Щёлочи обладают четырьмя ключевыми химическими свойствами:
1. Действие на индикаторы:
В водных растворах щелочей за счёт присутствия гидроксид-ионов $OH^-$:
- Бесцветный фенолфталеин мгновенно становится насыщенно малиновым;
- Фиолетовый лакмус окрашивается в синий цвет;
- Оранжевый метилоранж становится жёлтым.
Условие протекания: наличие водного раствора щёлочи (присутствие гидратированных ионов $OH^-$).
2. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации):
Щёлочи бурно взаимодействуют с любыми кислотами с образованием растворимой или нерастворимой соли и молекул воды:
$$Ba(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ba(NO_3)_2 + 2H_2O$$
$$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$$
Условие протекания: реакция нейтрализации протекает всегда самопроизвольно с выделением тепла ($Q > 0$).
3. Взаимодействие с кислотными оксидами:
Растворы щелочей связывают кислотные оксиды с образованием средней или кислой соли и воды:
$$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O \quad (\text{помутнение известковой воды})$$
$$2NaOH + SO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$$
Условие протекания: реакция происходит при пропускании кислотного оксида через раствор щёлочи либо при их нагревании.
4. Взаимодействие с растворами солей (реакция ионного обмена):
Щёлочи реагируют с солями металлов, образуя новое основание и новую соль:
$$CuSO_4 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + K_2SO_4$$
$$NH_4Cl + NaOH \rightarrow NaCl + NH_3\uparrow + H_2O$$
Условия протекания:
- Оба исходных вещества должны быть растворимы в воде;
- В результате реакции обязательно должен образоваться нерастворимый осадок ($Cu(OH)_2\downarrow, Fe(OH)_2\downarrow, Fe(OH)_3\downarrow$) либо выделиться газ ($NH_3\uparrow$).