ما این درس را به مطالعه اکسیدهای آمفوتریک و هیدروکسیدها اختصاص خواهیم داد. در اینجا در مورد موادی که دارای خواص آمفوتریک (دوگانه) هستند و ویژگی های واکنش های شیمیایی که با آنها رخ می دهد صحبت خواهیم کرد. اما ابتدا بیایید تکرار کنیم که اکسیدهای اسیدی و بازی با چه چیزی واکنش نشان می دهند. در ادامه نمونه هایی از اکسیدها و هیدروکسیدهای آمفوتریک را در نظر خواهیم گرفت.

موضوع: مقدمه

درس: اکسیدها و هیدروکسیدهای آمفوتریک

برنج. 1. موادی که خاصیت آمفوتریک از خود نشان می دهند

اکسیدهای بازی با اکسیدهای اسیدی و اکسیدهای اسیدی با بازها واکنش می دهند. اما موادی هستند که اکسیدها و هیدروکسیدهای آنها بسته به شرایط، هم با اسیدها و هم با بازها واکنش می دهند. چنین خواصی نامیده می شود آمفوتریک

مواد با خواص آمفوتریک در شکل 1 نشان داده شده است. اینها ترکیباتی هستند که توسط بریلیم، روی، کروم، آرسنیک، آلومینیوم، ژرمانیوم، سرب، منگنز، آهن، قلع تشکیل شده اند.

نمونه هایی از اکسیدهای آمفوتریک آنها در جدول 1 آورده شده است.

اجازه دهید خواص آمفوتریک اکسیدهای روی و آلومینیوم را در نظر بگیریم. با استفاده از مثال تعامل آنها با اکسیدهای بازی و اسیدی، با اسید و قلیایی.

ZnO + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 (سدیم روی). اکسید روی مانند یک اسید عمل می کند.

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

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

ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O

اکسید آلومینیوم رفتاری مشابه اکسید روی دارد:

برهمکنش با اکسیدها و بازهای اساسی:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 (متا آلومینات سدیم). اکسید آلومینیوم مانند یک اسید عمل می کند.

Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O

برهمکنش با اکسیدها و اسیدهای اسیدی خواص یک اکسید بازی را نشان می دهد.

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

Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

واکنش های در نظر گرفته شده هنگام گرم شدن، در طول همجوشی رخ می دهد. اگر محلول های مواد را بگیریم، واکنش ها تا حدودی متفاوت پیش می رود.

ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 (سدیم تتراهیدروکسوآلومینات) Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na (تترا هیدروکسوآلومینات سدیم)

در نتیجه این واکنش ها نمک هایی به دست می آید که پیچیده هستند.

برنج. 2. مواد معدنی اکسید آلومینیوم

اکسید آلومینیوم.

اکسید آلومینیوم یک ماده بسیار رایج در زمین است. اساس خاک رس، بوکسیت، کوراندوم و سایر مواد معدنی را تشکیل می دهد. شکل 2.

در نتیجه برهمکنش این مواد با اسید سولفوریک، سولفات روی یا سولفات آلومینیوم به دست می آید.

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

واکنش هیدروکسیدهای روی و آلومینیوم با اکسید سدیم در طول همجوشی رخ می دهد، زیرا این هیدروکسیدها جامد هستند و بخشی از محلول نیستند.

نمک Zn(OH) 2 + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 + H 2 O زینت سدیم نامیده می شود.

نمک 2Al(OH) 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 O را متا آلومینات سدیم می گویند.

برنج. 3. هیدروکسید آلومینیوم

واکنش بازهای آمفوتریک با قلیاها با خواص اسیدی آنها مشخص می شود. این واکنش ها را می توان هم از طریق همجوشی جامدات و هم در محلول ها انجام داد. اما این منجر به مواد مختلفی می شود، یعنی. محصولات واکنش به شرایط واکنش بستگی دارد: در یک مذاب یا در یک محلول.

جامد روی (OH) 2 + 2 NaOH. Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O

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

محلول Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 Al(OH) 3 + NaOH محلول → Na سدیم تتراهیدروکسوآلومینات Al(OH) 3 + 3 NaOH محلول → Na 3 هگزا هیدروکسوآلومینات سدیم.

اینکه معلوم شود سدیم تتراهیدروکسوآلومینات باشد یا هگزا هیدروکسوآلومینات سدیم بستگی به مقدار قلیایی که مصرف کرده ایم دارد. در آخرین واکنش مقدار زیادی قلیایی گرفته شده و سدیم هگزا هیدروکسوآلومینات تشکیل می شود.

عناصری که ترکیبات آمفوتریک را تشکیل می دهند ممکن است خود خواص آمفوتریک از خود نشان دهند.

روی + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2 (تتراهیدروکسوزینکات سدیم)

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 ((سدیم تتراهیدروکسوآلومینات)

Zn + H 2 SO 4 (رقیق شده) → ZnSO 4 + H 2

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

به یاد بیاورید که هیدروکسیدهای آمفوتریک بازهای نامحلول هستند. و هنگامی که گرم می شوند، تجزیه می شوند و اکسید و آب تشکیل می دهند.

تجزیه پایه های آمفوتریک بر اثر حرارت دادن

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

Zn(OH) 2 ZnO + H 2 O

جمع بندی درس.

شما با خواص اکسیدهای آمفوتریک و هیدروکسیدها آشنا شدید. این مواد دارای خواص آمفوتریک (دوگانه) هستند. واکنش های شیمیایی که با آنها رخ می دهد ویژگی های خاص خود را دارد. شما به نمونه هایی از اکسیدهای آمفوتریک و هیدروکسیدها نگاه کرده اید .

1. رودزیتیس جی.ای. شیمی معدنی و آلی. کلاس هشتم: کتاب درسی موسسات آموزش عمومی: سطح پایه / G. E. Rudzitis, F.G. فلدمن.م.: روشنگری. 1390، 176 ص: ill.

2. Popel P.P. شیمی: کلاس هشتم: کتاب درسی برای موسسات آموزش عمومی / P.P. پوپل، ال اس کریولیا. - ک .: آی سی "آکادمی"، 2008.-240 ص: ill.

3. Gabrielyan O.S. علم شیمی. کلاس نهم. کتاب درسی. ناشر: Bustard: 2001. 224 ثانیه

1. شماره 6،10 (ص 130) Rudzitis G.E. شیمی معدنی و آلی. کلاس نهم: کتاب درسی موسسات آموزش عمومی: سطح پایه / G. E. Rudzitis, F.G. فلدمن.م.: روشنگری. 2008، 170 ص: ill.

2. فرمول سدیم هگزا هیدروکسوآلومینات را بنویسید. این ماده چگونه به دست می آید؟

3. محلول هیدروکسید سدیم به تدریج به محلول سولفات آلومینیوم اضافه شد تا زمانی که مقدار اضافی وجود داشت. چه چیزی را مشاهده کردید؟ معادلات واکنش را بنویسید.

تعریف

ترکیبات آمفوتریک- ترکیباتی که بسته به شرایط واکنش، می توانند هم ویژگی اسیدها و هم بازها را از خود نشان دهند. هم می تواند یک پروتون اهدا کند و هم بپذیرد (H+).

ترکیبات معدنی آمفوتریک شامل اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزات زیر است - Al، Zn، Be، Cr (در حالت اکسیداسیون +3) و Ti (در حالت اکسیداسیون +4). ترکیبات آلی آمفوتریک اسیدهای آمینه - NH 2 - CH(R) -COOH هستند.

تهیه ترکیبات آمفوتریک

اکسیدهای آمفوتریک از واکنش احتراق فلز مربوطه در اکسیژن تولید می شوند، به عنوان مثال:

2Al + 3/2O2 = Al2O3

هیدروکسیدهای آمفوتریک از واکنش تبادلی بین قلیایی و نمک حاوی فلز "آمفوتریک" به دست می آیند:

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

اگر قلیایی بیش از حد وجود داشته باشد، احتمال به دست آوردن یک ترکیب پیچیده وجود دارد:

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

ترکیبات آمفوتریک آلی - اسیدهای آمینه با جایگزینی یک هالوژن با یک گروه آمینه در اسیدهای کربوکسیلیک جایگزین شده با هالوژن به دست می آیند. به طور کلی، معادله واکنش به صورت زیر خواهد بود:

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

ترکیبات آمفوتریک شیمیایی

خاصیت شیمیایی اصلی ترکیبات آمفوتریک توانایی آنها در واکنش با اسیدها و قلیاها است:

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

خواص ویژه ترکیبات آلی آمفوتریک

هنگامی که اسیدهای آمینه در آب حل می شوند، گروه آمینه و گروه کربوکسیل با یکدیگر واکنش می دهند و ترکیباتی به نام نمک های داخلی را تشکیل می دهند:

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

مولکول نمک داخلی را یون دوقطبی می نامند.

دو مولکول اسید آمینه می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند. در این حالت، یک مولکول آب جدا می شود و محصولی تشکیل می شود که در آن قطعات مولکول توسط یک پیوند پپتیدی (-CO-NH-) به یکدیگر متصل می شوند. مثلا:

همچنین اسیدهای آمینه تمام خواص شیمیایی اسیدهای کربوکسیلیک (توسط گروه کربوکسیل) و آمین ها (توسط گروه آمینه) را دارند.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش	یک سری تبدیل انجام دهید: الف) Al → Al(OH) 3 → AlCl 3 → Na. ب) Al → Al 2 O 3 → Na → Al(OH) 3 → Al 2 O 3 → Al
راه حل	الف) 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O AlCl 3 + 4NaOH ex = Na + 3 NaCl ب) 2Al + 3/2O 2 = Al 2 O 3 Al 2 O 3 + NaOH + 3H 2 O = 2 Na 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

مثال 2

ورزش	جرم نمکی را که می توان با واکنش 150 گرم محلول 5 درصد آمینو استیک اسید با مقدار مورد نیاز هیدروکسید سدیم به دست آورد، محاسبه کنید. چند گرم محلول قلیایی 12 درصد برای این کار لازم است؟
راه حل	بیایید معادله واکنش را بنویسیم: NH 2 -CH 2 -COOH + NaOH = NH 2 -CH 2 -COONa + H 2 O بیایید جرم اسیدی که واکنش نشان داد را محاسبه کنیم: m(NH 2 -CH 2 -COOH) = ώ k - شما ×m p - pa m(NH 2 -CH 2 -COOH) = 0.05 × 150 = 7.5 گرم

اکسیدهای عناصر زیر آمفوتریک هستند اصلیزیر گروه ها: BeO، A1 2 O 3، Ga 2 O 3، GeO 2، SnO، SnO 2، PbO، Sb 2 O 3، PoO 2. هیدروکسیدهای آمفوتریک هیدروکسیدهای زیر از عناصر هستند اصلیزیر گروه ها: 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.

ویژگی اصلی اکسیدها و هیدروکسیدهای عناصر یک زیر گروه با افزایش تعداد اتمی عنصر افزایش می یابد (هنگام مقایسه اکسیدها و هیدروکسیدهای عناصر در حالت اکسیداسیون یکسان). به عنوان مثال، N 2 O 3، P 2 O 3، از آنجایی که 2 O 3 اکسیدهای اسیدی هستند، Sb 2 O 3 یک اکسید آمفوتریک است، Bi 2 O 3 یک اکسید بازی است.

اجازه دهید خواص آمفوتریک هیدروکسیدها را با استفاده از مثال ترکیبات بریلیم و آلومینیوم در نظر بگیریم.

هیدروکسید آلومینیوم دارای خواص آمفوتریک است، با بازها و اسیدها واکنش می دهد و دو سری نمک را تشکیل می دهد:

1) کدام عنصر A1 به شکل کاتیون است.

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

در این واکنش، A1(OH)3 به عنوان پایه عمل می کند و نمکی را تشکیل می دهد که در آن آلومینیوم کاتیون A1 3+ است.

2) کدام عنصر A1 بخشی از آنیون است (آلومینیت ها).

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

در این واکنش، A1(OH) 3 به عنوان یک اسید عمل می کند و نمکی را تشکیل می دهد که در آن آلومینیوم بخشی از آنیون AlO2 است.

فرمول آلومینات های محلول به روشی ساده نوشته شده است، به این معنی که محصولی که در طول کم آبی نمک تشکیل می شود.

در متون شیمیایی می‌توانید فرمول‌های مختلفی از ترکیبات تشکیل‌شده در هنگام حل شدن هیدروکسید آلومینیوم در قلیایی را بیابید: NaA1O2 (متاآلومینات سدیم)، سدیم تترا هیدروکسی‌آلومینات. این فرمول ها با یکدیگر تناقضی ندارند، زیرا تفاوت آنها با درجات مختلف هیدراتاسیون این ترکیبات مرتبط است: NaA1O 2 · 2H 2 O نماد متفاوتی برای Na است. هنگامی که A1(OH) 3 در قلیایی اضافی حل می شود، سدیم تتراهیدروکسی آلومینات تشکیل می شود:

A1(OH) 3 + NaOH = Na.

هنگامی که معرف ها پخته می شوند، متا آلومینات سدیم تشکیل می شود:

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

بنابراین، می توان گفت که در محلول های آبی به طور همزمان یون هایی مانند [A1(OH) 4 ] - یا [A1(OH) 4 (H 2 O) 2 ] - (برای حالتی که معادله واکنش ترسیم می شود) وجود دارد. پوسته هیدراتاسیون را در نظر بگیرید)، و نماد A1O 2 ساده شده است.

به دلیل توانایی واکنش با قلیاها، هیدروکسید آلومینیوم، به عنوان یک قاعده، با اثر قلیایی بر روی محلول های نمک های آلومینیوم به دست نمی آید، اما با استفاده از محلول آمونیاک:

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

در میان هیدروکسیدهای عناصر دوره دوم، هیدروکسید بریلیم خواص آمفوتریک را نشان می دهد (بریلیم خود شباهت مورب به آلومینیوم را نشان می دهد).

با اسیدها:

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

با دلایل:

Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 (سدیم تتراهیدروکسوبریلات).

به شکل ساده شده (اگر Be(OH) 2 را به عنوان اسید H 2 BeO 2 تصور کنیم)

Be(OH) 2 + 2NaOH (گرم غلیظ) = Na 2 BeO 2 + 2H 2 O.

بریلات Na

هیدروکسیدهای عناصر زیرگروه های جانبی، مربوط به حالت های اکسیداسیون بالاتر، اغلب دارای خواص اسیدی هستند: به عنوان مثال، Mn 2 O 7 - HMnO 4. CrO 3 – H 2 CrO 4. اکسیدها و هیدروکسیدهای پایین با غلبه خواص اساسی مشخص می شوند: CrO – Cr(OH) 2. МnО – Mn(OH) 2; FeO – Fe(OH) 2. ترکیبات میانی مربوط به حالت های اکسیداسیون +3 و +4 اغلب خواص آمفوتریک را نشان می دهند: Cr 2 O 3 - Cr(OH) 3. Fe 2 О 3 – Fe(OH) 3. اجازه دهید این الگو را با استفاده از مثال ترکیبات کروم توضیح دهیم (جدول 9).

جدول 9 - وابستگی ماهیت اکسیدها و هیدروکسیدهای مربوط به آنها به درجه اکسیداسیون عنصر

برهمکنش با اسیدها منجر به تشکیل نمکی می شود که در آن عنصر کروم به شکل کاتیون است:

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

سولفات کروم (III).

برهمکنش با بازها منجر به تشکیل نمک، در کهعنصر کروم بخشی از آنیون است:

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

هگزا هیدروکسوکرومات سدیم (III)

اکسید روی و هیدروکسید ZnO، Zn(OH) 2 معمولا ترکیبات آمفوتریک هستند، Zn(OH) 2 به راحتی در محلول های اسیدها و قلیاها حل می شود.

برهمکنش با اسیدها منجر به تشکیل نمکی می شود که در آن عنصر روی به شکل کاتیون است:

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

برهمکنش با بازها منجر به تشکیل نمکی می شود که در آن عنصر روی بخشی از آنیون است. هنگام تعامل با مواد قلیایی در راه حل هاتتراهیدروکسی سینات ها تشکیل می شوند، در طول همجوشی- روی:

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

یا هنگام ادغام:

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

هیدروکسید روی مشابه هیدروکسید آلومینیوم تهیه می شود.

فلزات آمفوتریک با عناصر غیر پیچیده نشان داده می شوند که نوعی آنالوگ از گروهی از اجزای نوع فلز هستند. شباهت را می توان در تعدادی از خواص فیزیکی و شیمیایی مشاهده کرد. علاوه بر این، خود مواد خواص آمفوتریک را نشان نداده اند، در حالی که ترکیبات مختلف کاملاً قادر به نشان دادن آنها هستند.

برای مثال می توانیم هیدروکسیدها را با اکسید در نظر بگیریم. آنها به وضوح ماهیت شیمیایی دوگانه دارند. این در این واقعیت بیان می شود که بسته به شرایط، ترکیبات فوق می توانند دارای خواص قلیایی یا اسیدی باشند. مفهوم آمفوتریکی مدت ها پیش ظاهر شد؛ از سال 1814 برای علم آشنا بود. اصطلاح "آمفوتریسیته" توانایی یک ماده شیمیایی را برای رفتار به روش خاصی در هنگام انجام یک واکنش اسیدی (اصلی) بیان می کند. خواص حاصل به نوع معرف های موجود، نوع حلال و شرایطی که در آن واکنش انجام می شود بستگی دارد.

فلزات آمفوتریک چیست؟

لیست فلزات آمفوتریک شامل موارد زیادی است. برخی از آنها را می توان با اطمینان آمفوتریک نامید، برخی - احتمالاً، برخی دیگر - مشروط. اگر موضوع را در مقیاس بزرگ در نظر بگیریم، برای اختصار می توان به سادگی شماره سریال فلزات فوق را نام برد. این اعداد عبارتند از: 4.13، از 22 تا 32، از 40 تا 51، از 72 تا 84، از 104 تا 109. اما فلزاتی وجود دارند که می توان آنها را پایه نامید. اینها عبارتند از کروم، آهن، آلومینیوم و روی. استرانسیوم و بریلیم گروه اصلی را تکمیل می کنند. رایج ترین موارد ذکر شده در حال حاضر آلومینیوم است. آلیاژهای آن برای قرن‌های متمادی در زمینه‌ها و کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این فلز دارای مقاومت عالی در برابر خوردگی است و ریخته گری آسان و انواع ماشین کاری است. علاوه بر این، محبوبیت آلومینیوم با مزایایی مانند هدایت حرارتی بالا و هدایت الکتریکی خوب تکمیل می شود.

آلومینیوم یک فلز آمفوتریک است که تمایل به نشان دادن فعالیت شیمیایی دارد. دوام این فلز توسط یک فیلم اکسید قوی تعیین می شود و در شرایط محیطی معمولی، در طی واکنش های شیمیایی، آلومینیوم به عنوان یک عنصر کاهنده عمل می کند. چنین ماده آمفوتریکی قادر است در صورت تکه تکه شدن فلز به ذرات کوچک با اکسیژن تعامل کند. چنین تعاملی نیاز به تأثیر شرایط دمای بالا دارد. یک واکنش شیمیایی در تماس با یک توده اکسیژن با آزاد شدن عظیم انرژی حرارتی همراه است. در دمای بالای 200 درجه، برهمکنش واکنش ها هنگامی که با ماده ای مانند گوگرد ترکیب می شود، سولفید آلومینیوم را تشکیل می دهد. آلومینیوم آمفوتریک قادر به برهمکنش مستقیم با هیدروژن نیست و هنگامی که این فلز با سایر اجزای فلزی مخلوط می شود، آلیاژهای مختلف حاوی ترکیبات بین فلزی به وجود می آید.

آهن یک فلز آمفوتریک است که یکی از زیرگروه های جانبی گروه 4 دوره در سیستم عناصر از نوع شیمیایی است. این عنصر به عنوان رایج ترین جزء گروه مواد فلزی در اجزای پوسته زمین خودنمایی می کند. آهن به عنوان یک ماده ساده طبقه بندی می شود که از ویژگی های بارز آن چکش خواری و رنگ سفید مایل به نقره ای آن است. چنین فلزی توانایی تحریک یک واکنش شیمیایی افزایش یافته را دارد و هنگامی که در معرض دماهای بالا قرار می گیرد به سرعت وارد مرحله خوردگی می شود. آهنی که در اکسیژن خالص قرار می گیرد به طور کامل می سوزد و وقتی به حالت پراکندگی ریز برسد می تواند خود به خود در هوای ساده مشتعل شود. هنگامی که یک ماده فلزی در معرض هوا قرار می گیرد، در اثر رطوبت زیاد به سرعت اکسید می شود، یعنی زنگ می زند. هنگام سوختن در یک توده اکسیژن، نوعی فلس ایجاد می شود که به آن اکسید آهن می گویند.

خواص اساسی فلزات آمفوتریک

خواص فلزات آمفوتریک یک مفهوم اساسی در آمفوتریکی است. بیایید ببینیم آنها چه هستند. در حالت استاندارد، هر فلزی جامد است. بنابراین آنها را الکترولیت های ضعیف می دانند. علاوه بر این، هیچ فلزی نمی تواند در آب حل شود. بازها از طریق یک واکنش خاص به دست می آیند. در طی این واکنش، نمک فلز با دوز کمی از قلیایی ترکیب می شود. قوانین مستلزم این هستند که کل فرآیند با دقت، با دقت و نسبتاً آهسته انجام شود.

هنگامی که مواد آمفوتریک با اکسیدهای اسیدی یا خود اسیدها ترکیب می شوند، اولی یک واکنش مشخصه برای بازها ایجاد می کند. اگر چنین بازهایی با بازها ترکیب شوند، خواص اسیدها ظاهر می شود. گرم شدن شدید هیدروکسیدهای آمفوتریک منجر به تجزیه آنها می شود. در نتیجه تجزیه، آب و اکسید آمفوتریک مربوطه تشکیل می شود. همانطور که از مثال های داده شده مشاهده می شود، خواص کاملاً گسترده است و نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق دارد که می تواند در طی واکنش های شیمیایی انجام شود.

خواص شیمیایی فلزات آمفوتریک را می توان با خواص فلزات معمولی برای ترسیم موازی ها یا مشاهده تفاوت ها مقایسه کرد. همه فلزات پتانسیل یونیزاسیون نسبتاً کمی دارند، به همین دلیل آنها به عنوان عوامل کاهنده در واکنش های شیمیایی عمل می کنند. همچنین شایان ذکر است که الکترونگاتیوی غیر فلزات بیشتر از فلزات است.

فلزات آمفوتریک هم خاصیت کاهنده و هم اکسید کننده دارند. اما در عین حال، فلزات آمفوتریک دارای ترکیباتی هستند که با حالت اکسیداسیون منفی مشخص می شوند. همه فلزات توانایی تشکیل هیدروکسیدها و اکسیدهای اساسی را دارند. بسته به افزایش شماره سریال در رتبه بندی دوره ای، کاهش پایه فلز مشاهده شد. همچنین باید توجه داشت که فلزات در اکثر موارد فقط توسط اسیدهای خاصی اکسید می شوند. بنابراین، فلزات با اسید نیتریک واکنش متفاوتی دارند.

نافلزات آمفوتریک که مواد ساده ای هستند، از نظر تظاهرات فیزیکی و شیمیایی تفاوت آشکاری در ساختار و خصوصیات فردی خود دارند. نوع برخی از این مواد به راحتی قابل تشخیص است. به عنوان مثال، مس یک فلز آمفوتریک ساده است، در حالی که برم به عنوان یک غیر فلز طبقه بندی می شود.

برای اینکه در تعیین تنوع مواد ساده دچار اشتباه نشوید، لازم است تمام علائمی که فلزات را از غیرفلزها متمایز می کند به وضوح شناخته شود. تفاوت اصلی بین فلزات و غیر فلزات در توانایی اولی برای اهدای الکترون واقع در بخش انرژی خارجی است. برعکس، نافلزات الکترون ها را به منطقه ذخیره انرژی خارجی جذب می کنند. همه فلزات دارای خاصیت انتقال درخشندگی پرانرژی هستند که باعث می شود رسانای خوبی برای انرژی حرارتی و الکتریکی باشند، در حالی که از غیر فلزات نمی توان به عنوان رسانای برق و گرما استفاده کرد.

ترکیبات آمفوتریک

شیمی همیشه وحدت اضداد است.

به جدول تناوبی نگاه کنید.

برخی از عناصر (تقریبا تمام فلزات دارای حالت اکسیداسیون +1 و +2) تشکیل می شوند پایه ایاکسیدها و هیدروکسیدها به عنوان مثال، پتاسیم اکسید K 2 O و هیدروکسید KOH را تشکیل می دهد. آنها خواص اساسی مانند برهمکنش با اسیدها را نشان می دهند.

K2O + HCl → KCl + H2O

برخی از عناصر (بیشتر نافلزات و فلزات با حالت های اکسیداسیون +5، +6، +7) تشکیل می شوند اسیدیاکسیدها و هیدروکسیدها هیدروکسیدهای اسیدی اسیدهای حاوی اکسیژن هستند، آنها را هیدروکسید می نامند زیرا در ساختار خود یک گروه هیدروکسیل دارند، به عنوان مثال، گوگرد اکسید اسید SO 3 و هیدروکسید اسید H 2 SO 4 (اسید سولفوریک) را تشکیل می دهد.

چنین ترکیباتی خواص اسیدی از خود نشان می دهند، به عنوان مثال با بازها واکنش می دهند:

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

و عناصری وجود دارند که اکسیدها و هیدروکسیدهایی را تشکیل می دهند که هم خاصیت اسیدی و هم خاصیت بازی را نشان می دهند. این پدیده نامیده می شود آمفوتریک . این اکسیدها و هیدروکسیدها هستند که توجه ما را در این مقاله متمرکز خواهند کرد. تمام اکسیدها و هیدروکسیدهای آمفوتریک جامدات نامحلول در آب هستند.

اول، چگونه می توانیم تشخیص دهیم که یک اکسید یا هیدروکسید آمفوتر است؟ یک قانون وجود دارد، کمی دلخواه، اما هنوز هم می توانید از آن استفاده کنید:

هیدروکسیدها و اکسیدهای آمفوتریک توسط فلزات در حالت اکسیداسیون +3 و +4 تشکیل می شوند.، مثلا (ال 2 O 3 , ال(اوه) 3 , Fe 2 O 3 , Fe(اوه) 3)

و چهار استثنا:فلزاتروی , بودن , سرب , Sn اکسیدها و هیدروکسیدهای زیر را تشکیل می دهند:ZnO , روی ( اوه ) 2 , BeO , بودن ( اوه ) 2 , PbO , سرب ( اوه ) 2 , SnO , Sn ( اوه ) 2 ، که در آن حالت اکسیداسیون +2 را نشان می دهند، اما با وجود این، این ترکیبات از خود نشان می دهند خواص آمفوتریک .

رایج ترین اکسیدهای آمفوتریک (و هیدروکسیدهای مربوط به آنها): 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.

به خاطر سپردن خواص ترکیبات آمفوتریک دشوار نیست: آنها با آنها تعامل دارند اسیدها و قلیاها.

• هنگام تعامل با اسیدها، همه چیز ساده است؛ در این واکنش ها، ترکیبات آمفوتریک مانند ترکیبات اساسی رفتار می کنند:

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

هیدروکسیدها به همین ترتیب واکنش نشان می دهند:

Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O

Pb(OH) 2 + 2HCl → PbCl 2 + 2H 2 O

• تعامل با قلیاها کمی پیچیده تر است. در این واکنش‌ها، ترکیبات آمفوتریک مانند اسیدها عمل می‌کنند و محصولات واکنش بسته به شرایط می‌توانند متفاوت باشند.

یا واکنش در محلول رخ می دهد یا مواد واکنش دهنده به صورت جامد گرفته شده و ذوب می شوند.

برهمکنش ترکیبات اساسی با ترکیبات آمفوتریک در طول همجوشی.

بیایید به مثال هیدروکسید روی نگاه کنیم. همانطور که قبلا ذکر شد، ترکیبات آمفوتریک با ترکیبات اساسی برهمکنش می کنند و مانند اسیدها رفتار می کنند. بنابراین بیایید روی هیدروکسید روی (OH) 2 را به عنوان اسید بنویسیم. اسید در جلو هیدروژن دارد، بیایید آن را بیرون بیاوریم: H 2 ZnO 2 . و واکنش قلیایی با هیدروکسید به گونه ای انجام می شود که گویی یک اسید است. "باقی مانده اسید" ZnO 2 2 دو ظرفیتی:

2K اوه(تلویزیون) + اچ 2 ZnO 2 (جامد) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + 2 اچ 2 O

ماده به دست آمده K 2 ZnO 2 را متازینکات پتاسیم (یا به سادگی زینکات پتاسیم) می نامند. این ماده نمک پتاسیم و "اسید روی" فرضی H 2 ZnO 2 است (کاملاً صحیح نیست که چنین ترکیباتی را نمک بنامیم ، اما برای راحتی خود ما آن را فراموش خواهیم کرد). فقط هیدروکسید روی را به این صورت بنویسید: H 2 ZnO 2 - خوب نیست. ما طبق معمول Zn (OH) 2 را می نویسیم، اما منظور ما (برای راحتی خود) این است که "اسید" است:

2KOH (جامد) + روی (OH) 2 (جامد) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

با هیدروکسیدها که دارای 2 گروه OH هستند، همه چیز مانند روی خواهد بود:

Be(OH) 2 (tv.) + 2NaOH (tv.) (t، همجوشی)→ 2H 2 O + Na 2 BeO 2 (سدیم متابریلات یا بریلات)

Pb(OH) 2 (sol.) + 2NaOH (sol.) (t، همجوشی) → 2H 2 O + Na 2 PbO 2 (سدیم متاپلومات، یا plumbate)

با هیدروکسیدهای آمفوتریک با سه گروه OH (Al (OH) 3، Cr (OH) 3، Fe (OH) 3) کمی متفاوت است.

بیایید به مثال هیدروکسید آلومینیوم نگاه کنیم: Al (OH) 3، آن را به شکل اسید بنویسید: H 3 AlO 3، اما آن را به این شکل رها نمی کنیم، بلکه آب را از آنجا خارج می کنیم:

H 3 AlO 3 – H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.

این "اسید" (HAlO 2) است که ما با آن کار می کنیم:

HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (متاآلومینات پتاسیم یا به سادگی آلومینات)

اما هیدروکسید آلومینیوم را نمی توان مانند این HAlO 2 نوشت، ما آن را طبق معمول می نویسیم، اما در آنجا به معنای "اسید" است:

Al(OH) 3 (حلول) + KOH (حلول) (t، همجوشی) → 2H 2 O + KAlO 2 (متاآلومینات پتاسیم)

همین امر در مورد هیدروکسید کروم نیز صدق می کند:

Cr(OH) 3 → H 3 CrO 3 → HCrO 2

Cr(OH) 3 (tv.) + KOH (tv.) (t، همجوشی)→ 2H2O + KCrO2 (متاکرومات پتاسیم،

اما نه کرومات، کرومات ها نمک های اسید کرومیک هستند).

در مورد هیدروکسیدهای حاوی چهار گروه OH یکسان است: هیدروژن را به جلو حرکت می دهیم و آب را حذف می کنیم:

Sn(OH) 4 → H 4 SnO 4 → H 2 SnO 3

Pb(OH) 4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3

باید به خاطر داشت که سرب و قلع هر کدام دو هیدروکسید آمفوتریک تشکیل می دهند: با حالت اکسیداسیون 2+ (Sn (OH) 2، سرب (OH) 2)، و +4 (Sn (OH) 4، سرب (OH) 4. ).

و این هیدروکسیدها "نمک"های مختلفی را تشکیل می دهند:

حالت اکسیداسیون
فرمول هیدروکسید	Sn(OH)2	Pb(OH)2	Sn(OH)4	Pb(OH)4
فرمول هیدروکسید به عنوان اسید	H2SnO2	H2PbO2	H2SnO3	H2PbO3
نمک (پتاسیم)	K2SnO2	K2PbO2	K2SNO3	K2PbO3
نام نمک			metastannAT	metablumbAT

همان اصولی که در نام نمک های معمولی وجود دارد، عنصر در بالاترین حالت اکسیداسیون پسوند AT است، در حد متوسط ​​- IT.

چنین "نمک ها" (متاکرومات ها، متاآلومینات ها، متابریلات ها، متازینکات ها و غیره) نه تنها در نتیجه برهم کنش قلیاها و هیدروکسیدهای آمفوتریک به دست می آیند. این ترکیبات همیشه زمانی تشکیل می شوند که یک «جهان» شدیداً پایه و یک جهان آمفوتریک (در حین همجوشی) با هم در تماس باشند. یعنی همانند هیدروکسیدهای آمفوتریک، اکسیدهای آمفوتریک و نمک های فلزی که اکسیدهای آمفوتریک (نمک اسیدهای ضعیف) را تشکیل می دهند با قلیاها واکنش می دهند. و به جای یک قلیایی، می توانید یک اکسید بازی قوی و یک نمک از فلز که قلیایی را تشکیل می دهد (نمک یک اسید ضعیف) بگیرید.

فعل و انفعالات:

به یاد داشته باشید، واکنش های زیر در طول همجوشی رخ می دهد.

اکسید آمفوتریک با اکسید بازی قوی:

ZnO (جامد) + K 2 O (جامد) (t، همجوشی) → K2 ZnO2 (متازینکات پتاسیم یا به سادگی روی پتاسیم)

اکسید آمفوتریک با قلیایی:

ZnO (جامد) + 2KOH (جامد) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

اکسید آمفوتریک با نمک اسید ضعیف و فلزی که قلیایی را تشکیل می دهد:

ZnO (نمونه) + K2 CO 3 (نحله) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + CO 2

هیدروکسید آمفوتریک با اکسید بازی قوی:

Zn(OH) 2 (جامد) + K 2 O (جامد) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

هیدروکسید آمفوتریک با قلیایی:

روی (OH) 2 (جامد) + 2KOH (جامد) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

هیدروکسید آمفوتریک با نمک اسید ضعیف و فلزی که قلیایی را تشکیل می دهد:

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

نمک های یک اسید ضعیف و یک فلز تشکیل دهنده یک ترکیب آمفوتریک با اکسید بازی قوی:

ZnCO 3 (جامد) + K 2 O (جامد) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + CO 2

نمک های اسید ضعیف و فلزی که با یک ماده قلیایی ترکیب آمفوتری ایجاد می کند:

ZnCO 3 (جامد) + 2KOH (جامد) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

نمک های اسید ضعیف و فلز تشکیل دهنده ترکیب آمفوتریک با نمک اسید ضعیف و فلز تشکیل دهنده قلیایی:

ZnCO 3 (tv.) + K 2 CO 3 (tv.) (t، همجوشی) → K 2 ZnO 2 + 2CO 2

در زیر اطلاعاتی در مورد نمک های هیدروکسیدهای آمفوتریک آمده است؛ رایج ترین آنها در آزمون یکپارچه دولتی با رنگ قرمز مشخص شده اند.

	هیدروکسید	هیدروکسید به عنوان اسید	باقی مانده اسید		نام نمک
BeO	Be(OH) 2	اچ 2 BeO 2	BeO 2 2-	ک 2 BeO 2	متابریلات (بریلات)
ZnO	روی (OH) 2	اچ 2 ZnO 2	ZnO 2 2-	ک 2 ZnO 2	متازینکات (زینکات)
ال 2 O 3	Al(OH) 3	HAlO 2	الو 2 —	KAlO 2	متا آلومینات (آلومینات)
Fe2O3	Fe(OH) 3	HFeO2	FeO2 -	KFeO2	متافرات (اما نه فرات)
	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	متاکرومات (اما نه کرومات)

برهمکنش ترکیبات آمفوتریک با محلول های قلیایی (در اینجا فقط قلیایی).

در آزمون یکپارچه ایالت به این "انحلال هیدروکسید آلومینیوم (روی، بریلیم و غیره) با قلیایی گفته می شود. این به دلیل توانایی فلزات در ترکیب هیدروکسیدهای آمفوتریک در حضور بیش از حد یون های هیدروکسید (در یک محیط قلیایی) برای اتصال این یون ها به خود است. یک ذره با یک فلز (آلومینیوم، بریلیم و غیره) در مرکز تشکیل می شود که توسط یون های هیدروکسید احاطه شده است. این ذره در اثر یون های هیدروکسید دارای بار منفی (آنیون) می شود و این یون هیدروکسوآلومینات، هیدروکسی زینکات، هیدروکسوبریلات و غیره نامیده می شود. علاوه بر این، فرآیند می تواند به روش های مختلفی پیش رود؛ فلز را می توان با تعداد متفاوتی از یون های هیدروکسید احاطه کرد.

ما دو مورد را در نظر خواهیم گرفت: زمانی که فلز احاطه شده است چهار یون هیدروکسید، و زمانی که آن را احاطه کرده است شش یون هیدروکسید.

اجازه دهید معادله یونی مختصر این فرآیندها را بنویسیم:

Al(OH) 3 + OH — → Al(OH) 4 —

یون حاصل را یون تتراهیدروکسوآلومینات می نامند. پیشوند "tetra-" اضافه شده است زیرا چهار یون هیدروکسید وجود دارد. یون تتراهیدروکسی آلومینات دارای بار است - از آنجایی که آلومینیوم دارای بار 3+ است و چهار یون هیدروکسید دارای بار 4- هستند که مجموع آنها - است.

Al(OH) 3 + 3OH - → Al(OH) 6 3-

یون تشکیل شده در این واکنش یون هگزا هیدروکسوآلومینات نامیده می شود. پیشوند "هگزو-" اضافه شده است زیرا شش یون هیدروکسید وجود دارد.

لازم است یک پیشوند اضافه کنید که تعداد یون های هیدروکسید را نشان می دهد. زیرا اگر به سادگی بنویسید «هیدروکسی لومینات»، مشخص نیست که منظورتان کدام یون است: Al (OH) 4 - یا Al (OH) 6 3-.

هنگامی که یک قلیایی با یک هیدروکسید آمفوتریک واکنش می دهد، نمکی در محلول تشکیل می شود. که کاتیون آن یک کاتیون قلیایی و آنیون یک یون پیچیده است که قبلاً در مورد تشکیل آن صحبت کردیم. آنیون است براکت های مربع.

Al(OH)3 + KOH → K (تترا هیدروکسوآلومینات پتاسیم)

Al (OH) 3 + 3KOH → K 3 (هگزا هیدروکسوآلومینات پتاسیم)

چه نوع نمکی (هگزا یا تترا) به عنوان محصول می نویسید مهم نیست. حتی در پاسخ های آزمون یکپارچه دولت نوشته شده است: "... K 3 (تشکیل K مجاز است." نکته اصلی این است که فراموش نکنید که همه شاخص ها به درستی وارد شده اند. هزینه ها را پیگیری کنید و نگه دارید در نظر داشته باشید که مجموع آنها باید برابر با صفر باشد.

علاوه بر هیدروکسیدهای آمفوتریک، اکسیدهای آمفوتریک با قلیاها واکنش می دهند. محصول همان خواهد بود. فقط در صورتی که واکنش را اینگونه بنویسید:

Al 2 O 3 + NaOH → Na

Al 2 O 3 + NaOH → Na 3

اما این واکنش ها برای شما یکسان نخواهد بود. شما باید آب را به سمت چپ اضافه کنید، زیرا فعل و انفعال در محلول رخ می دهد، آب کافی در آنجا وجود دارد و همه چیز یکسان می شود:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na

Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

علاوه بر اکسیدها و هیدروکسیدهای آمفوتریک، برخی از فلزات به ویژه فعال که ترکیبات آمفوتریک را تشکیل می دهند با محلول های قلیایی برهم کنش می کنند. یعنی این: آلومینیوم، روی و بریلیم. برای یکسان کردن، آب نیز در سمت چپ مورد نیاز است. و علاوه بر این، تفاوت اصلی بین این فرآیندها آزاد شدن هیدروژن است:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2

2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2

جدول زیر متداول‌ترین نمونه‌های خواص ترکیبات آمفوتریک را در آزمون یکپارچه نشان می‌دهد:

ماده آمفوتریک		نام نمک
Al2O3 Al(OH) 3		سدیم تترا هیدروکسی آلومینات	Al(OH) 3 + NaOH → Na ال 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
	Na 3	هگزا هیدروکسی لومینات سدیم	Al(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 ال 2 O 3 + 6 NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3 ساعت 2
Zn(OH)2	K2	سدیم تتراهیدروکسوزینکات	روی (OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 روی + 2 NaOH + 2H 2 O → Na 2 +H 2
	K 4	هگزا هیدروکسوزینکات سدیم	روی (OH) 2 + 4NaOH → Na 4 ZnO + 4NaOH + H 2 O → Na 4 روی + 4 NaOH + 2H 2 O → Na 4 +H 2
Be(OH)2	لی 2	لیتیوم تتراهیدروکسوبریلات	Be(OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → Li 2 Be + 2LiOH + 2H 2 O → Li 2 +H 2
	لی 4	لیتیوم هگزا هیدروکسوبریلات	Be(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		سدیم تترا هیدروکسوکرومات	Cr(OH) 3 + NaOH → Na Cr 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	هگزا هیدروکسوکرومات سدیم	Cr(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Cr 2 O 3 + 6 NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
Fe2O3 Fe(OH) 3		سدیم تتراهیدروکسوفرات	Fe(OH) 3 + NaOH → Na Fe 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	هگزا هیدروکسوفرات سدیم	Fe(OH) 3 + 3 NaOH → Na 3 Fe 2 O 3 + 6 NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

نمک های به دست آمده در این فعل و انفعالات با اسیدها واکنش داده و دو نمک دیگر (نمک های یک اسید معین و دو فلز) را تشکیل می دهند:

2Na 3 + 6 ساعت 2 بنابراین 4 → 3Na 2 بنابراین 4 +ال 2 (بنابراین 4 ) 3 +12 ساعت 2 O

همین! هیچ چیز پیچیده ای نیست. نکته اصلی این است که اشتباه نگیرید، به یاد داشته باشید که در طی همجوشی چه چیزی تشکیل می شود و چه چیزی در محلول است. خیلی اوقات، تکالیفی در این مورد پیش می آید بقطعات.