Selle õppetunni pühendame amfoteersete oksiidide ja hüdroksiidide uurimisele. Siin räägime ainetest, millel on amfoteersed (kahekordsed) omadused, ja nendega toimuvate keemiliste reaktsioonide omadustest. Kuid kõigepealt kordame, millega happelised ja aluselised oksiidid reageerivad. Järgmisena käsitleme amfoteersete oksiidide ja hüdroksiidide näiteid.

Teema: Sissejuhatus

Õppetund: Amfoteersed oksiidid ja hüdroksiidid

Riis. 1. Ained, millel on amfoteersed omadused

Aluselised oksiidid reageerivad happeliste oksiididega ja happelised oksiidid reageerivad alustega. Kuid on aineid, mille oksiidid ja hüdroksiidid reageerivad olenevalt tingimustest nii hapete kui ka alustega. Selliseid omadusi nimetatakse amfoteerne.

Amfoteersete omadustega ained on näidatud joonisel 1. Need on berülliumi, tsingi, kroomi, arseeni, alumiiniumi, germaaniumi, plii, mangaani, raua, tina koosnevad ühendid.

Nende amfoteersete oksiidide näited on toodud tabelis 1.

Vaatleme tsingi- ja alumiiniumoksiidide amfoteerseid omadusi. Kasutades näidet nende interaktsioonist aluseliste ja happeliste oksiididega, happe ja leelisega.

ZnO + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 (naatriumtsinkaat). Tsinkoksiid käitub nagu hape.

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

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

ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O

Alumiiniumoksiid käitub sarnaselt tsinkoksiidiga:

Koostoime aluseliste oksiidide ja alustega:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 (naatriummetaluminaat). Alumiiniumoksiid käitub nagu hape.

Al 2 O 3 + 2 NaOH → 2 NaAlO 2 + H 2 O

Koostoime happeoksiidide ja hapetega. Näitab aluselise oksiidi omadusi.

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

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

Vaadeldavad reaktsioonid toimuvad kuumutamisel sulamise ajal. Kui võtta ainete lahused, kulgevad reaktsioonid mõnevõrra erinevalt.

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

Nende reaktsioonide tulemusena saadakse soolad, mis on komplekssed.

Riis. 2. Alumiiniumoksiidi mineraalid

Alumiiniumoksiid.

Alumiiniumoksiid on Maal äärmiselt levinud aine. See on savi, boksiidi, korundi ja muude mineraalide aluseks. Joonis 2.

Nende ainete koosmõjul väävelhappega saadakse tsinksulfaat või alumiiniumsulfaat.

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

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

Tsingi- ja alumiiniumhüdroksiidide reaktsioonid naatriumoksiidiga tekivad sulamisel, kuna need hüdroksiidid on tahked ega ole lahuste osa.

Zn(OH) 2 + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 + H 2 O soola nimetatakse naatriumtsinkaadiks.

2Al(OH) 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 O soola nimetatakse naatriummetaluminaadiks.

Riis. 3. Alumiiniumhüdroksiid

Amfoteersete aluste reaktsioone leelistega iseloomustavad nende happelised omadused. Neid reaktsioone saab läbi viia nii tahkete ainete liitmise teel kui ka lahustes. Kuid selle tulemusena tekivad erinevad ained, st. Reaktsiooniproduktid sõltuvad reaktsioonitingimustest: sulatis või lahuses.

Zn(OH)2 + 2NaOH tahke aine. Na2ZnO2 + 2H2O

Al(OH)3 + NaOH tahke aine. NaAlO2 + 2H2O

Zn(OH) 2 + 2NaOH lahus → Na 2 Al(OH) 3 + NaOH lahus → Na naatriumtetrahüdroksoaluminaat Al(OH) 3 + 3NaOH lahus → Na 3 naatriumheksahüdroksoaluminaat.

See, kas see osutub naatriumtetrahüdroksoaluminaadiks või naatriumheksahüdroksoaluminaadiks, sõltub sellest, kui palju leelist võtsime. Viimases reaktsioonis võetakse palju leelist ja moodustub naatriumheksahüdroksoaluminaat.

Amfoteerseid ühendeid moodustavad elemendid võivad ise omada amfoteerseid omadusi.

Zn + 2NaOH + 2H 2O → Na2 + H2 (naatriumtetrahüdroksotsinkaat)

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2 ((naatriumtetrahüdroksoaluminaat)

Zn + H2SO4 (lahjendatud) → ZnSO4 + H2

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

Tuletage meelde, et amfoteersed hüdroksiidid on lahustumatud alused. Ja kuumutamisel lagunevad, moodustades oksiidi ja vett.

Amfoteersete aluste lagunemine kuumutamisel.

2Al(OH)3Al2O3 + 3H2O

Zn(OH)2ZnO + H2O

Õppetunni kokkuvõte.

Õppisite amfoteersete oksiidide ja hüdroksiidide omadusi. Nendel ainetel on amfoteersed (kahekordsed) omadused. Nendega toimuvatel keemilistel reaktsioonidel on oma omadused. Olete vaadanud amfoteersete oksiidide ja hüdroksiidide näiteid .

1. Rudzitis G.E. Anorgaaniline ja orgaaniline keemia. 8. klass: õpik üldharidusasutustele: algtase / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman.M.: Valgustus. 2011 176 lk.: ill.

2. Popel P.P.Keemia: 8.klass: õpik üldharidusasutustele / P.P. Popel, L.S. Krivlja. -K.: IC “Akadeemia”, 2008.-240 lk.: ill.

3. Gabrielyan O.S. Keemia. 9. klass. Õpik. Kirjastaja: Bustard: 2001. 224s.

1. nr 6,10 (lk 130) Rudzitis G.E. Anorgaaniline ja orgaaniline keemia. 9. klass: õpik üldharidusasutustele: algtase / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman.M.: Valgustus. 2008, 170 lk.: ill.

2. Kirjutage naatriumheksahüdroksoaluminaadi valem. Kuidas seda ainet saadakse?

3. Alumiiniumsulfaadi lahusele lisati järk-järgult naatriumhüdroksiidi lahust, kuni see oli üleliigne. Mida sa jälgisid? Kirjutage reaktsioonivõrrandid.

MÄÄRATLUS

Amfoteersed ühendid– ühendid, mis olenevalt reaktsioonitingimustest võivad avaldada nii hapete kui aluste omadusi, s.t. suudab prootonit (H+) nii annetada kui ka vastu võtta.

Amfoteersed anorgaanilised ühendid hõlmavad järgmiste metallide oksiide ja hüdroksiide - Al, Zn, Be, Cr (oksüdatsiooniastmes +3) ja Ti (oksüdatsiooniastmes +4). Amfoteersed orgaanilised ühendid on aminohapped – NH 2 –CH(R)-COOH.

Amfoteersete ühendite valmistamine

Amfoteersed oksiidid tekivad vastava metalli põlemisreaktsioonil hapnikus, näiteks:

2Al + 3/2O2 = Al2O3

Amfoteersed hüdroksiidid saadakse leelise ja "amfoteerset" metalli sisaldava soola vahelisel vahetusreaktsioonil:

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

Kui leelist on liiga palju, on võimalik saada kompleksühend:

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

Orgaanilised amfoteersed ühendid - aminohapped saadakse halogeeni asendamisel aminorühmaga halogeeniga asendatud karboksüülhapetes. Üldiselt näeb reaktsioonivõrrand välja selline:

R-CH(Cl)-COOH + NH3 = R-CH(NH3 + Cl-) = NH2 –CH(R)-COOH

Keemilised amfoteersed ühendid

Amfoteersete ühendite peamine keemiline omadus on nende võime reageerida hapete ja leelistega:

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O

Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O

Zn(OH)2 + NaOH= Na 2

NH2 –CH2-COOH + HCl = Cl

Amfoteersete orgaaniliste ühendite spetsiifilised omadused

Kui aminohapped lahustatakse vees, reageerivad aminorühm ja karboksüülrühm üksteisega, moodustades ühendeid, mida nimetatakse sisemisteks sooladeks:

NH2-CH2-COOH ↔ + H3N-CH2-COO —

Sisemist soolamolekuli nimetatakse bipolaarseks iooniks.

Kaks aminohappe molekuli võivad üksteisega suhelda. Sel juhul lõhustatakse veemolekul ja moodustub saadus, milles molekuli fragmendid on omavahel seotud peptiidsidemega (-CO-NH-). Näiteks:

Samuti on aminohapetel kõik karboksüülhapete (karboksüülrühma järgi) ja amiinide (aminorühma järgi) keemilised omadused.

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

Harjutus	Viia läbi rida teisendusi: a) Al → Al(OH) 3 → AlCl 3 → Na; b) Al → Al 2 O 3 → Na → Al(OH) 3 → Al 2 O 3 → Al
Lahendus	a) 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O AlCl3 + 4NaOH ex = Na + 3NaCl b) 2Al + 3/2O 2 = Al 2 O 3 Al 2 O 3 + NaOH + 3H 2 O= 2Na 2Na + H2SO4 = 2Al(OH)3 + Na2SO4 + 2H2O 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O 2Al2O3 = 4Al +3O2

NÄIDE 2

Harjutus	Arvutage soola mass, mida saab saada 150 g 5% aminoäädikhappe lahuse reageerimisel vajaliku koguse naatriumhüdroksiidiga. Mitu grammi 12% leeliselahust on selleks vaja?
Lahendus	Kirjutame reaktsioonivõrrandi: NH 2 –CH 2 -COOH + NaOH= NH 2 –CH 2 -COONa + H 2 O Arvutame reageerinud happe massi: m(NH2-CH2-COOH) = ώ k - te × m p - pa m (NH2-CH2-COOH) = 0,05 × 150 = 7,5 g

Järgmised elementide oksiidid on amfoteersed peamine alarühmad: BeO, A1 2 O 3, Ga 2 O 3, GeO 2, SnO, SnO 2, PbO, Sb 2 O 3, PoO 2. Amfoteersed hüdroksiidid on järgmised elementide hüdroksiidid peamine alarühmad: 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.

Sama alarühma elementide oksiidide ja hüdroksiidide põhiomadus suureneb elemendi aatomarvu suurenedes (kui võrrelda samas oksüdatsiooniastmes elementide oksiide ja hüdroksiide). Näiteks N 2 O 3, P 2 O 3, As 2 O 3 on happelised oksiidid, Sb 2 O 3 on amfoteerne oksiid, Bi 2 O 3 on aluseline oksiid.

Vaatleme hüdroksiidide amfoteerseid omadusi berülliumi ja alumiiniumiühendite näitel.

Alumiiniumhüdroksiidil on amfoteersed omadused, see reageerib nii aluste kui ka hapetega ning moodustab kaks soolade seeriat:

1) milles element A1 on katiooni kujul;

2A1(OH)3 + 6HC1 = 2A1C13 + 6H2O A1(OH)3 + 3H+ = A1 3+ + 3H2O

Selles reaktsioonis toimib A1(OH)3 alusena, moodustades soola, milles alumiinium on A1 3+ katioon;

2) milles element A1 on aniooni osa (aluminaadid).

A1(OH)3 + NaOH = NaA1O2 + 2H2O.

Selles reaktsioonis toimib A1(OH)3 happena, moodustades soola, milles alumiinium on osa AlO 2 – anioonist.

Lahustunud aluminaatide valemid on kirjutatud lihtsustatud viisil, mis tähendab soola dehüdraatimisel tekkivat toodet.

Keemiaalasest kirjandusest võib leida erinevaid valemeid ühendeid, mis tekivad alumiiniumhüdroksiidi lahustamisel leelises: NaA1O 2 (naatriummetaluminaat), Na naatriumtetrahüdroksüaluminaat. Need valemid ei ole üksteisega vastuolus, kuna nende erinevus on seotud nende ühendite erineva hüdratatsiooniastmega: NaA1O 2 · 2H 2 O on Na erinev tähistus. Kui A1(OH)3 lahustatakse liigses leelis, moodustub naatriumtetrahüdroksüaluminaat:

A1(OH)3 + NaOH = Na.

Reaktiivide paagutamisel moodustub naatriummetaluminaat:

A1(OH)3 + NaOH ==== NaA1O2 + 2H2O.

Seega võime öelda, et vesilahustes on samaaegselt ioone nagu [A1(OH) 4 ] - või [A1(OH) 4 (H 2 O) 2 ] - (juhuks, kui reaktsioonivõrrand on koostatud võttes arvesse võtta hüdratatsioonikest) ja tähistus A1O 2 on lihtsustatud.

Leelistega reageerimise võime tõttu ei saada alumiiniumhüdroksiidi reeglina leelise toimel alumiiniumsoolade lahustele, vaid kasutades ammoniaagilahust:

A1 2 (SO 4) 3 + 6 NH 3 H 2 O = 2A1 (OH) 3 + 3(NH4)2SO4.

Teise perioodi elementide hüdroksiidide hulgas on berülliumhüdroksiidil amfoteersed omadused (berülliumil endal on diagonaalne sarnasus alumiiniumiga).

Hapetega:

Be(OH)2 + 2HC1 = BeC12 + 2H2O.

Põhjustega:

Be(OH)2 + 2NaOH = Na 2 (naatriumtetrahüdroksoberülaat).

Lihtsustatud kujul (kui kujutame ette, et Be(OH) 2 on hape H 2 BeO 2)

Be(OH)2 + 2NaOH (kontsentreeritud kuum) = Na 2 BeO 2 + 2H 2 O.

berüllaat Na

Kõrgematele oksüdatsiooniastmetele vastavate kõrvalrühmade elementide hüdroksiididel on enamasti happelised omadused: näiteks Mn 2 O 7 - HMnO 4; CrO 3 – H 2 CrO 4. Madalamaid oksiide ja hüdroksiide iseloomustab põhiomaduste ülekaal: CrO – Cr(OH) 2; МnО – Mn(OH)2; FeO – Fe(OH)2. Vaheühenditel, mis vastavad oksüdatsiooniastmetele +3 ja +4, on sageli amfoteersed omadused: Cr 2 O 3 – Cr(OH) 3; Fe2О3 – Fe(OH)3. Illustreerime seda mustrit kroomiühendite näitel (tabel 9).

Tabel 9 – Oksiidide ja neile vastavate hüdroksiidide olemuse sõltuvus elemendi oksüdatsiooniastmest

Koostoime hapetega viib soola moodustumiseni, milles kroomi element on katiooni kujul:

2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6H2O.

Cr(III)sulfaat

Koostoime alustega põhjustab soola moodustumist mis kroomi element on osa anioonist:

Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3 + 3H2O.

Na heksahüdroksokromaat (III)

Tsinkoksiid ja hüdroksiid ZnO, Zn(OH) 2 on tavaliselt amfoteersed ühendid, Zn(OH) 2 lahustub kergesti hapete ja leeliste lahustes.

Koostoime hapetega viib soola moodustumiseni, milles element tsink on katiooni kujul:

Zn(OH)2 + 2HC1 = ZnCl2 + 2H2O.

Koostoime alustega viib soola moodustumiseni, milles element tsink on osa anioonist. Leelistega suhtlemisel lahendustes moodustuvad tetrahüdroksütsinaadid, sulandumise ajal- tsinkaadid:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2.

Või sulatamisel:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O.

Tsinkhüdroksiidi valmistatakse sarnaselt alumiiniumhüdroksiidiga.

Amfoteerseid metalle esindavad mittekomplekssed elemendid, mis on metallitüüpi komponentide rühma omamoodi analoogid. Sarnasust võib näha mitmetes füüsikalistes ja keemilistes omadustes. Pealegi ei ole näidatud, et ainetel endil oleks amfoteerseid omadusi, samas kui mitmesugused ühendid on üsna võimelised neid avaldama.

Näiteks võime vaadelda oksiididega hüdroksiide. Neil on selgelt kahesugune keemiline olemus. See väljendub selles, et olenevalt tingimustest võivad eelnimetatud ühendid omada kas leeliste või hapete omadusi. Amfoteersuse mõiste ilmus üsna kaua aega tagasi, see on teadusele tuttav alates 1814. aastast. Mõiste "amfoteersus" väljendas keemilise aine võimet happelise (peamise) reaktsiooni läbiviimisel teatud viisil käituda. Saadud omadused sõltuvad olemasolevate reaktiivide tüübist, lahusti tüübist ja reaktsiooni läbiviimise tingimustest.

Mis on amfoteersed metallid?

Amfoteersete metallide loend sisaldab palju esemeid. Mõnda neist võib julgelt nimetada amfoteerilisteks, mõnda - arvatavasti, teisi - tinglikult. Kui käsitleme probleemi laiaulatuslikult, siis lühiduse huvides võime lihtsalt nimetada ülalnimetatud metallide seerianumbrid. Need arvud on: 4,13, 22 kuni 32, 40 kuni 51, 72 kuni 84, 104 kuni 109. Kuid on metalle, mida võib nimetada aluselisteks. Nende hulka kuuluvad kroom, raud, alumiinium ja tsink. Põhirühma moodustavad strontsium ja berüllium. Kõige levinum kõigist loetletud praegu on alumiinium. Selle sulameid on sajandeid kasutatud väga erinevates valdkondades ja rakendustes. Metall on suurepärase korrosioonikindlusega ning seda on lihtne valada ja erinevat tüüpi mehaaniline. Lisaks täiendavad alumiiniumi populaarsust sellised eelised nagu kõrge soojusjuhtivus ja hea elektrijuhtivus.

Alumiinium on amfoteerne metall, millel on keemiline aktiivsus. Selle metalli vastupidavuse määrab tugev oksiidkile ja tavalistes keskkonnatingimustes keemiliste reaktsioonide käigus toimib alumiinium redutseeriva elemendina. Selline amfoteerne aine on metalli killustumise korral väikesteks osakesteks võimeline suhtlema hapnikuga. Selline koostoime nõuab kõrge temperatuuri mõju. Keemilise reaktsiooniga kokkupuutel hapnikumassiga kaasneb tohutu soojusenergia vabanemine. Temperatuuridel üle 200 kraadi moodustub reaktsioonide koostoime koos ainega nagu väävel alumiiniumsulfiidi. Amfoteerne alumiinium ei ole võimeline vesinikuga otseselt suhtlema ja selle metalli segamisel teiste metallkomponentidega tekivad mitmesugused intermetallilisi ühendeid sisaldavad sulamid.

Raud on amfoteerne metall, mis on keemilist tüüpi elementide süsteemis perioodi 4. rühma üks kõrvalrühmi. See element paistab silma metalliliste ainete rühma kõige tavalisema komponendina maakoore komponentides. Raud on klassifitseeritud lihtsaks aineks, mille eristavateks omadusteks on tema tempermalmistus ja hõbevalge värvus. Sellisel metallil on võime kutsuda esile suurenenud keemiline reaktsioon ja kõrge temperatuuriga kokkupuutel läheb see kiiresti korrosiooni staadiumisse. Puhtasse hapnikku asetatud raud põleb täielikult läbi ja peeneks hajutatud olekusse viimisel võib see tavalises õhus iseeneslikult süttida. Õhuga kokkupuutel metalliline aine oksüdeerub liigniiskuse tõttu kiiresti ehk roostetab. Hapniku massis põlemisel tekib omamoodi katlakivi, mida nimetatakse raudoksiidiks.

Amfoteersete metallide põhiomadused

Amfoteersete metallide omadused on amfoteersuse põhikontseptsioon. Vaatame, mis need on. Standardseisundis on iga metall tahke aine. Seetõttu peetakse neid nõrkadeks elektrolüütideks. Lisaks ei suuda ükski metall vees lahustuda. Alused saadakse spetsiaalse reaktsiooni teel. Selle reaktsiooni käigus kombineeritakse metallisool väikese annuse leelisega. Reeglid nõuavad, et kogu protsess tuleb läbi viia hoolikalt, hoolikalt ja üsna aeglaselt.

Kui amfoteersed ained ühinevad happeliste oksiidide või hapetega, annavad esimesed alustele iseloomuliku reaktsiooni. Kui selliseid aluseid kombineerida alustega, ilmnevad hapete omadused. Amfoteersete hüdroksiidide tugev kuumutamine viib nende lagunemiseni. Lagunemise tulemusena tekib vesi ja vastav amfoteerne oksiid. Nagu toodud näidetest näha, on omadused üsna ulatuslikud ja nõuavad hoolikat analüüsi, mida saab läbi viia keemiliste reaktsioonide käigus.

Amfoteersete metallide keemilisi omadusi saab võrrelda tavaliste metallide omadega, et tõmmata paralleele või näha erinevusi. Kõikidel metallidel on üsna madal ionisatsioonipotentsiaal, mistõttu nad toimivad keemilistes reaktsioonides redutseerivatena. Samuti väärib märkimist, et mittemetallide elektronegatiivsus on kõrgem kui metallidel.

Amfoteersed metallid omavad nii redutseerivaid kui ka oksüdeerivaid omadusi. Kuid samal ajal on amfoteersetes metallides ühendeid, mida iseloomustab negatiivne oksüdatsiooniaste. Kõigil metallidel on võime moodustada aluselisi hüdroksiide ja oksiide. Sõltuvalt järjekorranumbri suurenemisest perioodilises pingereas täheldati metalli aluselisuse vähenemist. Samuti tuleb märkida, et metalle saavad enamasti oksüdeerida ainult teatud happed. Seega reageerivad metallid lämmastikhappega erinevalt.

Amfoteersed mittemetallid, mis on lihtsad ained, erinevad selgelt nende struktuuris ja individuaalsetes omadustes füüsikaliste ja keemiliste ilmingute osas. Mõne sellise aine tüüpi on visuaalselt lihtne määrata. Näiteks vask on lihtne amfoteerne metall, broom aga mittemetalliks.

Et mitte eksida lihtsate ainete mitmekesisuse määramisel, on vaja selgelt teada kõiki märke, mis eristavad metalle mittemetallidest. Peamine erinevus metallide ja mittemetallide vahel on esimeste võime loovutada välisenergia sektoris paiknevaid elektrone. Mittemetallid, vastupidi, meelitavad elektrone välisesse energiasalvestustsooni. Kõigil metallidel on omadus edastada energeetilist sära, mis teeb neist head soojus- ja elektrienergia juhid, samas kui mittemetalle ei saa kasutada elektri- ja soojusjuhina.

Amfoteersed ühendid

Keemia on alati vastandite ühtsus.

Vaadake perioodilisustabelit.

Mõned elemendid (peaaegu kõik metallid, millel on oksüdatsiooniaste +1 ja +2) tekivad põhilised oksiidid ja hüdroksiidid. Näiteks moodustab kaalium oksiidi K 2 O ja hüdroksiidi KOH. Neil on põhilised omadused, näiteks koostoime hapetega.

K2O + HCl → KCl + H2O

Mõned elemendid (enamik mittemetalle ja metalle, mille oksüdatsiooniaste on +5, +6, +7) happeline oksiidid ja hüdroksiidid. Happehüdroksiidid on hapnikku sisaldavad happed, neid nimetatakse hüdroksiidideks, kuna nende struktuuris on hüdroksüülrühm, näiteks moodustab väävel happeoksiidi SO 3 ja happehüdroksiidi H 2 SO 4 (väävelhape):

Sellistel ühenditel on happelised omadused, näiteks reageerivad nad alustega:

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

Ja on elemente, mis moodustavad oksiide ja hüdroksiide, millel on nii happelised kui ka aluselised omadused. Seda nähtust nimetatakse amfoteerne . Need oksiidid ja hüdroksiidid keskenduvad selles artiklis. Kõik amfoteersed oksiidid ja hüdroksiidid on vees lahustumatud tahked ained.

Esiteks, kuidas me saame kindlaks teha, kas oksiid või hüdroksiid on amfoteerne? Seal on reegel, veidi meelevaldne, kuid saate seda siiski kasutada:

Amfoteersed hüdroksiidid ja oksiidid moodustuvad oksüdatsiooniastmetes +3 ja +4 metallidest, Näiteks (Al 2 O 3 , Al(Oh) 3 , Fe 2 O 3 , Fe(Oh) 3)

Ja neli erandit:metallidZn , Ole , Pb , Sn moodustavad järgmised oksiidid ja hüdroksiidid:ZnO , Zn ( Oh ) 2 , BeO , Ole ( Oh ) 2 , PbO , Pb ( Oh ) 2 , SnO , Sn ( Oh ) 2 , milles nende oksüdatsiooniaste on +2, kuid vaatamata sellele ilmnevad need ühendid amfoteersed omadused .

Levinumad amfoteersed oksiidid (ja neile vastavad hüdroksiidid): 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.

Amfoteersete ühendite omadusi pole raske meeles pidada: nad interakteeruvad happed ja leelised.

• Hapetega suhtlemisel on kõik lihtne, nendes reaktsioonides käituvad amfoteersed ühendid nagu aluselised:

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

BeO + HNO 3 → Be(NO 3 ) 2 + H 2 O

Hüdroksiidid reageerivad samal viisil:

Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O

Pb(OH)2 + 2HCl → PbCl2 + 2H2O

• Leelistega suhtlemine on veidi keerulisem. Nendes reaktsioonides käituvad amfoteersed ühendid nagu happed ja reaktsiooniproduktid võivad olenevalt tingimustest olla erinevad.

Reaktsioon toimub kas lahuses või võetakse reageerivad ained tahkete ainetena ja sulatatakse.

Aluseliste ühendite koostoime amfoteersete ühenditega ühinemise ajal.

Vaatame tsinkhüdroksiidi näidet. Nagu varem mainitud, interakteeruvad amfoteersed ühendid aluseliste ühenditega ja käituvad nagu happed. Kirjutame tsinkhüdroksiidi Zn (OH) 2 happeks. Happel on vesinik ees, võtame välja: H 2 ZnO 2 . Ja leelise reaktsioon hüdroksiidiga kulgeb nii, nagu oleks see hape. "Happejääk" ZnO 2 2-divalentne:

2K Oh(TV) + H 2 ZnO 2 (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + 2 H 2 O

Saadud ainet K 2 ZnO 2 nimetatakse kaaliummetasinkaadiks (või lihtsalt kaaliumtsinkaadiks). See aine on kaaliumisool ja hüpoteetiline "tsinkhape" H 2 ZnO 2 (selliseid ühendeid pole päris õige nimetada sooladeks, kuid meie enda mugavuse huvides unustame selle). Lihtsalt kirjutage tsinkhüdroksiid nii: H 2 ZnO 2 - pole hea. Kirjutame Zn (OH) 2 nagu tavaliselt, kuid mõtleme (enda mugavuse huvides), et see on "hape":

2KOH (tahke) + Zn (OH) 2 (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Hüdroksiididega, millel on 2 OH-rühma, on kõik sama, mis tsingi puhul:

Be(OH) 2(tv.) + 2NaOH (tv.) (t, fusioon)→ 2H 2O + Na 2 BeO 2 (naatriummetaberüllaat või berüllaat)

Pb(OH) 2 (sol.) + 2NaOH (sol.) (t, fusioon) → 2H 2O + Na 2 PbO 2 (naatriummetaplumbaat või plumbaat)

Kolme OH-rühmaga (Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Fe (OH) 3) amfoteersete hüdroksiididega on see veidi erinev.

Vaatame alumiiniumhüdroksiidi näidet: Al (OH) 3, kirjutage see happe kujul: H 3 AlO 3, kuid me ei jäta seda selliseks vormiks, vaid võtame sealt vee välja:

H 3 AlO 3 – H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.

See on see "hape" (HAlO 2), millega me töötame:

HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (kaaliummetaluminaat või lihtsalt aluminaat)

Kuid alumiiniumhüdroksiidi ei saa kirjutada nii nagu see HAlO 2, me kirjutame seda nagu tavaliselt, kuid me mõtleme siin "hapet":

Al(OH) 3 (lahus.) + KOH (lahust.) (t, fusioon) → 2H 2 O + KAlO 2 (kaaliummetaluminaat)

Sama kehtib ka kroomhüdroksiidi kohta:

Cr(OH)3 → H3CrO3 →HCrO2

Cr(OH) 3(tv.) + KOH (tv.) (t, fusioon) → 2H 2 O + KCrO 2 (kaaliummetakromaat,

KUID MITTE KROMAAT, kromaadid on kroomhappe soolad).

Sama on nelja OH-rühma sisaldavate hüdroksiididega: liigutame vesinikku edasi ja eemaldame vee:

Sn(OH)4 → H4SnO4 → H2SnO3

Pb(OH) 4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3

Tuleb meeles pidada, et plii ja tina moodustavad kumbki kaks amfoteerset hüdroksiidi: oksüdatsiooniastmega +2 (Sn (OH) 2, Pb (OH) 2) ja +4 (Sn (OH) 4, Pb (OH) 4 ).

Ja need hüdroksiidid moodustavad erinevaid "sooli":

Oksüdatsiooni olek
Hüdroksiidi valem	Sn(OH)2	Pb(OH)2	Sn(OH)4	Pb(OH)4
Hüdroksiidi kui happe valem	H2SnO2	H2PbO2	H2SnO3	H2PbO3
Sool (kaalium)	K2SnO2	K2PbO2	K2SNO3	K2PbO3
Soola nimi			metastannAT	metablumbAT

Samad põhimõtted nagu tavaliste “soolade” nimetustes, kõrgeimas oksüdatsiooniastmes elemendiks on järelliide AT, vahepealses - IT.

Sellised "soolad" (metakromaadid, metaaluminaadid, metaberülaadid, metatsinkaadid jne) saadakse mitte ainult leeliste ja amfoteersete hüdroksiidide koostoime tulemusena. Need ühendid tekivad alati tugevalt aluselise “maailma” ja amfoteerse (sünteesi käigus) kokkupuutel. See tähendab, et samamoodi nagu amfoteersed hüdroksiidid, reageerivad amfoteersed oksiidid ja metallisoolad, mis moodustavad amfoteersed oksiidid (nõrkade hapete soolad), leelistega. Ja leelise asemel võite võtta tugeva aluselise oksiidi ja leelise moodustava metalli soola (nõrga happe sool).

Interaktsioonid:

Pidage meeles, et alltoodud reaktsioonid toimuvad fusiooni ajal.

Amfoteerne oksiid tugeva aluselise oksiidiga:

ZnO (tahke) + K 2 O (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 (kaaliummetasinkaat või lihtsalt kaaliumtsinkaat)

Amfoteerne oksiid leelisega:

ZnO (tahke) + 2KOH (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoteerne oksiid nõrga happe soola ja metalliga, mis moodustab leelise:

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

Amfoteerne hüdroksiid tugeva aluselise oksiidiga:

Zn(OH) 2 (tahke) + K 2 O (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoteerne hüdroksiid leelisega:

Zn (OH) 2 (tahke) + 2KOH (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Amfoteerne hüdroksiid nõrga happe soola ja metalliga, mis moodustab leelise:

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

Nõrga happe ja metalli soolad, mis moodustavad tugeva aluselise oksiidiga amfoteerse ühendi:

ZnCO 3 (tahke) + K 2 O (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Nõrga happe ja metalli soolad, mis moodustavad leelisega amfoteerse ühendi:

ZnCO 3 (tahke) + 2KOH (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Nõrga happe ja metalli soolad, mis moodustavad amfoteerse ühendi nõrga happe soola ja metalliga, mis moodustavad leelise:

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

Allpool on teave amfoteersete hüdroksiidide soolade kohta, ühtse riigieksami kõige levinumad soolad on märgitud punasega.

	Hüdroksiid	Hüdroksiid happena	Happe jääk		Soola nimi
BeO	Ole (OH) 2	H 2 BeO 2	BeO 2 2-	K 2 BeO 2	Metabüllaat (berüllaat)
ZnO	Zn(OH) 2	H 2 ZnO 2	ZnO 2 2-	K 2 ZnO 2	Metasinkaat (tsinkaat)
Al 2 O 3	Al(OH) 3	HAlO 2	AlO 2 —	KAlO 2	Metaaluminaat (aluminaat)
Fe2O3	Fe(OH)3	HFeO2	FeO2 -	KFeO2	Metaferraat (KUID MITTE FERAAT)
	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 (stannate)
PbO2	Pb(OH)4	H2PbO3	PbO 3 2-	K2PbO3	MetablumAT (plumbat)
Cr2O3	Cr(OH)3	HCrO2	CrO2 -	KCrO2	Metakromaat (KUID MITTE KROMAAT)

Amfoteersete ühendite koostoime ALKALI lahustega (siin ainult leelised).

Ühtse riigieksami puhul nimetatakse seda "alumiiniumhüdroksiidi (tsink, berüllium jne) lahustamiseks leelisega". See on tingitud amfoteersete hüdroksiidide koostises olevate metallide võimest hüdroksiidioonide liia juuresolekul (leeliselises keskkonnas) need ioonid enda külge kinnitada. Moodustub osake, mille keskel on metall (alumiinium, berüllium jne), mis on ümbritsetud hüdroksiidioonidega. See osake muutub hüdroksiidioonide toimel negatiivse laenguga (aniooniks) ja seda iooni hakatakse nimetama hüdroksoaluminaadiks, hüdroksütsinkaadiks, hüdroksoberüllaadiks jne. Lisaks võib protsess kulgeda erineval viisil, metalli võib ümbritseda erineva arvu hüdroksiidioonidega.

Vaatleme kahte juhtumit: kui metall on ümbritsetud neli hüdroksiidi iooni, ja kui see on ümbritsetud kuus hüdroksiidiooni.

Kirjutame üles nende protsesside lühendatud ioonvõrrandi:

Al(OH)3 + OH — → Al(OH)4 —

Saadud iooni nimetatakse tetrahüdroksoaluminaadi iooniks. Eesliide "tetra-" lisatakse, kuna hüdroksiidiooni on neli. Tetrahüdroksüaluminaadi ioonil on laeng -, kuna alumiiniumi laeng on 3+ ja neljal hüdroksiidioonil on laeng 4-, on kogusumma -.

Al(OH)3 + 3OH - → Al(OH)6 3-

Selles reaktsioonis moodustunud iooni nimetatakse heksahüdroksoaluminaadi iooniks. Eesliide "hekso-" lisatakse, kuna hüdroksiidiooni on kuus.

On vaja lisada eesliide, mis näitab hüdroksiidioonide arvu. Sest kui kirjutate lihtsalt "hüdroksüaluminaat", pole selge, millist iooni silmas peate: Al (OH) 4 - või Al (OH) 6 3 -.

Leelise reageerimisel amfoteerse hüdroksiidiga moodustub lahuses sool. Mille katioon on leeliseline katioon ja anioon on kompleksioon, mille moodustumist me varem käsitlesime. Anioon on nurksulud.

Al(OH)3 + KOH → K (kaaliumtetrahüdroksoaluminaat)

Al (OH) 3 + 3KOH → K 3 (kaaliumheksahüdroksoaluminaat)

See, millist soola (heksa- või tetra-) tootena kirjutate, ei oma tähtsust. Isegi ühtse riigieksami vastustes on kirjas: "... K 3 (K moodustamine on lubatud." Peaasi, et mitte unustada, et kõik indeksid on õigesti sisestatud. Jälgige tasusid ja hoidke meeles pidada, et nende summa peaks olema võrdne nulliga.

Lisaks amfoteersele hüdroksiidile reageerivad amfoteersed oksiidid leelistega. Toode saab olema sama. Ainult siis, kui kirjutate reaktsiooni järgmiselt:

Al 2 O 3 + NaOH → Na

Al 2 O 3 + NaOH → Na 3

Kuid need reaktsioonid ei võrdu teie jaoks. Vasakusse serva peate lisama vett, kuna interaktsioon toimub lahuses, seal on piisavalt vett ja kõik võrdsustub:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na

Al2O3 + 6NaOH + 3H2O → 2Na3

Peale amfoteersete oksiidide ja hüdroksiidide interakteeruvad leeliselahustega mõned eriti aktiivsed metallid, mis moodustavad amfoteerseid ühendeid. Nimelt see: alumiinium, tsink ja berüllium. Tasandamiseks on vett vaja ka vasakul. Ja lisaks on nende protsesside peamine erinevus vesiniku vabanemine:

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H 2

2Al + 6NaOH + 6H2O → 2Na3 + 3H2

Allolevas tabelis on toodud amfoteersete ühendite omaduste levinumad näited ühtse riigieksami käigus:

Amfoteerne aine		Soola nimi
Al2O3 Al(OH)3		Naatriumtetrahüdroksüaluminaat	Al(OH) 3 + NaOH → Na Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
	Na 3	Naatriumheksahüdroksüaluminaat	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	Naatriumtetrahüdroksosinkaat	Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 +H 2
	K 4	Naatriumheksahüdroksosinkaat	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	Liitiumtetrahüdroksoberülaat	Ole (OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → Li 2 Be + 2LiOH + 2H 2 O → Li 2 +H 2
	Li 4	Liitiumheksahüdroksoberülaat	Ole (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		Naatriumtetrahüdroksokromaat	Cr(OH) 3 + NaOH → Na Kr 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Naatriumheksahüdroksokromaat	Cr(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Kr 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
Fe2O3 Fe(OH)3		Naatriumtetrahüdroksoferraat	Fe(OH) 3 + NaOH → Na Fe 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Naatriumheksahüdroksoferraat	Fe(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Fe 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Nendes interaktsioonides saadud soolad reageerivad hapetega, moodustades veel kaks soola (antud happe ja kahe metalli soolad):

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

See on kõik! Ei midagi keerulist. Peaasi, et mitte segadusse ajada, pidage meeles, mis sulamisel moodustub ja mis lahuses. Väga sageli tulevad selle teemaga seotud ülesanded kokku B osad.