)_3$). Органические основания в подавляющем большинстве являются слабыми основаниями. Их сила зависит от строения радикала: электронодонорные группы (алкильные) усиливают основные свойства, а электроноакцепторные (фенил) — ослабляют.

• Химические реакции. Общей является реакция нейтрализации с кислотами. Однако для неорганических оснований характерны реакции с кислотными оксидами и солями (для щелочей) и термическое разложение (для нерастворимых). Для органических оснований типичны реакции, затрагивающие аминогруппу и углеводородный радикал, такие как алкилирование, ацилирование и др.

Ответ: Основные различия между неорганическими и органическими основаниями заключаются в природе их основности (доноры $OH^-$ против акцепторов $H^+$), силе (от сильных до слабых против преимущественно слабых) и наборе характерных химических реакций, обусловленных их строением (ионным или ковалентным).