§ 37. Амфотерні оксиди й гідроксиди

Ви вже вивчили сполуки, що виявляють кислотні або основні властивості. Для деяких сполук характерні і кислотні, і основні властивості. Кислотні властивості виявляють переважно сполуки неметалічних елементів, а основні — металічних елементів. Якщо елемент перебуває на межі між металічними та неметалічними елементами, то цілком очікувано, що його сполуки мають виявляти властивості, характерні як для кислотних, так і для основних речовин. Такі сполуки називають амфотерними.

Речовини, що можуть виявляти кислотні й основні властивості залежно від сполуки, з якою вони взаємодіють, називають амфотерними.

Амфотерні властивості можуть виявляти оксиди й гідроксиди деяких хімічних елементів із валентностями II, III та IV. Серед них Берилій(ІІ), Цинк(ІІ), Станум(ІІ), Плюмбум(ІІ), Алюміній(ІІІ), Ферум(ІІІ), Хром(ІІІ), Титан(ІV).

Амфотерні гідроксиди

Під час взаємодії з кислотами амфотерні гідроксиди поводяться, як звичайні нерозчинні основи. Тобто продуктами реакції амфотерного гідроксиду з кислотою є сіль і вода:

Під час взаємодії з іншими основами амфотерні гідроксиди виявляють кислотні властивості. Тобто з основами амфотерні гідроксиди реагують, як кислоти: вступають у реакцію з утворенням солі. Але склад солі залежить від умов, за яких відбувається взаємодія: у розчині чи за сплавляння.

У розчинах амфотерні гідроксиди взаємодіють лише з лугами з утворенням складних (комплексних) солей.

Наприклад, цинк гідроксид із натрій гідроксидом реагує за рівнянням:

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂Zn(OH)₄ (натрій тетрагідроксоцинкат)

Як для звичайних солей, назва комплексної солі складається з двох слів. Але слід указати кількість груп ОН у складі солі: префікс тетра- означає, що гідроксильних груп чотири, а префіксом гекса- позначають шість груп ОН, наприклад:

Подібно до цинк гідроксиду реагує з лугами й алюміній гідроксид. Але залежно від концентрації лугу з алюміній гідроксиду може утворитися тетрагідроксоалюмінат (із розбавленим розчином лугу) або гексагідроксоалюмінат (із концентрованим розчином):

За сплавляння амфотерні гідроксиди можуть взаємодіяти не лише з лугами, а й із нерозчинними гідроксидами. При цьому також утворюються солі, але з більш звичним складом:

Як і в розчинах, з алюміній гідроксиду можуть утворитися дві різні солі залежно від кількості доданого лугу:

За сплавляння амфотерні гідроксиди можуть взаємодіяти також і з основними оксидами:

Аби правильно записати рівняння реакції за участю амфотерних гідроксидів за сплавляння, амфотерні гідроксиди необхідно розглядати як кислоти. Так, формулу цинк гідроксиду Ζn(ΟΗ)₂ можна записати, як формулу кислоти Η₂ΖnΟ₂. Таку кислоту мали б назвати «цинкатна», вона має кислотний залишок ΖnΟ₂ із валентністю II, її солі — цинкати. Так само формулу алюміній гідроксиду можна записати Н₃АlО₃: кислотний залишок АlО₃ із валентністю III, солі — ортоалюмінати. Якщо з алюміній гідроксиду прибрати одну молекулу води, то формула кислоти буде НАlО₂: кислотний залишок АlО₂ із валентністю I, а солі — метаалюмінати.

Амфотерні оксиди

Із кислотами амфотерні оксиди взаємодіють, як звичайні основні оксиди: між ними відбуваються реакції обміну, у яких утворюються сіль та вода:

У разі взаємодії з основними речовинами вони вступають у реакції, як кислотні оксиди. Тобто взаємодіють з основними оксидами й основами з утворенням солей. Але амфотерні оксиди взаємодіють з основами й основними оксидами лише за сплавляння (без участі води) і утворюють такі самі солі, як і амфотерні гідроксиди.

У разі сплавляння цинк оксиду з натрій гідроксидом або натрій оксидом утворюється натрій цинкат, але в першому випадку утворюється ще й вода:

Амфотерні оксиди та їхні сполуки досить поширені в природі. Алюмінати є складовими багатьох ґрунтів та глини.

Деякі хімічні елементи виявляють змінну валентність, причому властивості сполук із різними валентностями можуть істотно відрізнятися. Так, ферум(IІ) оксид FeO — це основний оксид, а ферум(IІІ) оксид Fe₂O₃ — амфотерний. Отже, вони можуть взаємодіяти один з одним за сплавляння, до того ж утворений продукт також складається з атомів Феруму й Оксигену — Fe₃O₄. Цю сполуку називають змішаним оксидом (або залізною ожариною), хоча вона є сіллю, що складається з металічного елемента Феруму(IІ) та кислотного залишку фератної кислоти Fe(FeO₂)₂.

• 1. Амфотерність — здатність хімічних сполук виявляти як кислотні, так і основні властивості залежно від природи доданого реагенту. До амфотерних належать оксиди й гідроксиди деяких елементів: Берилію(ІІ), Цинку(ІІ), Стануму(IІ), Плюмбуму(ІІ), Алюмінію(IIІ), Феруму(IІІ), Хрому(IІІ), Титану(IV).
• 2. Амфотерні гідроксиди в розчинах взаємодіють лише з лугами з утворенням солей, що містять гідроксильні групи. За сплавляння вони можуть також взаємодіяти з основними оксидами та гідроксидами. Амфотерні оксиди взаємодіють з основними речовинами лише за сплавляння.

Контрольні запитання

• 1. Що означає вираз «сполука виявляє амфотерні властивості»?
• 2. Які сполуки є амфотерними? Наведіть приклади.
• 3. Які хімічні елементи та в яких валентностях можуть утворювати амфотерні речовини?

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Складіть рівняння реакцій взаємодії цинк гідроксиду з калій гідроксидом у розчині та за сплавляння. Назвіть продукти реакції.

2. Складіть рівняння реакцій взаємодії алюміній гідроксиду:

3. Складіть рівняння реакцій утворення калій ортоалюмінату К₃АlО₃ взаємодією:

• а) амфотерного гідроксиду з лугом;
• б) амфотерного оксиду з лугом;
• в) амфотерного гідроксиду з основним оксидом;
• г) двох оксидів.

4. Кальцій оксид і алюміній оксид за зовнішнім виглядом майже однакові. Як їх можна розрізнити, використовуючи хімічні реакції?

5. Які з наведених речовин — KOH, FeCl₃, H₂SO₄ — можуть взаємодіяти: а) з натрій гідроксидом; б) купрум(ІІ) гідроксидом; в) цинк гідроксидом? Складіть відповідні рівняння реакцій.

6. Із якими з наведених речовин взаємодіє натрій гідроксид: К₂О, МgСО₃, Н₃РО₄, H₂S, FeCl₃, Fe(OH)₂, АlСl₃, Zn(OH)₂, КСl, SO₃? Складіть рівняння реакцій та назвіть продукти реакцій.

7. Складіть рівняння реакцій, що відповідають таким перетворенням:

8. Обчисліть масу барій гідроксиду, що необхідний для добування барій цинкату масою 11,7 г із цинк оксиду.

9. До розчину цинк сульфату масою 483 г із масовою часткою солі 5% додали розчин натрій гідроксиду до повного розчинення осаду. Обчисліть масу сполуки Цинку.

10*. У додаткових джерелах знайдіть інформацію про використання сполук Алюмінію для очищення води. На яких властивостях цих сполук ґрунтується зазначений спосіб?

Амфотерний: визначення та приклади в хімії

Амфотерні речовини можуть виступати як кислотою, так і основою

Самоіонізуючі сполуки, такі як вода, є прикладами амфотерних молекул, які також є амфіпротними. Yuji Sakai/Getty Images

• Хімія
  • Хімічні закони
  • основи
  • Молекули
  • Періодична таблиця
  • Проекти та експерименти
  • Науковий метод
  • Біохімія
  • Фізична хімія
  • Медична хімія
  • Хімія в повсякденному житті
  • Відомі хіміки
  • Діяльність для дітей
  • Скорочення та акроніми

  Амфотерна речовина – це речовина, яка може діяти як кислота або основа , залежно від середовища. Слово походить від грецького amphoteros або amphoteroi, що означає «кожен або обидва з двох» і, по суті, «або кислота, або луг».

  Амфіпротичні молекули є типом амфотерних видів, які або віддають, або приймають протон (H + ), залежно від умов. Не всі амфотерні молекули є амфіпротними. Наприклад, ZnO діє як кислота Льюїса , яка може прийняти електронну пару від OH, але не може віддати протон.

  Амфоліти — це амфотерні молекули, які існують переважно як цвіттеріони в заданому діапазоні рН і мають як кислотні, так і основні групи.

  Ось кілька прикладів амфотерії:

  • Оксиди або гідроксиди металів є амфотерними. Чи діє сполука металу як кислота чи основа, залежить від ступеня окиснення оксиду.
  • Сірчана кислота (H ₂ SO ₄ ) є кислотою у воді, але є амфотерною в суперкислотах.
  • Амфіпротичні молекули, такі як амінокислоти та білки, є амфотерними.