Ovu lekciju ćemo posvetiti proučavanju amfoternih oksida i hidroksida. Ovdje ćemo govoriti o tvarima koje imaju amfoterna (dvostruka) svojstva i karakteristikama kemijskih reakcija koje se s njima odvijaju. Ali prvo, ponovimo s čime reagiraju kiseli i bazični oksidi. Zatim ćemo razmotriti primjere amfoternih oksida i hidroksida.

Tema: Uvod

Lekcija: Amfoterni oksidi i hidroksidi

Rice. 1. Supstance koje pokazuju amfoterna svojstva

Bazni oksidi reagiraju s kiselim oksidima, a kiseli oksidi reagiraju s bazama. Ali postoje tvari čiji će oksidi i hidroksidi, ovisno o uvjetima, reagirati i sa kiselinama i sa bazama. Takva svojstva se nazivaju amfoterično.

Supstance sa amfoternim svojstvima prikazane su na slici 1. To su jedinjenja formirana od berilijuma, cinka, hroma, arsena, aluminijuma, germanijuma, olova, mangana, gvožđa, kalaja.

Primjeri njihovih amfoternih oksida dati su u tabeli 1.

Razmotrimo amfoterna svojstva oksida cinka i aluminija. Na primjeru njihove interakcije sa bazičnim i kiselim oksidima, sa kiselinom i alkalijom.

ZnO + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 (natrijum cinkat). Cink oksid se ponaša kao kiselina.

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

3ZnO + P 2 O 5 → Zn 3 (PO 4) 2 (cink fosfat)

ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O

Aluminijum oksid se ponaša slično kao i cink oksid:

Interakcija sa osnovnim oksidima i bazama:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 (natrijum metaaluminat). Aluminijum oksid se ponaša kao kiselina.

Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O

Interakcija sa kiselim oksidima i kiselinama. Pokazuje svojstva bazičnog oksida.

Al 2 O 3 + P 2 O 5 → 2AlPO 4 (aluminijum fosfat)

Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

Reakcije koje se razmatraju se dešavaju prilikom zagrevanja, tokom fuzije. Ako uzmemo otopine tvari, reakcije će se odvijati nešto drugačije.

ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 (natrijum tetrahidroksoaluminat) Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na (natrijum tetrahidroksoaluminat)

Kao rezultat ovih reakcija dobijaju se kompleksne soli.

Rice. 2. Minerali aluminijum oksida

Aluminijum oksid.

Aluminijum oksid je izuzetno česta supstanca na Zemlji. On čini osnovu gline, boksita, korunda i drugih minerala. Fig.2.

Kao rezultat interakcije ovih tvari sa sumpornom kiselinom, dobiva se cink sulfat ili aluminij sulfat.

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Reakcije cink i aluminijum hidroksida sa natrijum oksidom nastaju tokom fuzije, jer su ti hidroksidi čvrsti i nisu deo rastvora.

Zn(OH) 2 + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 + H 2 O sol naziva se natrijum cinkat.

2Al(OH) 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 O sol naziva se natrijum metaaluminat.

Rice. 3. Aluminijum hidroksid

Reakcije amfoternih baza sa alkalijama karakterišu njihova kisela svojstva. Ove reakcije se mogu izvesti i fuzijom čvrstih materija i u rastvorima. Ali to će rezultirati različitim supstancama, tj. Reakcioni proizvodi zavise od uslova reakcije: u topljeni ili u rastvoru.

Zn(OH) 2 + 2NaOH čvrsta supstanca. Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Al(OH) 3 + NaOH čvrsta supstanca. NaAlO 2 + 2H 2 O

Zn(OH) 2 + 2NaOH rastvor → Na 2 Al(OH) 3 + NaOH rastvor → Natrijum tetrahidroksoaluminat Al(OH) 3 + 3NaOH rastvor → Na 3 natrijum heksahidroksoaluminat.

Da li će se ispostaviti da je natrijum tetrahidroksoaluminat ili natrijum heksahidroksoaluminat zavisi od toga koliko smo alkalija uzeli. U posljednjoj reakciji uzima se dosta lužine i nastaje natrijum heksahidroksoaluminat.

Elementi koji formiraju amfoterna jedinjenja mogu i sami pokazivati ​​amfoterna svojstva.

Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2 (natrijum tetrahidroksocinkat)

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 ((natrijum tetrahidroksoaluminat)

Zn + H 2 SO 4 (razrijeđeno) → ZnSO 4 + H 2

2Al + 3H 2 SO 4 (razd.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

Podsjetimo da su amfoterni hidroksidi nerastvorljive baze. A kada se zagriju, oni se raspadaju, stvarajući oksid i vodu.

Razgradnja amfoternih baza zagrijavanjem.

2Al(OH) 3 Al 2 O 3 + 3H 2 O

Zn(OH) 2 ZnO + H 2 O

Sumiranje lekcije.

Naučili ste svojstva amfoternih oksida i hidroksida. Ove supstance imaju amfoterna (dvostruka) svojstva. Hemijske reakcije koje se s njima odvijaju imaju svoje karakteristike. Pogledali ste primjere amfoternih oksida i hidroksida .

1. Rudžitis G.E. Neorganska i organska hemija. 8. razred: udžbenik za opšteobrazovne ustanove: osnovni nivo / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman.M.: Prosvetljenje. 2011, 176 str.: ilustr.

2. Popel P.P. Hemija: 8. razred: udžbenik za opšteobrazovne ustanove / P.P. Popel, L.S. Krivlya. -K.: IC “Akademija”, 2008.-240 str.: ilustr.

3. Gabrielyan O.S. hemija. 9. razred. Udžbenik. Izdavač: Drfa: 2001. 224s.

1. br. 6,10 (str. 130) Rudžitis G.E. Neorganska i organska hemija. 9. razred: udžbenik za opšteobrazovne ustanove: osnovni nivo / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman.M.: Prosvetljenje. 2008, 170 str.: ilustr.

2. Napišite formulu za natrijum heksahidroksoaluminat. Kako se dobija ova supstanca?

3. Rastvor natrijum hidroksida je postepeno dodavan u rastvor aluminijum sulfata sve dok nije došlo do viška. Šta ste primetili? Napišite jednačine reakcije.

DEFINICIJA

Amfoterna jedinjenja– jedinjenja koja u zavisnosti od reakcionih uslova mogu da ispolje i svojstva kiselina i baza, tj. može i donirati i prihvatiti proton (H+).

Amfoterna neorganska jedinjenja obuhvataju okside i hidrokside sledećih metala - Al, Zn, Be, Cr (u oksidacionom stanju +3) i Ti (u oksidacionom stanju +4). Amfoterna organska jedinjenja su aminokiseline – NH 2 –CH(R)-COOH.

Priprema amfoternih jedinjenja

Amfoterni oksidi nastaju reakcijom sagorijevanja odgovarajućeg metala u kisiku, na primjer:

2Al + 3/2O2 = Al2O3

Amfoterni hidroksidi se dobivaju reakcijom izmjene između alkalija i soli koja sadrži "amfoterni" metal:

ZnSO 4 + NaOH = Zn(OH) 2 + Na 2 SO 4

Ako je alkalija prisutna u višku, onda postoji mogućnost dobijanja kompleksnog spoja:

ZnSO 4 + 4NaOH višak = Na 2 + Na 2 SO 4

Organska amfoterna jedinjenja - aminokiseline se dobijaju zamenom halogena amino grupom u halogen-supstituisanim karboksilnim kiselinama. Općenito, jednadžba reakcije će izgledati ovako:

R-CH(Cl)-COOH + NH 3 = R-CH(NH 3 + Cl -) = NH 2 –CH(R)-COOH

Hemijska amfoterna jedinjenja

Glavno hemijsko svojstvo amfoternih jedinjenja je njihova sposobnost da reaguju sa kiselinama i alkalijama:

Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O

Zn(OH) 2 + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2H 2 O

Zn(OH) 2 + NaOH= Na 2

NH 2 –CH 2 -COOH + HCl = Cl

Specifična svojstva amfoternih organskih jedinjenja

Kada su aminokiseline otopljene u vodi, amino grupa i karboksilna grupa reaguju jedna s drugom i formiraju spojeve koji se nazivaju unutrašnje soli:

NH 2 –CH 2 -COOH ↔ + H 3 N–CH 2 -COO —

Unutrašnji molekul soli naziva se bipolarni ion.

Dvije molekule aminokiselina mogu međusobno djelovati. U ovom slučaju, molekul vode se odvaja i formira se proizvod u kojem su fragmenti molekula međusobno povezani peptidnom vezom (-CO-NH-). Na primjer:

Takođe, aminokiseline imaju sva hemijska svojstva karboksilnih kiselina (po karboksilnoj grupi) i amina (po amino grupi).

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte	Izvršiti niz transformacija: a) Al → Al(OH) 3 → AlCl 3 → Na; b) Al → Al 2 O 3 → Na → Al(OH) 3 → Al 2 O 3 → Al
Rješenje	a) 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O AlCl 3 + 4NaOH ex = Na + 3NaCl b) 2Al + 3/2O 2 = Al 2 O 3 Al 2 O 3 + NaOH+ 3H 2 O= 2Na 2Na + H 2 SO 4 = 2Al(OH) 3 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O 2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O 2Al 2 O 3 = 4Al +3O 2

PRIMJER 2

Vježbajte	Izračunajte masu soli koja se može dobiti reakcijom 150 g 5% otopine aminooctene kiseline sa potrebnom količinom natrijevog hidroksida. Koliko će grama 12% alkalne otopine biti potrebno za to?
Rješenje	Napišimo jednačinu reakcije: NH 2 –CH 2 -COOH + NaOH= NH 2 –CH 2 -COONa + H 2 O Izračunajmo masu kiseline koja je reagovala: m(NH 2 –CH 2 -COOH) = ώ k - vi ×m p - pa m(NH 2 –CH 2 -COOH) = 0,05 × 150 = 7,5 g

Sljedeći oksidi elemenata su amfoterni main podgrupe: BeO, A1 2 O 3, Ga 2 O 3, GeO 2, SnO, SnO 2, PbO, Sb 2 O 3, PoO 2. Amfoterni hidroksidi su sljedeći hidroksidi elemenata main podgrupe: Be(OH) 2, A1(OH) 3, Sc(OH) 3, Ga(OH) 3, In(OH) 3, Sn(OH) 2, SnO 2 nH 2 O, Pb(OH) 2, PbO 2 nH 2 O.

Osnovni karakter oksida i hidroksida elemenata iste podgrupe raste sa povećanjem atomskog broja elementa (prilikom upoređivanja oksida i hidroksida elemenata u istom oksidacionom stanju). Na primjer, N 2 O 3, P 2 O 3, As 2 O 3 su kiseli oksidi, Sb 2 O 3 je amfoterni oksid, Bi 2 O 3 je bazični oksid.

Razmotrimo amfoterna svojstva hidroksida na primjeru jedinjenja berilija i aluminija.

Aluminijum hidroksid pokazuje amfoterna svojstva, reaguje i sa bazama i sa kiselinama i formira dve serije soli:

1) u kojem je element A1 u obliku katjona;

2A1(OH) 3 + 6HC1 = 2A1C1 3 + 6H 2 O A1(OH) 3 + 3H + = A1 3+ + 3H 2 O

U ovoj reakciji, A1(OH) 3 djeluje kao baza, formirajući sol u kojoj je aluminij kation A1 3+;

2) u kojem je element A1 dio anjona (aluminati).

A1(OH) 3 + NaOH = NaA1O 2 + 2H 2 O.

U ovoj reakciji A1(OH) 3 djeluje kao kiselina, formirajući sol u kojoj je aluminij dio AlO 2 – anjona.

Formule rastvorenih aluminata su napisane pojednostavljeno, što znači proizvod koji nastaje tokom dehidracije soli.

U hemijskoj literaturi možete pronaći različite formule jedinjenja nastalih kada se aluminijum hidroksid rastvori u lužini: NaA1O 2 (natrijum metaaluminat), Na natrijum tetrahidroksialuminat. Ove formule nisu u suprotnosti jedna s drugom, jer je njihova razlika povezana s različitim stupnjevima hidratacije ovih jedinjenja: NaA1O 2 · 2H 2 O je različita oznaka za Na. Kada se A1(OH) 3 otopi u višku alkalije, nastaje natrijum tetrahidroksialuminat:

A1(OH) 3 + NaOH = Na.

Kada se reagensi sinteruju, formira se natrijum metaaluminat:

A1(OH) 3 + NaOH ==== NaA1O 2 + 2H 2 O.

Dakle, možemo reći da u vodenim rastvorima istovremeno postoje joni kao što su [A1(OH) 4 ] - ili [A1(OH) 4 (H 2 O) 2 ] - (za slučaj kada se jednačina reakcije sastavlja uzimajući uzimajući u obzir hidratantnu ljusku), a oznaka A1O 2 je pojednostavljena.

Zbog sposobnosti reagiranja s alkalijama, aluminij hidroksid se u pravilu ne dobiva djelovanjem lužine na otopine aluminijevih soli, već pomoću otopine amonijaka:

A1 2 (SO 4) 3 + 6 NH 3 H 2 O = 2A1(OH) 3 + 3(NH 4) 2 SO 4.

Među hidroksidima elemenata drugog perioda, berilijum hidroksid pokazuje amfoterna svojstva (sama berilij pokazuje dijagonalnu sličnost sa aluminijumom).

sa kiselinama:

Be(OH) 2 + 2HC1 = BeC1 2 + 2H 2 O.

sa razlozima:

Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 (natrijum tetrahidroksoberilat).

U pojednostavljenom obliku (ako zamislimo Be(OH) 2 kao kiselinu H 2 BeO 2)

Be(OH) 2 + 2NaOH (koncentrovano vruće) = Na 2 BeO 2 + 2H 2 O.

berilat Na

Hidroksidi elemenata bočnih podgrupa, koji odgovaraju višim oksidacionim stanjima, najčešće imaju kisela svojstva: na primjer, Mn 2 O 7 - HMnO 4; CrO 3 – H 2 CrO 4. Niže okside i hidrokside karakteriše prevlast osnovnih svojstava: CrO – Cr(OH) 2; MnO – Mn(OH) 2; FeO – Fe(OH) 2. Intermedijarna jedinjenja koja odgovaraju oksidacionim stanjima +3 i +4 često pokazuju amfoterna svojstva: Cr 2 O 3 – Cr(OH) 3; Fe 2 O 3 – Fe(OH) 3. Ilustrujmo ovaj obrazac na primjeru spojeva hroma (tablica 9).

Tabela 9 – Zavisnost prirode oksida i njihovih odgovarajućih hidroksida od stepena oksidacije elementa

Interakcija s kiselinama dovodi do stvaranja soli u kojoj je element hroma u obliku kationa:

2Cr(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O.

Cr(III) sulfat

Interakcija sa bazama dovodi do stvaranja soli, u koji element hroma je dio anjona:

Cr(OH) 3 + 3NaOH = Na 3 + 3H 2 O.

Na heksahidroksohrom (III)

Cink oksid i hidroksid ZnO, Zn(OH) 2 su tipično amfoterna jedinjenja, Zn(OH) 2 se lako rastvara u rastvorima kiselina i alkalija.

Interakcija s kiselinama dovodi do stvaranja soli u kojoj je element cink u obliku kationa:

Zn(OH) 2 + 2HC1 = ZnCl 2 + 2H 2 O.

Interakcija s bazama dovodi do stvaranja soli u kojoj je element cink dio anjona. Pri interakciji sa alkalijama u rješenjima nastaju tetrahidroksicinati, tokom fuzije– cinkati:

Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2.

Ili prilikom spajanja:

Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O.

Cink hidroksid se priprema slično kao aluminijum hidroksid.

Amfoterni metali su predstavljeni nekompleksnim elementima, koji su neka vrsta analoga grupe komponenti metalnog tipa. Sličnost se može uočiti u brojnim fizičkim i hemijskim svojstvima. Štaviše, nije dokazano da same supstance pokazuju amfoterna svojstva, dok su različita jedinjenja sasvim sposobna da ih ispolje.

Na primjer, možemo razmotriti hidrokside s oksidima. Oni očigledno imaju dvostruku hemijsku prirodu. Izražava se u tome da, u zavisnosti od uslova, pomenuta jedinjenja mogu imati svojstva alkalija ili kiselina. Koncept amfoternosti pojavio se dosta davno, nauci je poznat od 1814. Pojam "amfoternost" izražava sposobnost hemijske supstance da se ponaša na određeni način kada sprovodi kiselu (glavnu) reakciju. Rezultirajuća svojstva zavise od vrste prisutnih reagensa, vrste rastvarača i uslova pod kojima se reakcija izvodi.

Šta su amfoterni metali?

Lista amfoternih metala uključuje mnoge stavke. Neki od njih se sa sigurnošću mogu nazvati amfoternim, neki - vjerojatno, drugi - uvjetno. Ako razmatramo problem u velikoj mjeri, onda radi sažetosti možemo jednostavno imenovati serijske brojeve gore navedenih metala. Ovi brojevi su: 4,13, od 22 do 32, od 40 do 51, od 72 do 84, od 104 do 109. Ali postoje metali koji se mogu nazvati osnovnim. To uključuje hrom, gvožđe, aluminijum i cink. Stroncijum i berilijum upotpunjuju glavnu grupu. Najčešći od svih navedenih u ovom trenutku je aluminij. Njegove legure se koriste vekovima u raznim oblastima i aplikacijama. Metal ima odličnu otpornost na koroziju i lako se lijeva i obrađuje razne vrste strojne obrade. Osim toga, popularnost aluminija dopunjena je takvim prednostima kao što su visoka toplinska provodljivost i dobra električna provodljivost.

Aluminijum je amfoterni metal, koji ima tendenciju da ispoljava hemijsku aktivnost. Trajnost ovog metala određena je jakim oksidnim filmom i, u normalnim uslovima okoline, tokom hemijskih reakcija, aluminijum deluje kao redukcioni element. Takva amfoterna supstanca je sposobna za interakciju s kisikom u slučaju fragmentacije metala na male čestice. Takva interakcija zahtijeva utjecaj visokih temperaturnih uvjeta. Hemijska reakcija u kontaktu s masom kisika praćena je velikim oslobađanjem toplinske energije. Na temperaturama iznad 200 stepeni, interakcija reakcija kada se kombinuje sa supstancom kao što je sumpor formira aluminijum sulfid. Amfoterni aluminijum nije u stanju da direktno interaguje sa vodonikom, a kada se ovaj metal pomeša sa drugim metalnim komponentama, nastaju različite legure koje sadrže intermetalne spojeve.

Gvožđe je amfoterni metal, koji je jedna od sporednih podgrupa grupe 4 perioda u sistemu elemenata hemijskog tipa. Ovaj element se ističe kao najčešća komponenta grupe metalnih supstanci u komponentama zemljine kore. Gvožđe je klasifikovano kao jednostavna supstanca, među karakterističnim svojstvima koja su njegova savitljivost i srebrno-bela boja. Takav metal ima sposobnost da izazove povećanu hemijsku reakciju i brzo prelazi u fazu korozije kada je izložen visokim temperaturama. Gvožđe stavljeno u čisti kiseonik potpuno izgara, a kada se dovede u fino dispergovano stanje može se spontano zapaliti na običnom vazduhu. Kada je izložena zraku, metalna tvar brzo oksidira zbog prekomjerne vlage, odnosno hrđa. Prilikom izgaranja u masi kisika formira se neka vrsta kamenca, koja se naziva željezni oksid.

Osnovna svojstva amfoternih metala

Svojstva amfoternih metala su osnovni koncept u amfoternosti. Pogledajmo šta su. U standardnom stanju, svaki metal je čvrsta materija. Stoga se smatraju slabim elektrolitima. Osim toga, nijedan metal se ne može otopiti u vodi. Baze se dobijaju posebnom reakcijom. Tokom ove reakcije, metalna so se kombinuje sa malom dozom alkalija. Pravila zahtijevaju da se cijeli proces provodi pažljivo, pažljivo i prilično sporo.

Kada se amfoterne supstance kombinuju sa kiselim oksidima ili samim kiselinama, prve daju reakciju karakterističnu za baze. Ako se takve baze spoje s bazama, pojavljuju se svojstva kiselina. Snažno zagrijavanje amfoternih hidroksida dovodi do njihovog raspadanja. Kao rezultat razgradnje nastaje voda i odgovarajući amfoterni oksid. Kao što se vidi iz datih primjera, svojstva su prilično opsežna i zahtijevaju pažljivu analizu, koja se može provesti tokom kemijskih reakcija.

Hemijska svojstva amfoternih metala mogu se uporediti s onima običnih metala kako bi se povukle paralele ili uočile razlike. Svi metali imaju prilično nizak potencijal ionizacije, zbog čega djeluju kao reduktori u kemijskim reakcijama. Također je vrijedno napomenuti da je elektronegativnost nemetala veća od elektronegativnosti metala.

Amfoterni metali pokazuju i redukciona i oksidirajuća svojstva. Ali u isto vrijeme, amfoterni metali imaju spojeve koje karakterizira negativno stanje oksidacije. Svi metali imaju sposobnost formiranja bazičnih hidroksida i oksida. U zavisnosti od povećanja serijskog broja u periodičnom rangiranju, uočeno je smanjenje bazičnosti metala. Također treba napomenuti da se metali, uglavnom, mogu oksidirati samo određenim kiselinama. Dakle, metali različito reagiraju s dušičnom kiselinom.

Amfoterni nemetali, koji su jednostavne supstance, imaju jasnu razliku u svojoj strukturi i individualnim karakteristikama u pogledu fizičkih i hemijskih manifestacija. Vrsta nekih od ovih supstanci lako je vizualno odrediti. Na primjer, bakar je jednostavan amfoterni metal, dok je brom klasifikovan kao nemetal.

Da ne biste pogriješili u određivanju raznolikosti jednostavnih tvari, potrebno je jasno poznavati sve znakove koji razlikuju metale od nemetala. Glavna razlika između metala i nemetala je sposobnost prvih da doniraju elektrone koji se nalaze u vanjskom energetskom sektoru. Nemetali, naprotiv, privlače elektrone u vanjsku zonu skladištenja energije. Svi metali imaju svojstvo prenosa energetskog sjaja, što ih čini dobrim provodnicima toplotne i električne energije, dok se nemetali ne mogu koristiti kao provodnik struje i toplote.

Amfoterna jedinjenja

Hemija je uvijek jedinstvo suprotnosti.

Pogledajte periodni sistem.

Neki elementi (skoro svi metali koji pokazuju oksidaciona stanja +1 i +2) se formiraju osnovni oksidi i hidroksidi. Na primjer, kalij tvori oksid K 2 O i hidroksid KOH. Oni pokazuju osnovna svojstva, kao što je interakcija sa kiselinama.

K2O + HCl → KCl + H2O

Neki elementi (većina nemetala i metala sa oksidacionim stanjima +5, +6, +7) se formiraju kiselo oksidi i hidroksidi. Kiseli hidroksidi su kiseline koje sadrže kiseonik, nazivaju se hidroksidi jer imaju hidroksilnu grupu u svojoj strukturi, na primer, sumpor formira kiseli oksid SO 3 i kiseli hidroksid H 2 SO 4 (sumporna kiselina):

Takva jedinjenja pokazuju kisela svojstva, na primjer reagiraju s bazama:

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

I postoje elementi koji formiraju okside i hidrokside koji pokazuju i kisela i bazična svojstva. Ovaj fenomen se zove amfoterično . Upravo će ovi oksidi i hidroksidi fokusirati našu pažnju u ovom članku. Svi amfoterni oksidi i hidroksidi su čvrste materije nerastvorljive u vodi.

Prvo, kako možemo odrediti da li je oksid ili hidroksid amfoteričan? Postoji pravilo, malo proizvoljno, ali ga ipak možete koristiti:

Amfoterni hidroksidi i oksidi nastaju od metala u oksidacionim stanjima +3 i +4, Na primjer (Al 2 O 3 , Al(OH) 3 , Fe 2 O 3 , Fe(OH) 3)

I četiri izuzetka:metaliZn , Budi , Pb , Sn formiraju sljedeće okside i hidrokside:ZnO , Zn ( OH ) 2 , BeO , Budi ( OH ) 2 , PbO , Pb ( OH ) 2 , SnO , Sn ( OH ) 2 , u kojem pokazuju oksidacijsko stanje od +2, ali uprkos tome, ova jedinjenja pokazuju amfoterna svojstva .

Najčešći amfoterni oksidi (i njima odgovarajući hidroksidi): ZnO, Zn(OH) 2, BeO, Be(OH) 2, PbO, Pb(OH) 2, SnO, Sn(OH) 2, Al 2 O 3, Al (OH) 3, Fe 2 O 3, Fe(OH) 3, Cr 2 O 3, Cr(OH) 3.

Osobine amfoternih jedinjenja nije teško zapamtiti: sa njima stupaju u interakciju kiseline i baze.

• U interakciji s kiselinama sve je jednostavno; u ovim reakcijama amfoterna jedinjenja se ponašaju kao osnovna:

Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

BeO + HNO 3 → Be(NO 3 ) 2 + H 2 O

Hidroksidi reaguju na isti način:

Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O

Pb(OH) 2 + 2HCl → PbCl 2 + 2H 2 O

• Interakcija sa alkalijama je malo komplikovanija. U ovim reakcijama, amfoterna jedinjenja se ponašaju kao kiseline, a produkti reakcije mogu biti različiti, u zavisnosti od uslova.

Reakcija se ili odvija u rastvoru, ili se reakcione supstance uzimaju kao čvrste supstance i spajaju.

Interakcija bazičnih jedinjenja sa amfoternim tokom fuzije.

Pogledajmo primjer cink hidroksida. Kao što je ranije spomenuto, amfoterna jedinjenja stupaju u interakciju sa bazičnim jedinjenjima i ponašaju se kao kiseline. Dakle, napišimo cink hidroksid Zn (OH) 2 kao kiselinu. Kiselina ima vodonik ispred, hajde da ga izvadimo: H 2 ZnO 2 . A reakcija lužine sa hidroksidom će se odvijati kao da je kiselina. “Kiselinski ostatak” ZnO 2 2-divalentni:

2K OH(TV) + H 2 ZnO 2 (čvrsti) (t, fuzija)→ K 2 ZnO 2 + 2 H 2 O

Dobivena supstanca K 2 ZnO 2 naziva se kalijum metacinkat (ili jednostavno kalij cinkat). Ova tvar je sol kalija i hipotetičke "cinkove kiseline" H 2 ZnO 2 (nije sasvim ispravno takve spojeve nazivati ​​solima, ali zbog naše udobnosti to ćemo zaboraviti). Samo napišite cink hidroksid ovako: H 2 ZnO 2 - nije dobro. Pišemo Zn (OH) 2 kao i obično, ali mislimo (radi naše udobnosti) da je to "kiselina":

2KOH (čvrsto) + Zn (OH) 2 (čvrsto) (t, fuzija) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Sa hidroksidima, koji imaju 2 OH grupe, sve će biti isto kao i sa cinkom:

Be(OH) 2(tv.) + 2NaOH (tv.) (t, fuzija)→ 2H 2 O + Na 2 BeO 2 (natrijum metaberilat ili berilat)

Pb(OH) 2 (sol.) + 2NaOH (sol.) (t, fuzija) → 2H 2 O + Na 2 PbO 2 (natrijum metaplumbat, ili plumbat)

Kod amfoternih hidroksida sa tri OH grupe (Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Fe (OH) 3) je malo drugačije.

Pogledajmo primjer aluminijevog hidroksida: Al (OH) 3, napišite ga u obliku kiseline: H 3 AlO 3, ali ga ne ostavljamo u ovom obliku, nego odatle izvadimo vodu:

H 3 AlO 3 – H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.

To je ova "kiselina" (HAlO 2) sa kojom radimo:

HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (kalijev metaaluminat ili jednostavno aluminat)

Ali aluminijum hidroksid se ne može napisati ovako HAlO 2, pišemo ga kao i obično, ali tu mislimo na "kiselina":

Al(OH) 3 (rastvor.) + KOH (otapanje) (t, fuzija)→ 2H 2 O + KAlO 2 (kalijev metaaluminat)

Isto važi i za hrom hidroksid:

Cr(OH) 3 → H 3 CrO 3 → HCrO 2

Cr(OH) 3(tv.) + KOH (tv.) (t, fuzija)→ 2H 2 O + KCrO 2 (kalijev metakromat,

ALI NE KROMAT, hromati su soli hromne kiseline).

Isto je i sa hidroksidima koji sadrže četiri OH grupe: vodimo vodik naprijed i uklanjamo vodu:

Sn(OH) 4 → H 4 SnO 4 → H 2 SnO 3

Pb(OH) 4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3

Treba imati na umu da olovo i kositar formiraju po dva amfoterna hidroksida: sa oksidacionim stanjem +2 (Sn (OH) 2, Pb (OH) 2) i +4 (Sn (OH) 4, Pb (OH) 4 ).

I ovi hidroksidi će formirati različite "soli":

Oksidacijsko stanje
Formula hidroksida	Sn(OH)2	Pb(OH)2	Sn(OH)4	Pb(OH)4
Formula hidroksida kao kiseline	H2SnO2	H2PbO2	H2SnO3	H2PbO3
sol (kalijum)	K2SnO2	K2PbO2	K2SNO3	K2PbO3
Naziv soli			metastannAT	metablumbAT

Isti principi kao i u nazivima običnih "soli", element u najvišem oksidacionom stanju je sufiks AT, u srednjem - IT.

Takve „soli“ (metakromati, metaaluminati, metaberilati, metacinkati, itd.) nastaju ne samo kao rezultat interakcije alkalija i amfoternih hidroksida. Ova jedinjenja uvek nastaju kada snažno bazični „svet” i amfoterni (tokom fuzije) dođu u kontakt. Odnosno, na isti način kao i amfoterni hidroksidi, amfoterni oksidi i metalne soli koje formiraju amfoterne okside (soli slabih kiselina) će reagirati sa alkalijama. A umjesto alkalije, možete uzeti jaki bazični oksid i sol metala koji formira alkalije (sol slabe kiseline).

Interakcije:

Zapamtite, dole navedene reakcije se javljaju tokom fuzije.

Amfoterni oksid sa jakim bazičnim oksidom:

ZnO (čvrsto) + K 2 O (čvrsto) (t, fuzija) → K 2 ZnO 2 (kalijev metacinkat, ili jednostavno kalijev cinkat)

Amfoterni oksid sa alkalijom:

ZnO (čvrsto) + 2KOH (čvrsto) (t, fuzija) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoterni oksid sa soli slabe kiseline i metalom koji tvori alkalije:

ZnO (sol.) + K 2 CO 3 (sol.) (t, fuzija) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Amfoterni hidroksid sa jakim bazičnim oksidom:

Zn(OH) 2 (čvrsta) + K 2 O (čvrsta) (t, fuzija) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoterni hidroksid sa alkalijom:

Zn (OH) 2 (čvrsto) + 2KOH (čvrsto) (t, fuzija) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Amfoterni hidroksid sa soli slabe kiseline i metalom koji tvori alkalije:

Zn (OH) 2(tv.) + K 2 CO 3 (tv.) (t, fuzija)→ K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Soli slabe kiseline i metala koji formiraju amfoterno jedinjenje sa jakim bazičnim oksidom:

ZnCO 3 (čvrsto) + K 2 O (čvrsto) (t, fuzija) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Soli slabe kiseline i metala koji tvori amfoterno jedinjenje s alkalijom:

ZnCO 3 (čvrsto) + 2KOH (čvrsto) (t, fuzija) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Soli slabe kiseline i metala koje tvore amfoterno jedinjenje sa soli slabe kiseline i metala koji tvori alkaliju:

ZnCO 3 (tv.) + K 2 CO 3 (tv.) (t, fuzija)→ K 2 ZnO 2 + 2CO 2

Ispod su informacije o solima amfoternih hidroksida, a najčešće su u Jedinstvenom državnom ispitu označene crvenom bojom.

	hidroksid	Hidroksid kao kiselina	Kiselinski ostatak		Naziv soli
BeO	biti (OH) 2	H 2 BeO 2	BeO 2 2-	K 2 BeO 2	metaberilat (berilat)
ZnO	Zn(OH) 2	H 2 ZnO 2	ZnO 2 2-	K 2 ZnO 2	metazinkat (cinkat)
Al 2 O 3	Al(OH) 3	HAlO 2	AlO 2 —	KAlO 2	metaaluminat (aluminat)
Fe2O3	Fe(OH) 3	HFeO2	FeO2 -	KFeO2	Metaferati (ALI NE FERATI)
	Sn(OH)2	H2SnO2	SnO 2 2-	K2SnO2
	Pb(OH)2	H2PbO2	PbO 2 2-	K2PbO2
SnO2	Sn(OH)4	H2SnO3	SnO 3 2-	K2SNO3	MetastannAT (stannat)
PbO2	Pb(OH)4	H2PbO3	PbO 3 2-	K2PbO3	MetablumAT (plumbat)
Cr2O3	Cr(OH)3	HCrO2	CrO2 -	KCrO2	Metahromat (ALI NE KROMAT)

Interakcija amfoternih jedinjenja sa rastvorima ALKALI (ovde samo alkalije).

U Jedinstvenom državnom pregledu to se naziva „otapanje aluminijum hidroksida (cink, berilijum, itd.) sa alkalijom“. To je zbog sposobnosti metala u sastavu amfoternih hidroksida u prisustvu viška hidroksidnih jona (u alkalnom mediju) da vežu te ione za sebe. Čestica se formira sa metalom (aluminijum, berilijum, itd.) u centru, koji je okružen hidroksidnim jonima. Ova čestica postaje negativno nabijena (anjon) zbog hidroksidnih jona, a ovaj ion će se zvati hidroksoaluminat, hidroksizinkat, hidroksoberilat itd. Štaviše, proces se može odvijati na različite načine, metal može biti okružen različitim brojem hidroksidnih jona.

Razmotrit ćemo dva slučaja: kada je metal okružen četiri hidroksidna jona, i kada je okružen šest hidroksidnih jona.

Zapišimo skraćenu ionsku jednačinu za ove procese:

Al(OH) 3 + OH — → Al(OH) 4 —

Nastali ion naziva se tetrahidroksoaluminat ion. Dodat je prefiks “tetra-” jer postoje četiri hidroksidna jona. Tetrahidroksialuminatni jon ima naelektrisanje -, pošto aluminijum nosi naelektrisanje 3+, a četiri hidroksidna jona imaju naelektrisanje 4-, ukupno je -.

Al(OH) 3 + 3OH - → Al(OH) 6 3-

Jon koji nastaje u ovoj reakciji naziva se heksahidroksoaluminat ion. Dodat je prefiks “hekso-” jer postoji šest hidroksidnih jona.

Potrebno je dodati prefiks koji označava broj hidroksidnih jona. Jer ako jednostavno napišete “hidroksialuminat”, nije jasno na koji ion mislite: Al (OH) 4 - ili Al (OH) 6 3-.

Kada alkalija reaguje sa amfoternim hidroksidom, u rastvoru nastaje so. Kation koji je alkalni kation, a anion je kompleksni ion, o čijem smo formiranju ranije govorili. Anion je uglaste zagrade.

Al(OH)3 + KOH → K (kalijev tetrahidroksoaluminat)

Al (OH) 3 + 3KOH → K 3 (kalijev heksahidroksoaluminat)

Koju vrstu soli (heksa- ili tetra-) napišete kao proizvod nije bitno. Čak iu odgovorima na Jedinstveni državni ispit piše: "... K 3 (formiranje K je dozvoljeno." Glavna stvar je ne zaboraviti osigurati da su svi indeksi ispravno uneseni. Pratite naplate i vodite računa o imajući u vidu da njihov zbir treba da bude jednak nuli.

Osim amfoternih hidroksida, amfoterni oksidi reagiraju sa alkalijama. Proizvod će biti isti. Samo ako napišete reakciju ovako:

Al 2 O 3 + NaOH → Na

Al 2 O 3 + NaOH → Na 3

Ali ove reakcije vam neće biti ujednačene. Morate dodati vodu na lijevu stranu, jer se interakcija događa u otopini, tamo ima dovoljno vode i sve će se izjednačiti:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na

Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Osim amfoternih oksida i hidroksida, neki posebno aktivni metali koji formiraju amfoterna jedinjenja stupaju u interakciju s otopinama alkalija. Naime ovo: aluminijum, cink i berilijum. Za izjednačavanje potrebna je i voda na lijevoj strani. I, osim toga, glavna razlika između ovih procesa je oslobađanje vodika:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2

2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2

Donja tabela prikazuje najčešće primjere svojstava amfoternih spojeva u Jedinstvenom državnom ispitivanju:

Amfoterna supstanca		Naziv soli
Al2O3 Al(OH) 3		Natrijum tetrahidroksialuminat	Al(OH) 3 + NaOH → Na Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
	Na 3	Natrijum heksahidroksialuminat	Al(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2
Zn(OH)2	K2	Natrijum tetrahidroksozinkat	Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 +H 2
	K 4	Natrijum heksahidroksozinkat	Zn(OH) 2 + 4NaOH → Na 4 ZnO + 4NaOH + H 2 O → Na 4 Zn + 4NaOH + 2H 2 O → Na 4 +H 2
Be(OH)2	Li 2	Litijum tetrahidroksoberilat	biti (OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → Li 2 Be + 2LiOH + 2H 2 O → Li 2 +H 2
	Li 4	Litijum heksahidroksoberilat	biti (OH) 2 + 4LiOH → Li 4 BeO + 4LiOH + H 2 O → Li 4 Be + 4LiOH + 2H 2 O → Li 4 +H 2
Cr2O3 Cr(OH)3		Natrijum tetrahidroksohromat	Cr(OH) 3 + NaOH → Na Cr 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Natrijum heksahidroksohromat	Cr(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Cr 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
Fe2O3 Fe(OH) 3		Natrijum tetrahidroksoferat	Fe(OH) 3 + NaOH → Na Fe 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	N / A 3	Natrijum heksahidroksoferat	Fe(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Fe 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Soli dobivene u ovim interakcijama reagiraju s kiselinama, formirajući dvije druge soli (soli date kiseline i dva metala):

2Na 3 + 6H 2 SO 4 → 3Na 2 SO 4 + Al 2 (TAKO 4 ) 3 +12H 2 O

To je sve! Ništa komplikovano. Glavna stvar je da ne zbunite, zapamtite šta se formira tokom fuzije i šta je u rješenju. Vrlo često se nailaze zadaci po ovom pitanju B dijelovi.