Гидроксиды калия, кальция и лития.

Гидроксиды калия, кальция и лития относятся к основаниям. Они состоят из катиона металла и одной или нескольких гидроксид-групп OH⁻. Однако их свойства заметно различаются из-за природы металла и растворимости веществ.

Гидроксид калия

Формула: KOH
Название: гидроксид калия, едкое кали.

Это белое твёрдое кристаллическое вещество, которое очень хорошо растворяется в воде. При растворении выделяется большое количество теплоты. Гидроксид калия активно поглощает влагу и углекислый газ из воздуха, поэтому его хранят в плотно закрытых ёмкостях.

KOH является сильным основанием, или щёлочью. В водном растворе он практически полностью распадается на ионы:

KOH → K⁺ + OH⁻

Гидроксид калия изменяет окраску индикаторов:

• лакмус становится синим;

• фенолфталеин — малиновым;

• метилоранж — жёлтым.

Основные химические свойства KOH:

1. Реакция с кислотами:

KOH + HCl → KCl + H₂O

2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O

Такие реакции называются реакциями нейтрализации.

2. Реакция с кислотными оксидами:

2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O

При избытке углекислого газа может образоваться гидрокарбонат:

KOH + CO₂ → KHCO₃

3. Реакция с растворами солей:

2KOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + K₂SO₄

Образуется голубой осадок гидроксида меди.

4. Реакция с амфотерными металлами и их соединениями:

2Al + 2KOH + 6H₂O → 2K[Al(OH)₄] + 3H₂↑

Получают гидроксид калия главным образом электролизом водного раствора хлорида калия:

2KCl + 2H₂O → 2KOH + H₂↑ + Cl₂↑

KOH применяют при производстве жидкого мыла, моющих средств, удобрений, щелочных аккумуляторов, красителей и некоторых лекарственных веществ.

Гидроксид кальция

Формула: Ca(OH)₂
Название: гидроксид кальция, гашёная известь.

Это белое твёрдое вещество, которое значительно хуже растворяется в воде, чем гидроксиды калия и лития. Несмотря на ограниченную растворимость, растворившаяся часть полностью распадается на ионы:

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻

Насыщенный прозрачный раствор гидроксида кальция называют известковой водой, а мутную смесь гидроксида кальция с водой — известковым молоком.

Получают гидроксид кальция взаимодействием оксида кальция с водой:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Реакция сопровождается сильным выделением теплоты и называется гашением извести.

Химические свойства Ca(OH)₂:

1. Реакция с кислотами:

Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄↓ + 2H₂O

2. Реакция с углекислым газом:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

При пропускании углекислого газа через известковую воду раствор мутнеет из-за образования белого осадка карбоната кальция. Эта реакция используется для обнаружения углекислого газа.

При длительном пропускании избытка CO₂ осадок может раствориться:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

3. Реакция с некоторыми солями:

Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaOH

4. Реакция с хлором:

2Ca(OH)₂ + 2Cl₂ → CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O

В результате получают вещества, входящие в состав хлорной извести.

Гидроксид кальция широко используют в строительстве для приготовления растворов и штукатурок, при побелке, очистке воды, нейтрализации кислых почв, производстве сахара и получении хлорной извести.

Гидроксид лития

Формула: LiOH
Название: гидроксид лития.

Это белое кристаллическое вещество, растворимое в воде. Растворимость LiOH ниже, чем у KOH, но выше, чем у Ca(OH)₂. В водном растворе он проявляет свойства сильного основания:

LiOH → Li⁺ + OH⁻

Химические свойства гидроксида лития сходны со свойствами других щелочей.

1. Реакция с кислотами:

LiOH + HCl → LiCl + H₂O

2LiOH + H₂SO₄ → Li₂SO₄ + 2H₂O

2. Реакция с углекислым газом:

2LiOH + CO₂ → Li₂CO₃ + H₂O

Эта реакция имеет практическое значение: гидроксид лития способен поглощать углекислый газ из воздуха. Поэтому его применяют в системах очистки воздуха в замкнутых помещениях, например в космических аппаратах и подводных лодках.

3. Реакция с кислотными оксидами:

2LiOH + SO₂ → Li₂SO₃ + H₂O

4. Разложение при нагревании:

2LiOH → Li₂O + H₂O

Это отличает гидроксид лития от гидроксидов калия и натрия, которые при обычном нагревании значительно устойчивее.

Получить LiOH можно реакцией карбоната лития с гидроксидом кальция:

Li₂CO₃ + Ca(OH)₂ → 2LiOH + CaCO₃↓

Гидроксид лития применяют при производстве литиевых смазок, аккумуляторов, керамики, специальных стёкол и систем очистки воздуха.

Сравнение гидроксидов

KOH и LiOH относятся к щёлочам, поскольку хорошо или достаточно хорошо растворяются в воде. Ca(OH)₂ растворяется ограниченно, но его раствор также имеет щелочную реакцию.

По растворимости в воде эти вещества можно приблизительно расположить так:

KOH > LiOH > Ca(OH)₂

Все три гидроксида:

• реагируют с кислотами с образованием соли и воды;

• взаимодействуют с кислотными оксидами;

• изменяют окраску кислотно-основных индикаторов;

• создают щелочную среду благодаря наличию ионов OH⁻.

При этом гидроксид калия является наиболее сильной и хорошо растворимой щёлочью. Гидроксид кальция отличается наличием двух гидроксид-групп и малой растворимостью. Гидроксид лития проявляет свойства щёлочи, но менее растворим и менее термически устойчив, чем гидроксид калия.

Все эти вещества являются едкими. При попадании на кожу или в глаза они могут вызывать химические ожоги, поэтому при работе с ними необходимо использовать защитные перчатки и очки.