Tę lekcję poświęcimy badaniu amfoterycznych tlenków i wodorotlenków. Tutaj porozmawiamy o substancjach, które mają właściwości amfoteryczne (podwójne) i charakterystyce reakcji chemicznych, które z nimi zachodzą. Ale najpierw powtórzmy, z czym reagują tlenki kwasowe i zasadowe. Następnie rozważymy przykłady amfoterycznych tlenków i wodorotlenków.

Temat: Wprowadzenie

Lekcja: Amfoteryczne tlenki i wodorotlenki

Ryż. 1. Substancje wykazujące właściwości amfoteryczne

Tlenki zasadowe reagują z tlenkami kwasowymi, a tlenki kwasowe z zasadami. Są jednak substancje, których tlenki i wodorotlenki, w zależności od warunków, będą reagować zarówno z kwasami, jak i zasadami. Takie właściwości nazywane są amfoteryczny.

Substancje o właściwościach amfoterycznych przedstawiono na ryc. 1. Są to związki utworzone przez beryl, cynk, chrom, arsen, glin, german, ołów, mangan, żelazo, cynę.

Przykłady ich tlenków amfoterycznych podano w tabeli 1.

Rozważmy amfoteryczne właściwości tlenków cynku i glinu. Na przykładzie ich oddziaływania z tlenkami zasadowymi i kwasowymi, z kwasami i zasadami.

ZnO + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 (cynian sodu). Tlenek cynku zachowuje się jak kwas.

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

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

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O

Tlenek glinu zachowuje się podobnie do tlenku cynku:

Interakcja z zasadowymi tlenkami i zasadami:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 (metaglinian sodu). Tlenek glinu zachowuje się jak kwas.

Al 2 O 3 + 2 NaOH → 2 NaAlO 2 + H 2 O

Interakcja z tlenkami kwasowymi i kwasami. Wykazuje właściwości tlenku zasadowego.

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

Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

Rozważane reakcje zachodzą po podgrzaniu, podczas stapiania. Jeśli weźmiemy roztwory substancji, reakcje będą przebiegać nieco inaczej.

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

W wyniku tych reakcji otrzymuje się sole złożone.

Ryż. 2. Minerały tlenku glinu

Tlenek glinu.

Tlenek glinu jest substancją niezwykle powszechną na Ziemi. Stanowi podstawę gliny, boksytu, korundu i innych minerałów. Ryc.2.

W wyniku oddziaływania tych substancji z kwasem siarkowym otrzymuje się siarczan cynku lub siarczan glinu.

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

Podczas stapiania zachodzą reakcje wodorotlenków cynku i glinu z tlenkiem sodu, ponieważ wodorotlenki te są stałe i nie wchodzą w skład roztworów.

Sól Zn(OH) 2 + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 + H 2 O nazywana jest cynkanem sodu.

Sól 2Al(OH) 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 O nazywana jest metaglinianem sodu.

Ryż. 3. Wodorotlenek glinu

Reakcje zasad amfoterycznych z zasadami charakteryzują się ich właściwościami kwasowymi. Reakcje te można prowadzić zarówno poprzez stapianie ciał stałych, jak i w roztworach. Ale spowoduje to różne substancje, tj. Produkty reakcji zależą od warunków reakcji: w stopie lub w roztworze.

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

Al(OH)3 + NaOH ciało stałe. NaAlO2 + 2H2O

Roztwór Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 Al(OH) 3 + roztwór NaOH → Tetrahydroksoglinian sodu Na Al(OH) 3 + roztwór 3NaOH → Heksahydroksoglinian sodu Na 3.

To, czy okaże się, że jest to tetrahydroksoglinian sodu, czy heksahydroksoglinian sodu, zależy od tego, ile alkaliów wzięliśmy. W ostatniej reakcji pobiera się dużo alkaliów i powstaje heksahydroksoglinian sodu.

Pierwiastki tworzące związki amfoteryczne mogą same wykazywać właściwości amfoteryczne.

Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2 (tetrahydroksozinian sodu)

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 ((tetrahydroksoglinian sodu)

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

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

Przypomnijmy, że wodorotlenki amfoteryczne są nierozpuszczalnymi zasadami. A po podgrzaniu rozkładają się, tworząc tlenek i wodę.

Rozkład zasad amfoterycznych podczas ogrzewania.

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

Zn(OH) 2 ZnO + H 2 O

Podsumowanie lekcji.

Poznałeś właściwości amfoterycznych tlenków i wodorotlenków. Substancje te mają właściwości amfoteryczne (podwójne). Zachodzące z nimi reakcje chemiczne mają swoją własną charakterystykę. Przyjrzałeś się przykładom amfoterycznych tlenków i wodorotlenków .

1. Rudzitis G.E. Chemia nieorganiczna i organiczna. klasa 8: podręcznik dla placówek kształcenia ogólnego: poziom podstawowy / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman.M.: Oświecenie. 2011 176 s.: il.

2. Popel P.P. Chemia: klasa 8: podręcznik dla szkół ogólnokształcących / P.P. Popel, L.S. Krivlya. -K.: IC „Akademia”, 2008.-240 s.: il.

3. Gabrielyan O.S. Chemia. 9 klasa. Podręcznik. Wydawca: Drop: 2001. 224s.

1. nr 6,10 (s. 130) Rudzitis G.E. Chemia nieorganiczna i organiczna. Klasa 9: podręcznik dla placówek kształcenia ogólnego: poziom podstawowy / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman.M.: Oświecenie. 2008, 170 s.: il.

2. Napisz wzór na heksahydroksoglinian sodu. Jak otrzymuje się tę substancję?

3. Do roztworu siarczanu glinu stopniowo dodawano roztwór wodorotlenku sodu, aż do uzyskania nadmiaru. Co zaobserwowałeś? Napisz równania reakcji.

DEFINICJA

Związki amfoteryczne– związki, które w zależności od warunków reakcji mogą wykazywać zarówno właściwości kwasów, jak i zasad, tj. może zarówno oddać, jak i przyjąć proton (H+).

Do amfoterycznych związków nieorganicznych zaliczamy tlenki i wodorotlenki metali - Al, Zn, Be, Cr (na stopniu utlenienia +3) i Ti (na stopniu utlenienia +4). Amfoterycznymi związkami organicznymi są aminokwasy – NH 2 –CH(R)-COOH.

Wytwarzanie związków amfoterycznych

Tlenki amfoteryczne powstają w wyniku reakcji spalania odpowiedniego metalu w tlenie, na przykład:

2Al + 3/2O2 = Al2O3

Wodorotlenki amfoteryczne otrzymuje się w reakcji wymiany pomiędzy zasadą a solą zawierającą metal „amfoteryczny”:

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

Jeżeli zasada występuje w nadmiarze, istnieje możliwość otrzymania związku złożonego:

Nadmiar ZnSO4 + 4NaOH = Na2 + Na2SO4

Organiczne związki amfoteryczne – aminokwasy otrzymuje się poprzez zastąpienie halogenu grupą aminową w halogenowo podstawionych kwasach karboksylowych. Ogólnie równanie reakcji będzie wyglądać następująco:

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

Chemiczne związki amfoteryczne

Główną właściwością chemiczną związków amfoterycznych jest ich zdolność do reagowania z kwasami i zasadami:

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= Na2

NH2 –CH2-COOH + HCl = Cl

Specyficzne właściwości amfoterycznych związków organicznych

Kiedy aminokwasy rozpuszczają się w wodzie, grupa aminowa i grupa karboksylowa reagują ze sobą, tworząc związki zwane solami wewnętrznymi:

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

Wewnętrzna cząsteczka soli nazywana jest jonem dwubiegunowym.

Dwie cząsteczki aminokwasów mogą ze sobą oddziaływać. W tym przypadku cząsteczka wody zostaje rozdzielona i powstaje produkt, w którym fragmenty cząsteczki są połączone ze sobą wiązaniem peptydowym (-CO-NH-). Na przykład:

Aminokwasy mają także wszystkie właściwości chemiczne kwasów karboksylowych (przez grupę karboksylową) i amin (przez grupę aminową).

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Ćwiczenia	Przeprowadź szereg przekształceń: a) Al → Al(OH) 3 → AlCl 3 → Na; b) Al → Al 2 O 3 → Na → Al(OH) 3 → Al 2 O 3 → Al
Rozwiązanie	a) 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O AlCl3 + 4NaOH ex = Na + 3NaCl b) 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

PRZYKŁAD 2

Ćwiczenia	Oblicz masę soli, którą można otrzymać w reakcji 150 g 5% roztworu kwasu aminooctowego z wymaganą ilością wodorotlenku sodu. Ile gramów 12% roztworu alkalicznego będzie do tego potrzebne?
Rozwiązanie	Zapiszmy równanie reakcji: NH 2 –CH 2 -COOH + NaOH = NH 2 –CH 2 -COONa + H 2 O Obliczmy masę kwasu, który przereagował: m(NH 2 –CH 2 -COOH) = ώ k - ty × m p - pa m(NH2 –CH2-COOH) = 0,05 × 150 = 7,5 g

Następujące tlenki pierwiastków są amfoteryczne główny podgrupy: BeO, A1 2 O 3, Ga 2 O 3, GeO 2, SnO, SnO 2, PbO, Sb 2 O 3, PoO 2. Wodorotlenki amfoteryczne to następujące wodorotlenki pierwiastków główny podgrupy: 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 , PbO2nH2O.

Zasadowy charakter tlenków i wodorotlenków pierwiastków tej samej podgrupy wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej pierwiastka (przy porównaniu tlenków i wodorotlenków pierwiastków na tym samym stopniu utlenienia). Na przykład N 2 O 3, P 2 O 3, As 2 O 3 to tlenki kwasowe, Sb 2 O 3 to tlenek amfoteryczny, Bi 2 O 3 to tlenek zasadowy.

Rozważmy właściwości amfoteryczne wodorotlenków na przykładzie związków berylu i glinu.

Wodorotlenek glinu wykazuje właściwości amfoteryczne, reaguje zarówno z zasadami, jak i kwasami, tworząc dwie serie soli:

1) w którym pierwiastek A1 ma postać kationu;

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

W tej reakcji A1(OH) 3 działa jak zasada, tworząc sól, w której glin jest kationem A1 3+;

2) w którym pierwiastek A1 jest częścią anionu (gliniany).

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

W tej reakcji A1(OH) 3 działa jak kwas, tworząc sól, w której glin jest częścią anionu AlO 2.

Wzory rozpuszczonych glinianów zapisano w sposób uproszczony, oznaczając produkt powstający podczas odwadniania soli.

W literaturze chemicznej można znaleźć różne wzory związków powstających po rozpuszczeniu wodorotlenku glinu w alkaliach: NaA1O 2 (metaglinian sodu), tetrahydroksyglinian sodu. Wzory te nie są ze sobą sprzeczne, gdyż ich różnica związana jest z różnym stopniem uwodnienia tych związków: NaA1O 2 · 2H 2 O to odmienna notacja Na. Kiedy A1(OH) 3 rozpuszcza się w nadmiarze zasady, powstaje tetrahydroksyglinian sodu:

A1(OH)3 + NaOH = Na.

Podczas spiekania odczynników powstaje metaglinian sodu:

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

Można zatem powiedzieć, że w roztworach wodnych występują jednocześnie jony takie jak [A1(OH) 4 ] - lub [A1(OH) 4 (H 2 O) 2 ] - (dla przypadku, gdy równanie reakcji sporządza się biorąc uwzględnić powłokę hydratacyjną), a oznaczenie A1O 2 jest uproszczone.

Ze względu na zdolność do reagowania z zasadami wodorotlenek glinu z reguły nie jest otrzymywany przez działanie alkaliów na roztwory soli glinu, ale przy użyciu roztworu amoniaku:

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

Wśród wodorotlenków pierwiastków drugiego okresu wodorotlenek berylu wykazuje właściwości amfoteryczne (sam beryl wykazuje diagonalne podobieństwo do aluminium).

Z kwasami:

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

Z powodów:

Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 (tetrahydroksoberylan sodu).

W uproszczonej formie (jeśli wyobrazimy sobie Be(OH) 2 jako kwas H 2 BeO 2)

Be(OH) 2 + 2NaOH (gorący stężony) = Na 2 BeO 2 + 2H 2 O.

berylan Na

Wodorotlenki pierwiastków podgrup bocznych, odpowiadające wyższym stopniom utlenienia, mają najczęściej właściwości kwasowe: na przykład Mn 2 O 7 - HMnO 4; CrO 3 – H 2 CrO 4. Niższe tlenki i wodorotlenki charakteryzują się przewagą właściwości zasadowych: CrO – Cr(OH) 2; МnО – Mn(OH) 2; FeO – Fe(OH) 2. Związki pośrednie odpowiadające stopniom utlenienia +3 i +4 często wykazują właściwości amfoteryczne: Cr 2 O 3 – Cr(OH) 3; Fe 2 О 3 – Fe(OH) 3. Zilustrujmy ten wzór na przykładzie związków chromu (tabela 9).

Tabela 9 – Zależność charakteru tlenków i odpowiadających im wodorotlenków od stopnia utlenienia pierwiastka

Interakcja z kwasami prowadzi do powstania soli, w której pierwiastek chromu występuje w postaci kationu:

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

Siarczan Cr(III).

Interakcja z zasadami prowadzi do powstania soli, w Który pierwiastek chromu jest częścią anionu:

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

Na heksahydroksochromian (III)

Tlenek i wodorotlenek cynku ZnO, Zn(OH) 2 są typowo związkami amfoterycznymi, Zn(OH) 2 łatwo rozpuszcza się w roztworach kwasów i zasad.

Interakcja z kwasami prowadzi do powstania soli, w której pierwiastek cynk występuje w postaci kationu:

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

Oddziaływanie z zasadami prowadzi do powstania soli, w której pierwiastek cynk jest częścią anionu. Podczas interakcji z alkaliami w rozwiązaniach powstają tetrahydroksycyniany, podczas fuzji– cynkany:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2.

Lub podczas łączenia:

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

Wodorotlenek cynku wytwarza się podobnie jak wodorotlenek glinu.

Metale amfoteryczne reprezentowane są przez pierwiastki nieskomplikowane, które są swego rodzaju analogiem grupy składników metalicznych. Podobieństwo można dostrzec w szeregu właściwości fizycznych i chemicznych. Co więcej, nie wykazano, że same substancje wykazują właściwości amfoteryczne, podczas gdy różne związki są w stanie je wykazywać.

Na przykład możemy rozważyć wodorotlenki z tlenkami. Mają one wyraźnie podwójną naturę chemiczną. Wyraża się to tym, że w zależności od warunków wymienione związki mogą mieć właściwości albo zasad, albo kwasów. Pojęcie amfoteryczności pojawiło się dość dawno temu, jest znane nauce od 1814 roku. Termin „amfoteryczność” wyrażał zdolność substancji chemicznej do zachowywania się w określony sposób podczas przeprowadzania reakcji kwasowej (głównej). Uzyskane właściwości zależą od rodzaju obecnych odczynników, rodzaju rozpuszczalnika i warunków, w których prowadzona jest reakcja.

Co to są metale amfoteryczne?

Lista metali amfoterycznych obejmuje wiele pozycji. Niektóre z nich można śmiało nazwać amfoterycznymi, niektóre - prawdopodobnie inne - warunkowo. Jeśli rozważymy problem na dużą skalę, to dla zwięzłości możemy po prostu podać numery seryjne wyżej wymienionych metali. Te liczby to: 4,13, od 22 do 32, od 40 do 51, od 72 do 84, od 104 do 109. Ale są metale, które można nazwać podstawowymi. Należą do nich chrom, żelazo, aluminium i cynk. Grupę główną uzupełniają stront i beryl. Najpopularniejszym ze wszystkich obecnie wymienionych jest aluminium. Jego stopy są wykorzystywane od wielu stuleci w różnorodnych dziedzinach i zastosowaniach. Metal ma doskonałą odporność antykorozyjną i jest łatwy do odlewania i różnego rodzaju obróbki skrawaniem. Ponadto popularność aluminium uzupełniają takie zalety, jak wysoka przewodność cieplna i dobra przewodność elektryczna.

Aluminium jest metalem amfoterycznym, który wykazuje tendencję do wykazywania aktywności chemicznej. O trwałości tego metalu decyduje mocny film tlenkowy, a w normalnych warunkach środowiskowych, podczas reakcji chemicznych, aluminium pełni rolę pierwiastka redukującego. Taka substancja amfoteryczna może oddziaływać z tlenem w przypadku fragmentacji metalu na małe cząstki. Taka interakcja wymaga oddziaływania warunków wysokiej temperatury. Reakcji chemicznej w kontakcie z masą tlenu towarzyszy ogromne uwolnienie energii cieplnej. W temperaturach powyżej 200 stopni interakcja reakcji w połączeniu z substancją taką jak siarka tworzy siarczek glinu. Amfoteryczne aluminium nie jest w stanie bezpośrednio oddziaływać z wodorem, a gdy metal ten zostanie zmieszany z innymi składnikami metalowymi, powstają różne stopy zawierające związki międzymetaliczne.

Żelazo jest metalem amfoterycznym, będącym jedną z bocznych podgrup grupy 4 okresu w układzie pierwiastków typu chemicznego. Pierwiastek ten wyróżnia się jako najpowszechniejszy składnik grupy substancji metalicznych w składnikach skorupy ziemskiej. Żelazo zaliczane jest do substancji prostych, których charakterystycznymi właściwościami są plastyczność i srebrzystobiała barwa. Taki metal ma zdolność wywoływania wzmożonej reakcji chemicznej i szybko przechodzi w etap korozji pod wpływem wysokich temperatur. Żelazo umieszczone w czystym tlenie wypala się całkowicie, a po doprowadzeniu do stanu drobno rozproszonego może samozapalić się na świeżym powietrzu. Substancja metaliczna pod wpływem powietrza szybko utlenia się z powodu nadmiernej wilgoci, to znaczy rdzewieje. Podczas spalania w masie tlenu tworzy się rodzaj kamienia, który nazywa się tlenkiem żelaza.

Podstawowe właściwości metali amfoterycznych

Właściwości metali amfoterycznych to podstawowe pojęcie w amfoteryczności. Przyjrzyjmy się, czym one są. W stanie standardowym każdy metal jest ciałem stałym. Dlatego uważa się je za słabe elektrolity. Ponadto żaden metal nie może rozpuścić się w wodzie. Zasady otrzymuje się w drodze specjalnej reakcji. Podczas tej reakcji sól metalu łączy się z małą dawką zasady. Przepisy wymagają, aby cały proces przeprowadzić ostrożnie, ostrożnie i raczej powoli.

Gdy substancje amfoteryczne łączą się z tlenkami kwasowymi lub samymi kwasami, te pierwsze dają reakcję charakterystyczną dla zasad. Jeśli takie zasady połączy się z zasadami, pojawiają się właściwości kwasów. Silne ogrzewanie wodorotlenków amfoterycznych prowadzi do ich rozkładu. W wyniku rozkładu powstaje woda i odpowiedni tlenek amfoteryczny. Jak widać z podanych przykładów właściwości są dość obszerne i wymagają wnikliwej analizy, którą można przeprowadzić podczas reakcji chemicznych.

Właściwości chemiczne metali amfoterycznych można porównać z właściwościami zwykłych metali, aby narysować podobieństwa lub zobaczyć różnice. Wszystkie metale mają dość niski potencjał jonizacji, dzięki czemu działają jako środki redukujące w reakcjach chemicznych. Warto również zauważyć, że elektroujemność niemetali jest wyższa niż metali.

Metale amfoteryczne wykazują właściwości redukujące i utleniające. Ale jednocześnie metale amfoteryczne mają związki charakteryzujące się ujemnym stopniem utlenienia. Wszystkie metale mają zdolność tworzenia zasadowych wodorotlenków i tlenków. W zależności od wzrostu numeru seryjnego w rankingu okresowym zaobserwowano spadek zasadowości metalu. Należy również zauważyć, że metale w większości można utlenić tylko za pomocą niektórych kwasów. Zatem metale reagują inaczej z kwasem azotowym.

Amfoteryczne niemetale, które są substancjami prostymi, mają wyraźną różnicę w swojej budowie i indywidualnych cechach pod względem objawów fizycznych i chemicznych. Rodzaj niektórych z tych substancji można łatwo określić wizualnie. Na przykład miedź jest prostym metalem amfoterycznym, podczas gdy brom jest klasyfikowany jako niemetal.

Aby nie pomylić się przy określaniu różnorodności prostych substancji, należy wyraźnie znać wszystkie znaki odróżniające metale od niemetali. Główną różnicą między metalami i niemetalami jest zdolność tych pierwszych do oddawania elektronów znajdujących się w zewnętrznym sektorze energetycznym. Przeciwnie, niemetale przyciągają elektrony do zewnętrznej strefy magazynowania energii. Wszystkie metale mają właściwość przenoszenia blasku energetycznego, co czyni je dobrymi przewodnikami energii cieplnej i elektrycznej, natomiast niemetale nie mogą być stosowane jako przewodniki prądu i ciepła.

Związki amfoteryczne

Chemia jest zawsze jednością przeciwieństw.

Spójrz na układ okresowy.

Tworzą się niektóre pierwiastki (prawie wszystkie metale wykazujące stopnie utlenienia +1 i +2). podstawowy tlenki i wodorotlenki. Na przykład potas tworzy tlenek K2O i wodorotlenek KOH. Wykazują podstawowe właściwości, takie jak oddziaływanie z kwasami.

K2O + HCl → KCl + H2O

Tworzą się niektóre pierwiastki (większość niemetali i metali na stopniach utlenienia +5, +6, +7). kwaśny tlenki i wodorotlenki. Wodorotlenki kwasowe to kwasy zawierające tlen, nazywane są wodorotlenkami, ponieważ mają w swojej strukturze grupę hydroksylową, na przykład siarka tworzy tlenek kwasowy SO 3 i wodorotlenek kwasowy H 2 SO 4 (kwas siarkowy):

Związki takie wykazują właściwości kwasowe, np. reagują z zasadami:

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

Istnieją pierwiastki tworzące tlenki i wodorotlenki, które wykazują zarówno właściwości kwasowe, jak i zasadowe. Zjawisko to nazywa się amfoteryczny . To właśnie te tlenki i wodorotlenki skupią naszą uwagę w tym artykule. Wszystkie amfoteryczne tlenki i wodorotlenki są ciałami stałymi nierozpuszczalnymi w wodzie.

Po pierwsze, jak możemy określić, czy tlenek czy wodorotlenek jest amfoteryczny? Jest zasada, trochę dowolna, ale nadal możesz z niej skorzystać:

Amfoteryczne wodorotlenki i tlenki powstają w metalach na stopniach utlenienia +3 i +4, Na przykład (Glin 2 O 3 , Glin(OH) 3 , Fe 2 O 3 , Fe(OH) 3)

I cztery wyjątki:metaleZn , Być , Pb , sen tworzą następujące tlenki i wodorotlenki:ZnO , Zn ( OH ) 2 , BeO , Być ( OH ) 2 , PbO , Pb ( OH ) 2 , SnO , sen ( OH ) 2 , w którym wykazują stopień utlenienia +2, ale mimo to związki te wykazują właściwości amfoteryczne .

Najpopularniejsze tlenki amfoteryczne (i odpowiadające im wodorotlenki): 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.

Właściwości związków amfoterycznych nie są trudne do zapamiętania: oddziałują z nimi kwasy i zasady.

• Podczas interakcji z kwasami wszystko jest proste, w tych reakcjach związki amfoteryczne zachowują się jak podstawowe:

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

Wodorotlenki reagują w ten sam sposób:

Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O

Pb(OH) 2 + 2HCl → PbCl 2 + 2H 2 O

• Interakcja z alkaliami jest nieco bardziej skomplikowana. W reakcjach tych związki amfoteryczne zachowują się jak kwasy, a produkty reakcji mogą być różne, w zależności od warunków.

Albo reakcja zachodzi w roztworze, albo reagujące substancje są traktowane jako ciała stałe i topione.

Oddziaływanie związków zasadowych ze związkami amfoterycznymi podczas stapiania.

Spójrzmy na przykład wodorotlenku cynku. Jak wspomniano wcześniej, związki amfoteryczne oddziałują ze związkami zasadowymi i zachowują się jak kwasy. Zapiszmy więc wodorotlenek cynku Zn (OH) 2 jako kwas. Kwas ma z przodu wodór, usuńmy go: H 2 ZnO 2 . A reakcja zasady z wodorotlenkiem będzie przebiegać tak, jakby to był kwas. „Pozostałość kwasu” ZnO 2 2-dwuwartościowy:

2 tys OH(telewizja) + H 2 ZnO 2(stały) (t, topienie) → K 2 ZnO 2 + 2 H 2 O

Powstała substancja K 2 ZnO 2 nazywana jest metacynianem potasu (lub po prostu cynkianem potasu). Substancją tą jest sól potasowa i hipotetyczny „kwas cynkowy” H 2 ZnO 2 (nie do końca słuszne jest nazywanie takich związków solami, ale dla własnej wygody zapomnimy o tym). Wystarczy napisać wodorotlenek cynku w ten sposób: H 2 ZnO 2 - niedobrze. Piszemy jak zwykle Zn (OH) 2, ale mamy na myśli (dla własnej wygody), że jest to „kwas”:

2KOH (stały) + Zn (OH) 2(stały) (t, topienie) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

W przypadku wodorotlenków, które mają 2 grupy OH, wszystko będzie takie samo jak w przypadku cynku:

Be(OH) 2(tv.) + 2NaOH (tv.) (t, fuzja) → 2H 2 O + Na 2 BeO 2 (metaberylan sodu lub beryllan)

Pb(OH) 2 (sol.) + 2NaOH (sol.) (t, stopienie) → 2H 2 O + Na 2 PbO 2 (metalumbinian lub ołowian sodu)

Z wodorotlenkami amfoterycznymi z trzema grupami OH (Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Fe (OH) 3) jest trochę inaczej.

Spójrzmy na przykład wodorotlenku glinu: Al (OH) 3, zapiszmy go w postaci kwasu: H 3 AlO 3, ale nie zostawiamy go w tej formie, ale usuwamy stamtąd wodę:

H 3 AlO 3 – H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.

To właśnie z tym „kwasem” (HAlO 2) pracujemy:

HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (metaglinian potasu lub po prostu glinian)

Ale wodorotlenku glinu nie można zapisać w ten sposób HAlO 2, piszemy to jak zwykle, ale mamy tam na myśli „kwas”:

Al(OH) 3(rozpuszczalny) + KOH (rozpuszczalny) (t, topienie) → 2H 2 O + KAlO 2 (metaglinian potasu)

To samo dotyczy wodorotlenku chromu:

Cr(OH) 3 → H 3 CrO 3 → HCrO 2

Cr(OH) 3(tv.) + KOH (tv.) (t, synteza) → 2H 2 O + KCrO 2 (metachromian potasu,

ALE NIE CHROMAT, chromiany są solami kwasu chromowego).

Podobnie jest z wodorotlenkami zawierającymi cztery grupy OH: przesuwamy wodór do przodu i usuwamy wodę:

Sn(OH) 4 → H 4 SnO 4 → H 2 SnO 3

Pb(OH) 4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3

Należy pamiętać, że ołów i cyna tworzą dwa amfoteryczne wodorotlenki: o stopniu utlenienia +2 (Sn (OH) 2, Pb (OH) 2) i +4 (Sn (OH) 4, Pb (OH) 4 ).

A te wodorotlenki utworzą różne „sole”:

Stan utlenienia
Formuła wodorotlenkowa	Sn(OH)2	Pb(OH)2	Sn(OH)4	Pb(OH)4
Wzór wodorotlenku w postaci kwasu	H2SnO2	H2PbO2	H2SnO3	H2PbO3
Sól (potasowa)	K2SnO2	K2PbO2	K2SNO3	K2PbO3
Nazwa soli			metastannAT	metablumbAT

Na tej samej zasadzie, co w nazwach zwykłych „soli”, pierwiastkiem na najwyższym stopniu utlenienia jest przyrostek AT, w stopniu pośrednim - IT.

Takie „sole” (metachromiany, metagliniany, metaberylany, metacyniany itp.) powstają nie tylko w wyniku oddziaływania zasad i wodorotlenków amfoterycznych. Związki te powstają zawsze w wyniku zetknięcia się „świata” silnie zasadowego i amfoterycznego (podczas topnienia). Oznacza to, że w taki sam sposób, jak wodorotlenki amfoteryczne, tlenki amfoteryczne i sole metali tworzące tlenki amfoteryczne (sole słabych kwasów) będą reagować z zasadami. Zamiast zasady można wziąć mocny zasadowy tlenek i sól metalu tworzącego zasadę (sól słabego kwasu).

Interakcje:

Pamiętaj, że poniższe reakcje zachodzą podczas fuzji.

Tlenek amfoteryczny z mocnym tlenkiem zasadowym:

ZnO (stały) + K 2 O (stały) (t, stopienie) → K 2 ZnO 2 (metacynian potasu lub po prostu cynkian potasu)

Tlenek amfoteryczny z alkaliami:

ZnO (stały) + 2KOH (stały) (t, stopienie) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Tlenek amfoteryczny z solą słabego kwasu i metalu tworzącego zasadę:

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

Wodorotlenek amfoteryczny z mocnym tlenkiem zasadowym:

Zn(OH) 2 (stały) + K 2 O (stały) (t, stopienie) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Wodorotlenek amfoteryczny z alkaliami:

Zn (OH) 2 (stały) + 2KOH (stały) (t, topienie) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Wodorotlenek amfoteryczny z solą słabego kwasu i metalu tworzącego zasadę:

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

Sole słabego kwasu i metalu tworzące związek amfoteryczny z mocnym zasadowym tlenkiem:

ZnCO 3 (stały) + K 2 O (stały) (t, topienie) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Sole słabego kwasu i metalu tworzące związek amfoteryczny z zasadą:

ZnCO 3 (stały) + 2KOH (stały) (t, topienie) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Sole słabego kwasu i metalu tworzące związek amfoteryczny z solą słabego kwasu i metalu tworzącą zasadę:

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

Poniżej znajdują się informacje o solach wodorotlenków amfoterycznych, na czerwono zaznaczono te najczęściej spotykane w Unified State Examination.

	Wodorotlenek	Wodorotlenek jako kwas	Pozostałość kwasu		Nazwa soli
BeO	Być(OH) 2	H 2 BeO 2	BeO 2 2-	K 2 BeO 2	Metaberylan (beryllan)
ZnO	Zn(OH) 2	H 2 ZnO 2	ZnO 2 2-	K 2 ZnO 2	Metacynian (cynk)
Glin 2 O 3	Al(OH) 3	Aureola 2	AlO 2 —	KAlO 2	Metaglinian (glinian)
Fe2O3	Fe(OH) 3	HFeO2	FeO2 -	KFeO2	Metażelazian (ALE NIE ŻELINIAN)
	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 (cynian)
PbO2	Pb(OH)4	H2PbO3	PbO 3 2-	K2PbO3	MetablumAT (plumbat)
Cr2O3	Cr(OH)3	HClO2	CrO2 -	KCrO2	Metachromat (ALE NIE CHROMAT)

Oddziaływanie związków amfoterycznych z roztworami ALKALI (tutaj tylko zasady).

W Unified State Examination nazywa się to „rozpuszczaniem wodorotlenku glinu (cynku, berylu itp.) w alkaliach”. Wynika to ze zdolności metali w składzie amfoterycznych wodorotlenków w obecności nadmiaru jonów wodorotlenkowych (w środowisku alkalicznym) do przyłączania tych jonów do siebie. Cząstka powstaje z metalu (aluminium, berylu itp.) w środku, który jest otoczony jonami wodorotlenkowymi. Cząstka ta zostaje naładowana ujemnie (anion) pod wpływem jonów wodorotlenkowych i jon ten będzie nazywany hydroksyglinianem, hydroksycynianem, hydroksyberylanem itp. Co więcej, proces ten może przebiegać na różne sposoby, metal może być otoczony różną liczbą jonów wodorotlenkowych.

Rozważymy dwa przypadki: gdy metal jest otoczony cztery jony wodorotlenkowe i kiedy jest otoczony sześć jonów wodorotlenkowych.

Zapiszmy skrócone równanie jonowe dla tych procesów:

Al(OH) 3 + OH — → Al(OH) 4 —

Powstały jon nazywany jest jonem tetrahydroksoglinianowym. Dodano przedrostek „tetra-”, ponieważ istnieją cztery jony wodorotlenkowe. Jon tetrahydroksyglinianowy ma ładunek -, ponieważ aluminium ma ładunek 3+, a cztery jony wodorotlenkowe mają ładunek 4-, suma wynosi -.

Al(OH) 3 + 3OH - → Al(OH) 6 3-

Jon powstający w tej reakcji nazywany jest jonem heksahydroksoglinianowym. Dodano przedrostek „hexo-”, ponieważ istnieje sześć jonów wodorotlenkowych.

Konieczne jest dodanie przedrostka wskazującego liczbę jonów wodorotlenkowych. Ponieważ jeśli napiszesz po prostu „hydroksyglinian”, nie jest jasne, który jon masz na myśli: Al (OH) 4 - czy Al (OH) 6 3-.

Kiedy zasada reaguje z amfoterycznym wodorotlenkiem, w roztworze tworzy się sól. Kationem jest kation alkaliczny, a anion jest jonem złożonym, o tworzeniu którego mówiliśmy wcześniej. Anion jest nawiasy kwadratowe.

Al(OH)3 + KOH → K (tetrahydroksoglinian potasu)

Al (OH) 3 + 3KOH → K 3 (heksahydroksoglinian potasu)

Jaki rodzaj soli (heksa- czy tetra-) napiszesz jako produkt, nie ma znaczenia. Nawet w odpowiedziach na egzamin ujednoliconego stanu jest napisane: „... K 3 (tworzenie K jest dopuszczalne”. Najważniejsze, aby nie zapomnieć upewnić się, że wszystkie indeksy zostały wprowadzone poprawnie. Śledź opłaty i prowadź pamiętając, że ich suma powinna być równa zeru.

Oprócz wodorotlenków amfoterycznych tlenki amfoteryczne reagują z zasadami. Produkt będzie taki sam. Tylko jeśli napiszesz reakcję w ten sposób:

Al 2 O 3 + NaOH → Na

Al 2 O 3 + NaOH → Na 3

Ale te reakcje nie zostaną dla ciebie wyrównane. Musisz dodać wodę po lewej stronie, ponieważ interakcja zachodzi w roztworze, jest tam wystarczająca ilość wody i wszystko się wyrówna:

Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3H 2 O → 2 Na

Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Oprócz amfoterycznych tlenków i wodorotlenków, niektóre szczególnie aktywne metale tworzące związki amfoteryczne oddziałują z roztworami alkalicznymi. Mianowicie to: aluminium, cynk i beryl. Do wyrównania potrzebna jest również woda po lewej stronie. Ponadto główną różnicą między tymi procesami jest uwalnianie wodoru:

2Al + 2NaOH + 6H 2O → 2Na + 3H 2

2Al + 6NaOH + 6H 2O → 2Na 3 + 3H 2

Poniższa tabela przedstawia najczęstsze przykłady właściwości związków amfoterycznych w Unified State Examination:

Substancja amfoteryczna		Nazwa soli
Al2O3 Al(OH)3		Tetrahydroksyglinian sodu	Al(OH) 3 + NaOH → Na Glin 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
	Na 3	Heksahydroksyglinian sodu	Al(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Glin 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2
Zn(OH)2	K2	Tetrahydroksozinian sodu	Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ZnO + 2NaOH + H 2 O → Nie 2 Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Nie 2 +H 2
	K 4	Heksahydroksozinian sodu	Zn(OH) 2 + 4NaOH → Na 4 ZnO + 4NaOH + H 2 O → Nie 4 Zn + 4NaOH + 2H 2 O → Nie 4 +H 2
Być(OH)2	Li 2	Tetrahydroksoberylan litu	Być(OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → Li 2 Być + 2LiOH + 2H 2 O → Li 2 +H 2
	Li 4	Heksahydroksoberylan litu	Być(OH) 2 + 4LiOH → Li 4 BeO + 4LiOH + H 2 O → Li 4 Być + 4LiOH + 2H 2 O → Li 4 +H 2
Cr2O3 Cr(OH)3		Tetrahydroksochromian sodu	Cr(OH) 3 + NaOH → Na Kr 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Heksahydroksochromian sodu	Cr(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Kr 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
Fe2O3 Fe(OH) 3		Tetrahydroksżelazian sodu	Fe(OH) 3 + NaOH → Na Fe 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Nie 3	Heksahydroksżelazian sodu	Fe(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Fe 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Sole powstałe w wyniku tych oddziaływań reagują z kwasami, tworząc dwie inne sole (sole danego kwasu i dwóch metali):

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

To wszystko! Nic skomplikowanego. Najważniejsze, aby nie mylić, pamiętaj, co powstaje podczas fuzji i co jest w roztworze. Bardzo często pojawiają się zadania dotyczące tej kwestii B Części.