Основания в химии: определение, формулы, свойства и классификация

Татьяна Яснова

Пишу и редактирую материалы о школьном образовании, семейном обучении, поступлении и выборе образовательных программ. Стараюсь объяснять сложные вопросы простым и понятным языком, опираясь на актуальные нормативные документы и экспертные материалы.

Задать вопрос

Быстрый ответ: Основания — это сложные вещества из атомов металла и гидроксильных групп OH, нужные школьнику для понимания четырёх классов неорганических соединений. Общая формула основания — M(OH)ₙ, где n равно валентности металла^[1]. По теории электролитической диссоциации основание — электролит, дающий в водном растворе из анионов только гидроксид-ионы OH⁻^[2]. Растворимые основания называют щелочами, остальные — нерастворимыми. Отдельную группу образуют амфотерные гидроксиды.

Ключевые факты: основания среди классов неорганических веществ

• Из чего состоят. Основание содержит атом металла и одну или несколько гидроксогрупп OH, соединённых с ним.
• Как записать формулу. Число групп OH равно валентности металла: NaOH, Ca(OH)₂, Fe(OH)₃^[1].
• Щёлочь — не синоним основания. Щелочами называют только растворимые основания щелочных и щёлочноземельных металлов^[1].
• Не всякий гидроксид — основание. Гидроксиды делятся на основные, амфотерные и кислотные^[3].
• Порядок разбора темы. Состав → формула → название → классификация → индикаторы → реакции → получение.

Тема «Основания» входит в предметные результаты по химии за 8–9 классы: класс неорганических соединений включён в федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования, утверждённый приказом Минпросвещения России от 31.05.2021 № 287^[4]. Дальше тема возвращается в 11 классе и на экзамене: характерные химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов стоят в разделе «Неорганическая химия» кодификатора ЕГЭ по химии, 2025^[5].

Путаница в теме почти всегда одна и та же. Ученик смешивает «основание» и «щёлочь», пишет разложение NaOH на оксид и воду, красит фенолфталеин в синий цвет.

Что такое основания в химии и из чего они состоят

Основания в химии — это сложные вещества, состоящие из атомов металла и связанных с ними гидроксильных групп OH. Гидроксогруппа здесь одна или их несколько — столько, сколько связей образует металл. В NaOH группа одна, в Ca(OH)₂ их две, в Fe(OH)₃ — три.

Второе определение приходит в 9 классе вместе с теорией электролитической диссоциации. Основание — электролит, при диссоциации которого в водном растворе из анионов образуются только гидроксид-ионы OH⁻^[2]. Запись выглядит так: NaOH → Na⁺ + OH⁻. Именно свободный ион OH⁻ отвечает за щелочную среду и за окраску индикаторов.

Отсюда ответ на частый вопрос «гидроксиды это основания или нет». Основания действительно называют гидроксидами металлов, но обратное неверно: гидроксиды делятся на основные, амфотерные и кислотные^[3]. HClO₄ формально тоже гидроксид — гидроксид хлора(VII), однако это кислота. Признак основания не «есть OH в формуле», а «в растворе отщепляется OH⁻».

Не путать: оксид — соединение элемента с кислородом без группы OH (CuO), основание — соединение металла с гидроксогруппой (Cu(OH)₂). Оксид и основание — разные классы, хотя переходят друг в друга.

Как составить формулу основания и прочитать его название

Формула основания строится по правилу M(OH)ₙ, где n — валентность металла, а OH всегда одновалентна^[1]. Группа OH ведёт себя как единая частица с валентностью I, поэтому число гидроксогрупп просто повторяет валентность металла.

Правила составления формул оснований по валентности металла

Порядок действий короткий:

1. Запишите символ металла первым.
2. Определите его валентность — по группе в таблице или по условию задачи.
3. Поставьте столько групп OH, какова валентность: одна группа пишется без скобок (KOH), две и больше — в скобках с индексом (Ba(OH)₂).
4. Проверьте: сумма единиц валентности металла равна числу групп OH.

Металлы с переменной валентностью дают два разных основания. Железо образует Fe(OH)₂ и Fe(OH)₃, медь — CuOH и Cu(OH)₂. Поэтому валентность в названии обязательна.

Номенклатура и примеры формул оснований

Название читается по схеме «гидроксид + название металла в родительном падеже», а при переменной валентности добавляется римская цифра в скобках: Fe(OH)₃ — гидроксид железа(III). Отдельный случай — NH₄OH: металла в нём нет, роль катиона играет аммоний NH₄⁺, поэтому вещество называют гидроксидом аммония^[3].

У части оснований в ходу тривиальные названия, и в условиях задач они встречаются наравне с систематическими: NaOH — едкий натр, KOH — едкое кали, Ca(OH)₂ — гашёная известь, её раствор — известковая вода. Узнавать такие имена полезно: в тексте задания формулы может не быть вовсе.

Классификация оснований: щёлочи, нерастворимые и амфотерные гидроксиды

Основания классифицируют по трём признакам: растворимость в воде, число гидроксогрупп и сила как электролита. Амфотерные гидроксиды выделяют в отдельную группу, потому что они ведут себя двойственно.

Щёлочи и нерастворимые основания

Щёлочи образованы щелочными металлами — литием, натрием, калием, рубидием, цезием — и щёлочноземельными: кальцием, стронцием, барием^[1]. Щёлочи относят к сильным электролитам: они диссоциируют практически полностью и дают выраженную щелочную среду.

Нерастворимые основания — Cu(OH)₂, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Mg(OH)₂, Ni(OH)₂^[6]. В воде они практически не распадаются на ионы, поэтому цвет индикатора почти не меняют. Получить их прямым растворением оксида в воде нельзя — только реакцией обмена.

По кислотности основания делят по числу групп OH: однокислотные (NaOH, KOH), двухкислотные (Ca(OH)₂, Ba(OH)₂), трёхкислотные (Fe(OH)₃, Al(OH)₃)^[6]. Число групп показывает, сколько кислотных остатков присоединится при нейтрализации.

Амфотерные гидроксиды и исключения

К амфотерным относят Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Be(OH)₂, Cr(OH)₃, Pb(OH)₂, Sn(OH)₂: они реагируют и с кислотами, и со щелочами^[6]. Al(OH)₃ можно записать и как кислоту — HAlO₂, поэтому в ионных уравнениях он выступает то донором, то акцептором.

Два пограничных случая выпишем отдельно. Ca(OH)₂ в таблицах растворимости отмечен как малорастворимый, но по химическому поведению его относят к щелочам^[1] — отсюда массовая ошибка классификации. NH₄OH не содержит металла и существует преимущественно как водный раствор аммиака NH₃·H₂O^[3].

Миф «амфотерные гидроксиды — это кислоты» не выдерживает проверки: амфотерные гидроксиды образуют самостоятельную группу, и свойства они проявляют в зависимости от партнёра реакции^[6]. Записывать Zn(OH)₂ только в кислоты — ошибка в задании на классификацию.

Физические свойства оснований и действие индикаторов

Все основания при обычных условиях — твёрдые вещества, различающиеся цветом и растворимостью в воде. NaOH и KOH — белые, Cu(OH)₂ — голубой осадок, Fe(OH)₃ — бурый. Растворы щелочей на ощупь мылкие, но проверять это руками нельзя.

Распознают основания индикаторами. Запоминать нужно именно пары «индикатор — цвет», потому что их регулярно меняют местами.

Фенолфталеин в щёлочи не синеет: он даёт малиновую окраску, синеет лакмус^[1]. Такая подмена — одна из самых частых потерь балла на контрольной.

Ещё одно уточнение. Наличие OH в формуле не означает щелочной среды: нерастворимые Cu(OH)₂ и Fe(OH)₃ практически не меняют цвет индикатора, а амфотерные гидроксиды в воде нейтральны^[2].

Важно. Твёрдые щёлочи и их концентрированные растворы — едкие вещества, вызывающие химические ожоги кожи и слизистых. Санитарные правила СП 2.4.3648-20 задают требования к кабинету химии и школьному эксперименту^[7]: работа идёт в очках, перчатках и халате, щёлочи хранят отдельно и выдают только под контролем учителя.

Химические свойства оснований: с чем реагируют щёлочи и нерастворимые гидроксиды

Основания реагируют с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами, растворами солей, а нерастворимые — разлагаются при нагревании. Набор реакций у щелочей шире, чем у нерастворимых гидроксидов, и это разграничение проверяют в заданиях.

Реакция нейтрализации и взаимодействие с оксидами

Реакция нейтрализации идёт по схеме «основание + кислота → соль + вода»^[1]. Примеры: NaOH + HCl → NaCl + H₂O; 2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O; Cu(OH)₂ + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2H₂O. В неё вступают и щёлочи, и нерастворимые основания — это их общее свойство.

Щёлочи дополнительно реагируют с кислотными оксидами: 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O; 2KOH + SO₃ → K₂SO₄ + H₂O. Нерастворимые основания такую реакцию в школьном курсе не дают.

Амфотерные гидроксиды работают в обе стороны: Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O и Al(OH)₃ + NaOH(р-р) → Na[Al(OH)₄]. Вторая реакция — типовой сюжет ЕГЭ.

Реакции щелочей с солями и разложение нерастворимых оснований

Реакция обмена «щёлочь + соль» идёт до конца только при образовании осадка, газа или слабого электролита^[2]. Пример: CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ — работает, потому что выпадает осадок. Без такого условия реакция обратима и в школьном уравнении не записывается.

Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид и воду: Cu(OH)₂ →(t) CuO + H₂O; 2Fe(OH)₃ →(t) Fe₂O₃ + 3H₂O^[6]. Щёлочи так себя не ведут: NaOH и KOH при нагревании плавятся и остаются устойчивыми^[3]. Запись «NaOH → Na₂O + H₂O» — ошибка, которую снимают сразу.

Концентрированные щёлочи реагируют с амфотерными металлами — алюминием и цинком — с выделением водорода^[8]. Реакция пожароопасна, в школе её проводят только по инструкции учителя.

Способы получения оснований

Щёлочи получают из активных металлов, основных оксидов и электролизом, а нерастворимые основания — только реакцией обмена. Разделение жёсткое: путь получения зависит от растворимости.

Первый способ — активный металл и вода: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑; Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑^[1]. Второй — основный оксид и вода: Na₂O + H₂O → 2NaOH; CaO + H₂O → Ca(OH)₂^[1]. Оба работают только для металлов, дающих растворимое основание. Взаимодействие CaO с водой называют гашением извести, идёт оно с сильным разогревом смеси.

Третий способ — промышленный. Гидроксид натрия получают электролизом водного раствора NaCl в хлорно-щелочном процессе: 2NaCl + 2H₂O →(электролиз) 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑^[3]. Этот путь спрашивают в 11 классе и в цепочках превращений на экзамене.

Нерастворимые основания получают реакцией соли со щёлочью: CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄^[1]. Через оксид и воду их получить нельзя — CuO с водой не реагирует.

Основания, кислоты, оксиды и соли: место оснований среди классов неорганических соединений

Основания занимают третью позицию в цепочке «металл → основный оксид → основание → соль», параллельной кислотной линии. Четыре класса неорганических соединений — оксиды, кислоты, основания и соли — связаны генетически, и каждый переход описывается конкретной реакцией.

Металлическая линия выглядит так: Ca → CaO → Ca(OH)₂ → CaCl₂. Неметаллическая симметрична: S → SO₃ → H₂SO₄ → Na₂SO₄. Соль замыкает обе линии, поэтому она и получается при нейтрализации.

Такая карта помогает в заданиях на классификацию: получив незнакомую формулу, вы определяете класс по составу, а не по памяти.

Основания в курсе 9, 11 класса и на ЕГЭ: что нужно знать дополнительно

После 8 класса тема оснований расширяется двумя теориями и ионными уравнениями, которые и проверяет экзамен. Школьное определение «металл плюс OH» остаётся верным, но перестаёт быть достаточным.

В 9 классе добавляется диссоциация: основание — электролит, дающий в водном растворе из анионов только гидроксид-ионы OH⁻^[2]. Отсюда деление на сильные и слабые: щёлочи диссоциируют практически полностью, NH₄OH и нерастворимые гидроксиды — в малой степени.

В 11 классе появляется протонная теория. По Брёнстеду–Лоури основание — частица, молекула или ион, способная присоединять протон H⁺^[3]. Протонное определение объясняет, почему аммиак NH₃ и карбонат-ион CO₃²⁻ считают основаниями, хотя группы OH в их формулах нет.

Характерные химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов включены в раздел «Неорганическая химия» кодификатора проверяемых требований по химии ФИПИ, 2025^[5]. На экзамене тема чаще всего встречается в цепочках превращений, ионных уравнениях и заданиях на амфотерность.

Если тема «не идёт» на школьных уроках, помогает отдельный разбор в своём темпе: в дистанционном формате такие блоки обычно дают с индивидуальными консультациями учителя — посмотреть устройство онлайн-обучения в 8–11 классах можно заранее, до начала учебного года.

Когда определение «металл плюс OH» не подходит

Школьная формула основания перестаёт работать в пяти конкретных ситуациях, и каждую нужно узнавать по признаку. Перечисленные случаи — не исключения «на всякий случай»: именно их проверяют в заданиях на классификацию.

• В формуле нет металла. NH₄OH — основание, роль катиона играет аммоний NH₄⁺; само вещество существует преимущественно как раствор аммиака NH₃·H₂O^[3].
• Группа OH есть, но вещество — кислота. HClO₄ формально гидроксид хлора(VII); признаком основания служит отщепление OH⁻, а не наличие OH в записи^[3].
• Вещество реагирует и с кислотой, и со щёлочью. Тогда это амфотерный гидроксид — Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃^[6], и относить его только к основаниям нельзя.
• В составе нет OH вообще. По Брёнстеду–Лоури основанием будет любой акцептор протона, включая NH₃ и CO₃²⁻^[3] — определение из 8 класса здесь неприменимо.
• Нужно предсказать среду раствора. Нерастворимые Cu(OH)₂ и Fe(OH)₃ индикатор почти не меняют^[2], поэтому вывод «есть OH → среда щелочная» неверен.

Частые вопросы

Все ли гидроксиды являются основаниями?

Нет: гидроксиды делятся на основные, амфотерные и кислотные^[3]. Основания — только основные гидроксиды, дающие в растворе ион OH⁻. HClO₄ и H₂SO₄ формально тоже гидроксиды, но относятся к кислотам.

Чем отличается щёлочь от основания?

Щёлочь отличается от основания тем, что растворяется в воде. Щелочами называют гидроксиды щелочных и щёлочноземельных металлов^[1], а Cu(OH)₂, Fe(OH)₃, Mg(OH)₂ — основания, но не щёлочи. Щёлочь — частный случай основания, не синоним.

Является ли гидроксид аммония основанием, если в нём нет металла?

Да: NH₄OH — слабое растворимое основание, в котором катион аммония NH₄⁺ выполняет роль металла^[3]. В водном виде вещество существует преимущественно как гидрат аммиака NH₃·H₂O. Гидроксид аммония — главное исключение из правила «основание содержит металл».

С чем реагируют основания?

Основания реагируют с кислотами, давая соль и воду^[1]. Щёлочи дополнительно взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами, с растворами солей и с амфотерными металлами. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид и воду^[6].

Разлагается ли NaOH при нагревании?

Нет: щёлочи NaOH и KOH термически устойчивы и при нагревании плавятся^[3]. Разложению до оксида и воды подвергаются нерастворимые основания — Cu(OH)₂, Fe(OH)₃. Уравнение «NaOH → Na₂O + H₂O» в школьных работах считается ошибкой.

Когда реакция щёлочи с солью не идёт?

Реакция обмена не идёт, если не образуется осадок, газ или слабый электролит^[2]. Пример работающей реакции: CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄. Без одного из трёх условий процесс обратим и уравнение не записывают.

Почему фенолфталеин нельзя называть «синим» индикатором?

Фенолфталеин в щелочной среде становится малиновым, а синеет лакмус^[1]. Метиловый оранжевый в щёлочи желтеет. Путаница в этих парах — самая частая потеря балла в заданиях на распознавание растворов.

[1] Габриелян О. С. «Химия. 8 класс», Просвещение, 2023.

[2] Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия. 9 класс», Просвещение, 2023.

[3] Еремин В. В., Кузьменко Н. Е., Дроздов А. А., Лунин В. В. «Химия. 11 класс. Углублённый уровень», Просвещение, 2024.

[4] Приказ Минпросвещения России от 31.05.2021 № 287 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования» (с изменениями).

[5] Кодификатор проверяемых требований к результатам освоения основной образовательной программы среднего общего образования по химии, ФГБНУ «ФИПИ», 2025.

[6] Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия. 8 класс», Просвещение, 2023.

[7] Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28.09.2020 № 28 «Об утверждении санитарных правил СП 2.4.3648-20».

[8] Габриелян О. С. «Химия. 9 класс», Просвещение, 2023.