Перейти до основного вмісту
Каталог

Гідроксиди Натрію і Кальцію: властивості й застосування

~15 хв · 9 розділів · 10 тестових запитань

Метали й неметали
Класи неорганічних сполук
Хімія НМТ

Частина кар’єрної траєкторії Підготовка до НМТ 2027: Хімія — повний курс.

Порівнюєш натрій гідроксид і кальцій гідроксид за тривіальними назвами, фізичними й хімічними властивостями, способами одержання та застосуванням. Навчишся виявляти CO₂ вапняною водою.

Назви й фізичні властивості NaOH і Ca(OH)₂

Натрій гідроксид (NaOH) і кальцій гідроксид (Ca(OH)₂) — це дві важливі основи (луги), які широко застосовують у промисловості й побуті. Їхніх тривіальних назв немає в довідкових матеріалах НМТ, тому їх треба знати напам'ять.

Натрій гідроксид — їдкий натр (каустична сода)

Формула: NaOH. Тривіальні назви: їдкий натр, каустична сода (від грец. «каустикос» — пекучий, їдкий). За звичайних умов — це білі тверді гранули, пластинки або лусочки. Натрій гідроксид дуже добре розчиняється у воді (у таблиці розчинності НМТ позначений літерою «Р»). Розчинення супроводжується сильним виділенням теплоти — розчин помітно нагрівається.

Важлива особливість NaOH — гігроскопічність: він активно поглинає вологу з повітря. Якщо залишити гранули NaOH відкритими, вони «розпливаються» — вбирають стільки води, що перетворюються на каламутну рідину. Крім води, натрій гідроксид поглинає з повітря й карбон(IV) оксид (CO₂), утворюючи натрій карбонат. Саме тому NaOH зберігають у щільно закритих поліетиленових банках або склянках із гумовими чи пластмасовими корками (скляні притерті корки з часом «прикипають», бо луг реагує зі склом). Натрій гідроксид — їдка речовина: він роз'їдає шкіру, тканини, папір, тому працювати з ним треба в рукавичках і захисних окулярах.

Кальцій гідроксид — гашене вапно

Формула: Ca(OH)₂. Тривіальна назва: гашене вапно. За звичайних умов — білий пухкий порошок. Кальцій гідроксид малорозчинний у воді (у таблиці розчинності НМТ позначений літерою «М»). Його насичений розчин називають вапняною водою — це прозора рідина. Якщо ж Ca(OH)₂ просто змішати з водою в надлишку, утворюється каламутна суспензія — вапняне молоко. Обидва терміни описують одну й ту саму речовину, але в різному стані: розчин і суспензія.

Не плутай!

Навчися розрізняти подібні назви — у довідкових матеріалах НМТ їх немає:

Тривіальна назва

Формула

Примітка

Їдкий натр (каустична сода)

NaOH

Луг, добре розчинний

Гашене вапно

Ca(OH)₂

Луг, малорозчинний

Негашене вапно

CaO

Основний оксид, не луг

Вапняк, крейда, мармур

CaCO₃

Нерозчинна сіль

Кальцинована сода

Na₂CO₃

Сіль, розчинна

Питна сода

NaHCO₃

Кисла сіль

І NaOH, і Ca(OH)₂ належать до лугів — розчинних основ. У водному розчині вони дисоціюють з утворенням гідроксид-іонів OH⁻, тому їхні розчини мають лужне середовище. Фенолфталеїн у таких розчинах набуває малинового забарвлення.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Хімічні властивості NaOH і Ca(OH)₂

Як типові луги, натрій гідроксид і кальцій гідроксид вступають у характерні реакції з кислотами, кислотними оксидами й розчинами солей. Однак через різну розчинність і склад продуктів деякі реакції відрізняються.

Реакція з кислотами (нейтралізація)

Обидва гідроксиди реагують з кислотами, утворюючи сіль і воду. Це реакції нейтралізації:

  • NaOH + HCl → NaCl + H₂O (натрій хлорид + вода)

  • Ca(OH)₂ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O (кальцій нітрат + вода)

Зверни увагу: на нейтралізацію 1 моль Ca(OH)₂ потрібно вдвічі більше одноосновної кислоти, ніж на 1 моль NaOH, бо формульна одиниця Ca(OH)₂ містить два гідроксид-йони.

Реакція з кислотними оксидами

Луги реагують з кислотними оксидами, утворюючи сіль і воду. Найважливіший приклад — реакція з карбон(IV) оксидом (CO₂):

  • 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O — натрій карбонат добре розчиняється у воді, тому видимих змін немає. Розчин залишається прозорим.

  • Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O — кальцій карбонат нерозчинний, тому вапняна вода каламутніє. Це якісна реакція на CO₂.

Якщо через каламутну суміш пропускати CO₂ далі, осад CaCO₃ розчиняється: CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂. Кальцій гідрогенкарбонат розчинний, тому каламуть зникає. Цю реакцію детально розглянуто в юніті «Кислі солі: утворення і перетворення на середні».

Реакція з розчинами солей

Луг реагує з розчином солі, якщо в результаті утворюється осад (нерозчинна основа або нерозчинна сіль), газ або вода:

  • 2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ — блакитний осад купрум(II) гідроксиду

  • Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaOH — білий осад кальцій карбонату

  • NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O — виділяється амоніак із різким запахом (так виявляють йон амонію)

  • NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O — кисла сіль перетворюється на середню, утворюється вода

Якщо не утворюється ні осад, ні газ, ні вода (наприклад, NaOH + KCl), реакція не відбувається. Взаємодія лугів з амфотерними гідроксидами — окрема тема, яку розглянуто в юніті «Амфотерні оксиди й гідроксиди Цинку та Алюмінію».

Дія нагрівання

Під час нагрівання поведінка двох гідроксидів різна:

  • NaOH не розкладається — він плавиться (температура плавлення близько 318 °C) і залишається хімічно незмінним.

  • Ca(OH)₂ за сильного нагрівання (понад 500 °C) розкладається: Ca(OH)₂ → CaO + H₂O. Це зворотний процес до гасіння вапна.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Одержання: метали й оксиди з водою

І натрій гідроксид, і кальцій гідроксид можна одержати взаємодією відповідних металів або оксидів з водою. Різниця в тому, що натрій реагує з водою дуже бурхливо, а кальцій — спокійніше.

Одержання з металів

Лужні та лужноземельні метали реагують з водою, утворюючи гідроксид і водень:

  • 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ — натрій «бігає» по поверхні води, плавиться від теплоти реакції, виділяється газ водень.

  • Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑ — кальцій реагує повільніше, на дні посудини утворюється каламутна суспензія Ca(OH)₂.

Одержання з оксидів

Луги можна одержати взаємодією відповідних оксидів з водою (у промисловості так одержують гашене вапно, а натрій гідроксид — електролізом розчину натрій хлориду):

  • Na₂O + H₂O → 2NaOH

  • CaO + H₂O → Ca(OH)₂ — гасіння вапна: реакція екзотермічна, суміш сильно розігрівається, вода закипає, а CaO перетворюється на пухкий білий порошок Ca(OH)₂.

Виробництво негашеного вапна

Негашене вапно CaO одержують випалюванням вапняку в печах за температури близько 900–1000 °C:

CaCO₃ → CaO + CO₂↑

Рендеринг діаграми…

Цей ланцюжок CaCO₃ → CaO → Ca(OH)₂ → CaCO₃ показує кругообіг кальцію у виробництві вапна. Вапняний будівельний розчин твердне саме тому, що Ca(OH)₂ на повітрі вбирає CO₂ і знову перетворюється на CaCO₃.

Правила безпеки

Усі луги — їдкі речовини. Працюючи з NaOH або Ca(OH)₂, завжди надягай гумові рукавички й захисні окуляри. Якщо луг потрапив на шкіру, негайно змий його великою кількістю проточної води. Не намагайся нейтралізувати луг кислотою на шкірі — це спричинить додаткове хімічне ураження через теплоту нейтралізації.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Застосування NaOH і Ca(OH)₂

Різні фізичні властивості та розчинність натрій гідроксиду й кальцій гідроксиду зумовлюють їхнє різне застосування в промисловості, будівництві, сільському господарстві та лабораторіях.

Застосування натрій гідроксиду (NaOH)

Завдяки високій лужності, добрій розчинності та здатності розчиняти органічні речовини NaOH використовують у багатьох галузях:

  • Виробництво мила — лужний гідроліз жирів (процес омилення) дає мило й гліцерол. Цю реакцію детально розглянуто в юніті «Жири і мила».

  • Виробництво паперу й целюлози — NaOH розчиняє лігнін, що зв'язує целюлозні волокна в деревині, даючи змогу отримати чисту целюлозу.

  • Виробництво штучних волокон (віскоза) — луг обробляє целюлозу перед формуванням волокон.

  • Очищення нафтопродуктів — NaOH видаляє сірковмісні сполуки й органічні кислоти.

  • Засоби для прочищення каналізаційних труб — луг розчиняє жирові затори й органічні залишки.

Застосування кальцій гідроксиду (Ca(OH)₂)

Ca(OH)₂, або гашене вапно, широко застосовують там, де потрібна помірна лужність і здатність реагувати з CO₂ повітря:

  • Будівельні вапняні розчини — суміш гашеного вапна з піском і водою твердне на повітрі, поглинаючи CO₂: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O. Утворений кальцій карбонат скріплює піщинки, надаючи розчину міцності.

  • Побілка стін і стовбурів дерев — суспензія Ca(OH)₂ (вапняне молоко) дезінфікує поверхні та захищає стовбури від шкідників.

  • Вапнування кислих ґрунтів — Ca(OH)₂ нейтралізує надлишкову кислотність, покращуючи умови для росту рослин (юніт «Кислотні й лужні ґрунти»).

  • Усунення тимчасової жорсткості води — Ca(OH)₂ перетворює розчинні гідрогенкарбонати на нерозчинний CaCO₃ (юніт «Жорсткість води та способи її усунення»).

  • Виявлення CO₂ в лабораторії — вапняна вода є якісним реагентом на карбон(IV) оксид.

Порівняльна таблиця

Ознака

NaOH

Ca(OH)₂

Тривіальна назва

Їдкий натр (каустична сода)

Гашене вапно

Розчинність у воді

Дуже добре (Р)

Малорозчинний (М)

Дія CO₂

Реагує без видимих змін

Утворює білий осад (каламуть)

Дія нагрівання

Плавиться, не розкладається

Розкладається на CaO і H₂O

Одержання з оксиду

Na₂O + H₂O → 2NaOH

CaO + H₂O → Ca(OH)₂ (гасіння)

Основне застосування

Мило, папір, штучні волокна

Будівництво, вапнування ґрунтів

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Розбираємо завдання

Розгляньмо кілька типових завдань на НМТ, які перевіряють знання з теми «Гідроксиди Натрію й Кальцію».

Приклад 1. Виявлення CO₂

Завдання. Яким реагентом виявляють карбон(IV) оксид?

Розв'язання. Карбон(IV) оксид (CO₂) реагує з лугами, але з NaOH видимих змін немає, бо утворюється розчинний Na₂CO₃. Натомість з вапняною водою (розчином Ca(OH)₂) утворюється нерозчинний CaCO₃, який робить розчин каламутним. Отже, реагент — вапняна вода.

Відповідь: вапняна вода (розчин Ca(OH)₂).

Чому інші варіанти неправильні:

  • Розчин NaOH — реагує з CO₂ без видимих змін, тому не підходить для якісного виявлення.

  • Фенолфталеїн — індикатор на лужне середовище, він не реагує з CO₂ безпосередньо.

  • Тліюча скіпка — виявляє кисень (вона спалахує в O₂), а з CO₂ вона гасне, але це неспецифічна реакція.

Приклад 2. Тривіальна назва → формула

Завдання. Установи відповідність між тривіальною назвою та формулою речовини.

1 їдкий натр2 гашене вапно3 негашене вапно

А NaOHБ Ca(OH)₂В CaOГ CaCO₃Д Na₂CO₃

Розв'язання. Їдкий натр — це NaOH (А). Гашене вапно — Ca(OH)₂ (Б). Негашене вапно — CaO (В). CaCO₃ — це вапняк або крейда, а Na₂CO₃ — кальцинована сода.

Відповідь: 1 → А, 2 → Б, 3 → В.

Поширена помилка: плутати гашене вапно Ca(OH)₂ з негашеним CaO, або вважати, що їдкий натр — це Na₂CO₃.

Приклад 3. Спільний реагент

Завдання. З якою речовиною реагують і натрій гідроксид, і кальцій гідроксид?

Розв'язання. Обидва гідроксиди — луги. Вони реагують з кислотними оксидами. Карбон(IV) оксид — кислотний оксид: 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O; Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O. Кальцій оксид — основний оксид, з лугами не реагує. Калій хлорид — сіль, з якою луги не дають осаду. Мідь — метал, який з лугами не реагує.

Відповідь: карбон(IV) оксид (CO₂).

Приклад 4. Два твердження

Завдання. Яке з тверджень правильне?

I. Гашене вапно добре розчиняється у воді.

II. Негашене вапно одержують випалюванням вапняку.

Розв'язання. Твердження I хибне: Ca(OH)₂ — малорозчинна речовина (у таблиці розчинності позначена «М»). Твердження II правильне: CaCO₃ під час нагрівання розкладається на CaO (негашене вапно) і CO₂.

Відповідь: правильне лише II.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Типові помилки й пастки

Розгляньмо типові помилки в завданнях про гідроксиди Натрію й Кальцію.

  • Вважати гашене вапно добре розчинною речовиною. Правильно: Ca(OH)₂ малорозчинний (у таблиці розчинності — «М»). Вапняна вода — це його насичений розчин, а вапняне молоко — суспензія.

  • Плутати гашене вапно Ca(OH)₂, негашене CaO і вапняк CaCO₃, а також каустичну соду NaOH і кальциновану соду Na₂CO₃. Правильно: запам'ятай таблицю з розділу «Назви й фізичні властивості» — тривіальні назви в довідці НМТ відсутні.

  • Вважати, що розчин NaOH каламутніє від CO₂. Правильно: осад дає лише вапняна вода, бо CaCO₃ нерозчинний, а Na₂CO₃, що утворюється з NaOH, добре розчиняється.

  • Записувати розклад NaOH під час нагрівання. Правильно: NaOH плавиться, але не розкладається. Розкладається Ca(OH)₂: Ca(OH)₂ → CaO + H₂O.

  • Писати реакцію лугу з розчином солі, у якій не утворюється ні осад, ні газ, ні вода. Правильно: луг реагує з розчином солі, якщо утворюється осад (2NaOH + CuSO₄ → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄), газ (NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O) або вода (кисла сіль: NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O). Якщо нічого з цього не утворюється (NaOH + KCl), реакція не відбувається.

  • Вважати, що вапняний будівельний розчин твердне лише через висихання води. Правильно: головна причина тверднення — хімічна реакція Ca(OH)₂ з CO₂ з повітря, яка дає нерозчинний CaCO₃.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Як це перевіряють на НМТ

Тема «Гідроксиди Натрію й Кальцію» належить до теми 2.1.2 програми НМТ «Загальні відомості про металічні елементи та метали» (порівняння властивостей і застосування гідроксидів Натрію і Кальцію). Крім того, реакції лугів (взаємодія з кислотами, кислотними оксидами й солями) входять до теми 2.2.2 «Основи». Отже, завдання можуть спиратися на обидві теми.

Що треба знати напам'ять

Тривіальних назв (їдкий натр, гашене й негашене вапно, вапняна вода, вапняне молоко) у довідкових матеріалах НМТ немає — їх вивчають напам'ять. Формули відповідних речовин також потрібно пам'ятати: NaOH, Ca(OH)₂, CaO, CaCO₃, Na₂CO₃.

Користування таблицею розчинності

Розчинність гідроксидів перевіряють за Таблицею 3 довідки НМТ (розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей у воді). У цій таблиці NaOH позначено літерою «Р» (розчинний), а Ca(OH)₂ — літерою «М» (малорозчинний). Якщо в завданні питають, чи взаємодіють розчини двох речовин, спочатку перевір за таблицею, чи не випадає осад.

Форми завдань

На НМТ із хімії цю тему перевіряють у таких формах:

  • Вибір однієї відповіді з чотирьох (завдання № 1–18, 1 бал) — наприклад, завдання на вибір реагенту для виявлення CO₂. Чотири варіанти: вапняна вода, розчин NaOH, фенолфталеїн, тліюча скіпка. Ключ — вапняна вода.

  • Логічні пари 1–3 → А–Д (завдання № 19–20, 0–3 бали, по 1 балу за кожну правильно встановлену пару) — наприклад, «тривіальна назва → формула». Три лівих елементи (1 — їдкий натр, 2 — гашене вапно, 3 — негашене вапно) і п'ять правих (А–Д), з яких два зайві.

Стратегія виконання: спочатку визнач, якого типу завдання перед тобою. Для логічних пар зіставляй назви й формули поступово — знайди найочевиднішу відповідність (наприклад, негашене вапно — CaO) і викресли використаний варіант. Пам'ятай, що два праві елементи (дві букви з п'яти) завжди зайві.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Питання й відповіді

Чому вапняна вода прозора, а вапняне молоко каламутне, якщо в обох Ca(OH)₂ і вода?

Вапняна вода — це насичений розчин Ca(OH)₂, у якому вся речовина повністю розчинена. Оскільки Ca(OH)₂ малорозчинний, його насичений розчин дуже розведений і залишається прозорим. Вапняне молоко — це суспензія: надлишок нерозчиненого Ca(OH)₂ зважений у воді, тому вона каламутна. Різниця лише в кількості твердої фази.

Чому каламуть у вапняній воді зникає, якщо довго пропускати CO₂?

Спочатку CO₂ реагує з вапняною водою, утворюючи нерозчинний CaCO₃ — звідси каламуть. Якщо далі пропускати CO₂, CaCO₃ перетворюється на розчинний кальцій гідрогенкарбонат Ca(HCO₃)₂: CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂. Осад розчиняється, і рідина знову стає прозорою.

Чому натрій гідроксид на повітрі стає вологим?

NaOH — гігроскопічна речовина. Він активно поглинає водяну пару з повітря. Коли гранули NaOH вбирають вологу, вони спочатку стають вологими, а потім «розпливаються» — переходять у концентрований розчин на поверхні. Крім води, NaOH поглинає з повітря ще й CO₂, утворюючи натрій карбонат.

Навіщо будівельники гасять вапно, а не використовують одразу CaO?

CaO (негашене вапно) бурхливо реагує з водою з великим виділенням теплоти. Якщо додати воду до CaO в будівельній суміші, вона закипить і почне розбризкуватися, що небезпечно. Крім того, негашене вапно без води не утворює пластичного в'яжучого тіста, тому його спочатку гасять, а тверднення відбувається за реакцією Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O. Тому спочатку CaO «гасять» — перетворюють на Ca(OH)₂ додаванням води, а вже потім використовують гашене вапно для розчинів.

Чому NaOH називають їдким натром?

Назва «їдкий натр» походить від двох ознак: «натр» вказує на те, що до складу входить елемент Натрій, а «їдкий» — на здатність речовини роз'їдати (їсти) шкіру, тканини, папір та інші органічні матеріали. Синонім «каустична сода» походить від грецького «каустикос» — пекучий, їдкий.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Коротко: головне

  • NaOH — їдкий натр (каустична сода), добре розчинний у воді (Р), гігроскопічний, їдкий.

  • Ca(OH)₂ — гашене вапно, малорозчинний (М). Його насичений розчин — вапняна вода, суспензія — вапняне молоко.

  • Обидва — луги: реагують з кислотами (нейтралізація), кислотними оксидами й розчинами солей (якщо утворюється осад, газ або вода).

  • Вапняна вода каламутніє від CO₂ — так виявляють карбон(IV) оксид: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O.

  • CaO + H₂O → Ca(OH)₂ — гасіння вапна (екзотермічна реакція). CaCO₃ → CaO + CO₂ — випалювання вапняку.

  • NaOH застосовують у виробництві мила, паперу, штучних волокон, для очищення нафтопродуктів.

  • Ca(OH)₂ застосовують у будівельних розчинах, для побілки, вапнування ґрунтів, усунення жорсткості води та виявлення CO₂.

Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.

Самоперевірка

Перевірте себе на цьому юніті

Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.

1. Який продукт утворюється в результаті взаємодії натрій гідроксиду з купрум(II) сульфатом?

2. У якій галузі застосовують кальцій гідроксид завдяки його здатності нейтралізувати кислоти?

3. Чому вапняний будівельний розчин твердне на повітрі, а не залишається м'яким?

4. Яка з хімічних реакцій називається гасінням вапна?

5. Який з гідроксидів є гігроскопічним, тобто активно поглинає вологу з повітря?

Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 10 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.

Приєднатися, щоб пройти тест