Wodorotlenki zasadowe: budowa, właściwości i reakcje

Związki z grupą OH⁻ należą do podstaw chemii nie bez powodu, łatwo je rozpoznać po budowie, a jeszcze łatwiej po sposobie, w jaki zachowują się w wodzie. Tworzą je głównie metale, a ich roztwory mają odczyn zasadowy, dobrze przewodzą prąd i wchodzą w charakterystyczne reakcje, między innymi z kwasami .

W praktyce warto odróżniać je od tlenków i wodorotlenków amfoterycznych, bo podobne nazwy nie oznaczają tych samych właściwości . Znaczenie ma też rozpuszczalność: nie każdy taki związek jest zasadą, ale każda zasada należy do tej grupy . To właśnie ta różnica porządkuje temat i ułatwia zrozumienie najważniejszych przykładów oraz reakcji.

Czym są wodorotlenki zasadowe

Wodorotlenki zasadowe to związki jonowe zbudowane z kationu metalu i anionu wodorotlenkowego OH⁻ . Należą do grupy związków, które w wodzie dają roztwory o odczynie zasadowym.

To właśnie obecność jonów OH⁻ odpowiada za ich typowe zachowanie chemiczne . W praktyce szkolnej i laboratoryjnej spotyka się je przede wszystkim jako związki reagujące z kwasami, tworzące sole i wodę .

Jak zbudowane są wodorotlenki zasadowe i jak zapisać ich wzór ogólny

Ogólny wzór wodorotlenków zasadowych zapisuje się jako M(OH)x, gdzie:

M oznacza kation metalu,
OH to anion wodorotlenkowy,
x odpowiada wartościowości kationu metalu .

Taki zapis pokazuje, ile grup wodorotlenkowych łączy się z danym metalem . Dla metalu jednowartościowego wzór będzie prostszy, jak NaOH, a dla dwuwartościowego pojawią się dwie grupy OH, jak w Ca(OH)₂ .

Które wodorotlenki metali zalicza się do zasadowych

Do wodorotlenków zasadowych zalicza się przede wszystkim wodorotlenki tworzone przez:

metale 1. grupy układu okresowego,
metale 2. grupy układu okresowego, z wyłączenie berylu ,
niektóre metale bloku d na najniższym stopniu utlenienia .

Najczęściej jako przykłady podaje się silne wodorotlenki metali, takie jak:

NaOH – wodorotlenek sodu,
KOH – wodorotlenek potasu,
LiOH – wodorotlenek litu,
RbOH – wodorotlenek rubidu,
CsOH – wodorotlenek cezu,
Ca(OH)₂ – wodorotlenek wapnia,
Sr(OH)₂ – wodorotlenek strontu,
Ba(OH)₂ – wodorotlenek baru .

Najsilniejsze z nich to zwłaszcza wodorotlenki litowców, które bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie .

Kiedy wodorotlenek jest zasadą, a kiedy nie

Tu łatwo o pomyłkę, bo te pojęcia nie są całkiem zamienne.

Każda zasada jest wodorotlenkiem, ale nie każdy wodorotlenek jest zasadą . Zasadą nazywa się taki wodorotlenek, który:

rozpuszcza się w wodzie ,
w roztworze wodnym daje odczyn zasadowy ,
ulega pełnej dysocjacji na jony .

To oznacza, że o tym, czy dany związek zalicza się do zasad, decyduje nie tylko jego budowa, ale też zachowanie w wodzie .

Właściwości wodorotlenków zasadowych w stanie stałym i w roztworze wodnym

Wodorotlenki zasadowe mają właściwości zależne od tego, czy występują jako ciało stałe, czy jako roztwór.

W stanie stałym wodorotlenki I grupy są:

ciałami stałymi,
żrącymi,
silnie higroskopijnymi .

To znaczy, że łatwo pochłaniają wilgoć z otoczenia. Ich wodne roztwory nazywa się ługami, na przykład:

ług sodowy – roztwór NaOH,
ług potasowy – roztwór KOH .

W roztworze wodnym wodorotlenki zasadowe wykazują typowe cechy zasad: mają odczyn zasadowy i dobrze przewodzą prąd .

Dysocjacja elektrolityczna i odczyn zasadowy roztworów

Po rozpuszczeniu w wodzie zasadowe wodorotlenki ulegają całkowitej dysocjacji elektrolitycznej . Oznacza to, że rozpadają się na:

kationy metalu,
aniony OH⁻ .

To właśnie dlatego ich roztwory:

mają odczyn zasadowy ,
wykazują silną elektroprzewodność .

Dla przykładu roztwór NaOH zawiera jony sodu i jony wodorotlenkowe, które odpowiadają za zasadowy charakter roztworu .

Jak rozpoznać wodorotlenki zasadowe za pomocą wskaźników

Obecność zasad w roztworze wodnym można wykryć za pomocą wskaźników . Jednym z prostszych przykładów jest fenoloftaleina, która w obecności roztworu zasadowego daje charakterystyczne zabarwienie .

To wygodny sposób, by szybko sprawdzić, czy roztwór ma odczyn zasadowy i czy zawiera wodorotlenki zasadowe w formie rozpuszczonej .

Reakcje wodorotlenków zasadowych z kwasami

Jedną z najważniejszych reakcji, jakie zachodzą z udziałem zasad, jest zobojętnianie. Wodorotlenki zasadowe reagują z kwasami, a produktami są:

sól,
woda .

Przykłady takich reakcji:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O
Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O

To podstawowy typ reakcji wykorzystywany między innymi przy neutralizacji kwasów oraz w syntezie soli .

Reakcje wodorotlenków zasadowych z tlenkami kwasowymi

Wodorotlenki zasadowe reagują także z tlenkami kwasowymi . W wyniku takiej reakcji również powstają:

sól,
woda .

Przykład:

2NaOH + SO₃ → Na₂SO₄ + H₂O

To ważna grupa reakcji w chemii nieorganicznej, bo pokazuje, że zasady mogą reagować nie tylko z kwasami, ale też z tlenkami o charakterze kwasowym .

Wodorotlenki zasadowe a wodorotlenki amfoteryczne i wodorotlenki kwasowe

Wodorotlenki zasadowe warto odróżniać od innych grup związków o podobnych nazwach.

Wodorotlenki zasadowe reagują w typowy sposób jak zasady, przede wszystkim z kwasami .

Wodorotlenki amfoteryczne zachowują się inaczej, bo mogą reagować zarówno z kwasami, jak i z zasadami . To ich najważniejsza cecha odróżniająca.

Z kolei określenie wodorotlenki kwasowe pojawia się zwykle przy porządkowaniu związków według ich charakteru chemicznego . Najważniejsze w tym zestawieniu jest to, że wodorotlenki zasadowe nie należą do tej samej grupy co związki o właściwościach kwasowych czy amfoterycznych .

Dobrze też pamiętać, że tlenki to inna grupa związków, ponieważ nie zawierają grupy OH .

Przykłady najważniejszych wodorotlenków zasadowych i ich zastosowania

Do najważniejszych przykładów należą przede wszystkim silne, dobrze znane wodorotlenki metali:

NaOH – wodorotlenek sodu,
KOH – wodorotlenek potasu,
Ca(OH)₂ – wodorotlenek wapnia,
Ba(OH)₂ – wodorotlenek baru,
Sr(OH)₂ – wodorotlenek strontu,
LiOH – wodorotlenek litu .

Ich praktyczne zastosowania obejmują między innymi:

neutralizację kwasów ,
zastosowania laboratoryjne,
przemysł chemiczny,
syntezę soli .

W praktyce szkolnej najczęściej spotyka się NaOH, KOH i Ca(OH)₂, bo dobrze pokazują najważniejsze reakcje wodorotlenków i ich zasadowy charakter.