2.5 Acidobazicky významné skupiny látek - báze

2.5.1 Hydroxidy obecného vzorce M(OH)_x

Síla těchto bází ve vodných roztocích se odvíjí zejména od polarizační síly kationu v hydroxidu a z toho vyplývající iontovosti vazby M-OH. Čím menší polarizační silou bude disponovat daný kation (menší kladný náboj a větší poloměr), tím iontovější a tím pádem i ve vodě rozpustnější daný hydroxid bude (s rozpustností hydroxidu pak samozřejmě roste i koncentrace přítomných OH^- iontů v roztoku).

Příklady:

• KOH je silnější bází ve vodném roztoku než NaOH (při stejně velikosti náboje je K⁺ větší než Na⁺)

• LiOH je silnější bází ve vodném roztoku než Be(OH)₂ (Li ⁺ má menší kladný náboj a je větší)

• Pb(OH)₂ je silnější bází ve vodném roztoku než Al(OH) ₃ (Pb²⁺ má menší kladný náboj a je větší)

• Fe(OH)₂ je silnější bází ve vodném roztoku než Fe(OH) ₃ (Fe²⁺ má menší kladný náboj a je větší)

2.5.2 Zásadotvorné iontové oxidy (anhydridy hydroxidů)

Všechny nepolymerní, ve vodě rozpustné, iontové oxidy jsou anhydridy příslušných hydroxidů. Tyto oxidy najdeme typicky u kovových prvků s nízkou elektronegativitou. Nejsilnější bází tohoto typu bude tedy oxid cesný.

Příklady:

• K₂O(s) + H₂O(l) → 2 KOH(aq)

• BaO(s) + H₂O(l) → Ba(OH)₂(aq)

• Tl₂O(s) + H₂O(l) → 2 TlOH(aq)

Ale:

• BeO(s) + H₂O(l) → nereaguje (ve vodě nerozpustný makromolekulární oxid)

• Cr₂O₃(s) + H₂O(l) → nereaguje (ve vodě nerozpustný makromolekulární oxid)

• Fe₂O₃(s) + H₂O(l) → nereaguje (ve vodě nerozpustný makromolekulární oxid)

• MnO₂(s) + H₂O(l) → nereaguje (ve vodě nerozpustný makromolekulární oxid)

Pro pochopení chování oxidů ve vodných roztocích můžete využít i e‑learning.vscht.cz: kurz OACH I. – řešené úlohy – úloha 5c.

2.5.3 Bazické iontové –idy

Pokud molekulové (nepolymerní) binární sloučeniny vodíku, jako jsou např. amoniak, metan nebo sulfan, zbavíme formálně všech iontů H(+I) (pouze abstrakce – tyto sloučeniny mají sice polární vazbu, ale s převažujícím podílem kovalence), získáme iontové soli, jako jsou sulfidy, nitridy nebo různé karbidy:

• H₂S - 2 H⁺ = S^2-

• NH₃ - 3 H⁺ = N^3-

• CH₄ - 4 H⁺ = C^4-

• C₂H₂ - 2 H⁺ = C₂^2-

Pokud původní sloučenina s vodíkem nemá silné kyselé účinky, budou mít tyto iontové -idy ve vodných roztocích silně bazickou reakci (tzn., že třeba chloridy nebo bromidy takovou reakci mít nebudou). Čím slabší kyselé účinky taková binární sloučenina s vodíkem má, tím silnější bazické vlastnosti bude mít odpovídající iontová sůl:

• iontové chloridy, např.: NaCl(s) + H₂O(l) → Na⁺(aq) + Cl^-(aq) (pH vodného roztoku ~7)

• iontové sulfidy, např.: Na₂S(s) + H₂O(l) ⇌ NaHS(aq) + NaOH(aq) (pH 0,1M vodného roztoku ~13)

• iontové kyanidy, např.: KCN(s) + H₂O(l) ⇌ HCN(g) + KOH(aq) (pH 0,1M vodného roztoku ~11)

Pokud původní binární sloučenina s vodíkem nemá vůbec kyselé účinky nebo má dokonce účinky bazické (např. NH₃), odpovídající iontová sůl bude mít ve vodných roztocích silnější bazické účinky než odpovídající hydroxid:

• iontové oxidy, např.: Na₂O(s) + H₂O(l) → 2 NaOH(aq)

• iontové nitridy, např.: Li₃N(s) + 3 H₂O(l) → NH₃(g + aq) + 3 LiOH(aq)

• iontové silicidy, např.: K₄Si₄(s) + 4 H ₂O(l) → SiH₄(g) + 4 KOH(aq) + 3 Si  (tato reakce bude dále pokračovat, ze silanu a elementárního křemíku bude v alkalickém prostředí vznikat molekulární vodík a různé křemičitany jako K₂SiO₃)

Obecně se dá říci, že čím větší záporný náboj a čím menší rozměry bude daný iontový anion mít, tím bazičtější bude jeho hydrolytické chování ve vodných roztocích (viz e-learning.vscht.cz: kurz OACH I. – řešené úlohy – úloha 1g):

A^n- + H₂O ⇌ AH^(n-1)- + OH^-

2.5.4 Soli silných bází a slabých oxokyselin (slabé elektrolyty)

Pokud získáme sůl neutralizací výrazně silnější báze, nežli je kyselost použité kyseliny, má výsledná látka ve vodných roztocích výrazné bazické účinky. Typicky se jedná o soli hydroxidů alkalických kovů a alkalických zemin a slabších kyselin jako H₃PO₄, CH₃COOH, H ₂CO₃, H₃BO₃ nebo H₃AsO₄.

Příklady:

• K₃PO₄(aq) + H₂O(l) ⇌ K ₂HPO₄(aq) + KOH(aq)

• CH₃COONa(aq) + H₂O(l) ⇌ CH ₃COOH(aq) + NaOH(aq)

• Na₂CO₃(aq) + H₂O(l) ⇌ NaHCO ₃ + NaOH(aq)

Pro pochopení chování solí slabých kyselin ve vodných roztocích můžete využít i e‑learning.vscht.cz: kurz OACH I. – řešené úlohy – úloha 1g a kurz OACH I. – řešené úlohy – úloha 5e.