Амфотерные гидроксиды

1. Понятие «амфотерность»

С гре­че­ско­го языка слово «amphoteros» пе­ре­во­дит­ся как «тот и дру­гой». Ам­фо­тер­ность – это двой­ствен­ность кис­лот­но-ос­нов­ных свойств ве­ще­ства. Ам­фо­тер­ны­ми на­зы­ва­ют гид­рок­си­ды, ко­то­рые в за­ви­си­мо­сти от усло­вий могут про­яв­лять как кис­лот­ные, так и ос­нов­ные свой­ства.

 

2. Состав и свойства амфотерных гидроксидов

При­ме­ром ам­фо­тер­но­го гид­рок­си­да может слу­жить гид­рок­сид цинка. Фор­му­ла этого гид­рок­си­да в ос­нов­ной форме – Zn(OH)2. Но можно за­пи­сать фор­му­лу гид­рок­си­да цинка в кис­лот­ной форме, по­ста­вив на пер­вое место атомы во­до­ро­да, как в фор­му­лах неор­га­ни­че­ских кис­лот: H2ZnO2 (Рис. 1). Тогда ZnO22- будет кис­лот­ным остат­ком с за­ря­дом 2-.

Фор­му­лы гид­рок­си­да цинка

Рис. 1. Фор­му­лы гид­рок­си­да цинка

Осо­бен­но­стью ам­фо­тер­но­го гид­рок­си­да яв­ля­ет­ся то, что в нем мало раз­ли­ча­ют­ся по проч­но­сти связи О-Н и Zn-O. От­сю­да и двой­ствен­ность свойств. В ре­ак­ци­ях с кис­ло­та­ми, го­то­вы­ми от­дать ка­ти­о­ны во­до­ро­да, гид­рок­си­ду цинка вы­год­но раз­ры­вать связь Zn-O, от­да­вая ОН-груп­пу и вы­сту­пая в роли ос­но­ва­ния. В ре­зуль­та­те таких ре­ак­ций об­ра­зу­ют­ся соли, в ко­то­рых цинк яв­ля­ет­ся ка­ти­о­ном, по­это­му их на­зы­ва­ют со­ля­ми ка­ти­он­но­го типа:

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

(ос­но­ва­ние)

В ре­ак­ци­ях со ще­ло­ча­ми гид­рок­сид цинка вы­сту­па­ет в роли кис­ло­ты, от­да­вая во­до­род. При этом об­ра­зу­ют­ся соли ани­он­но­го типа (цинк вхо­дит в со­став кис­лот­но­го остат­ка – ани­о­на цин­ка­та). На­при­мер, при сплав­ле­нии гид­рок­си­да цинка с твер­дым гид­рок­си­дом на­трия об­ра­зу­ет­ся Na2ZnO2 – сред­няя соль ани­он­но­го типа цин­кат на­трия:

H2ZnO2 + 2NaOH(ТВ.) = Na2ZnO2 + 2H2O

(кис­ло­та)

При вза­и­мо­дей­ствии с рас­тво­ра­ми ще­ло­чей ам­фо­тер­ные гид­рок­си­ды об­ра­зу­ют рас­тво­ри­мые ком­плекс­ные соли. На­при­мер, при вза­и­мо­дей­ствии гид­рок­си­да цинка с рас­тво­ром гид­рок­си­да на­трия об­ра­зу­ет­ся тет­ра­гид­рок­со­цин­кат на­трия:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

[Zn(OH)4]2- – слож­ный анион, ко­то­рый при­ня­то за­клю­чать в квад­рат­ные скоб­ки.

Таким об­ра­зом, ам­фо­тер­ность гид­рок­си­да цинка обу­слов­ле­на воз­мож­но­стью су­ще­ство­ва­ния ионов цинка в вод­ном рас­тво­ре в со­ста­ве как ка­ти­о­нов, так и ани­о­нов. Со­став этих ионов за­ви­сит от кис­лот­но­сти среды. В ще­лоч­ной среде устой­чи­вы ани­о­ны ZnO22-, а в кис­лот­ной среде устой­чи­вы ка­ти­о­ны Zn2+.

Ам­фо­тер­ные гид­рок­си­ды – нерас­тво­ри­мые в воде ве­ще­ства, и при на­гре­ва­нии они раз­ла­га­ют­ся на оксид ме­тал­ла и воду:

Zn(OH)2 = ZnO + H2O

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O

Сте­пень окис­ле­ния ме­тал­ла в гид­рок­си­де и ок­си­де долж­на быть оди­на­ко­вой.

3.  Получение амфотерных гидроксидов

Ам­фо­тер­ные гид­рок­си­ды – нерас­тво­ри­мые в воде со­еди­не­ния, по­это­му их можно по­лу­чить по ре­ак­ции об­ме­на между рас­тво­ром соли пе­ре­ход­но­го ме­тал­ла и ще­ло­чью. На­при­мер, гид­рок­сид алю­ми­ния об­ра­зу­ет­ся при вза­и­мо­дей­ствии рас­тво­ров хло­ри­да алю­ми­ния и гид­рок­си­да на­трия:

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

При сли­ва­нии дан­ных рас­тво­ров об­ра­зу­ет­ся белый же­ле­по­доб­ный оса­док гид­рок­си­да алю­ми­ния (Рис. 2).

Но при этом нель­зя до­пу­стить из­быт­ка ще­ло­чи, ведь ам­фо­тер­ные гид­рок­си­ды рас­тво­ря­ют­ся в ще­ло­чах. По­это­му вме­сто ще­ло­чи лучше ис­поль­зо­вать вод­ный рас­твор ам­ми­а­ка. Это сла­бое ос­но­ва­ние, в ко­то­ром гид­рок­сид алю­ми­ния не рас­тво­ря­ет­ся. При вза­и­мо­дей­ствии хло­ри­да алю­ми­ния с вод­ным рас­тво­ром ам­ми­а­ка об­ра­зу­ет­ся гид­рок­сид алю­ми­ния и хло­рид ам­мо­ния:

AlCl3+ 3NH3• H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl

Об­ра­зо­ва­ние осад­ка гид­рок­си­да алю­ми­ния

Рис. 2. Об­ра­зо­ва­ние осад­ка гид­рок­си­да алю­ми­ния

Последнее изменение: Суббота, 21 Октябрь 2017, 00:06