Классы
Предметы

Амфотерные гидроксиды

Тема: Основные классы соединений, их свойства и типичные реакции

Урок: Амфотерные гидроксиды

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.

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.

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

 

Список литературы

  1. Новошинский И. И., Новошинская Н. С. Химия. Учебник для 10 класса общеобр. учрежд. Профильный уровень. – М.: ООО «ТИД «Русское слово – РС», 2008. (§54)
  2. Кузнецова Н. Е., Литвинова Т. Н., Лёвкин А. Н. Химия: 11 класс: Учебник для учащихся общеобраз. учрежд. (профильный уровень): в 2-х ч. Ч. 2. М.: Вентана-Граф, 2008. (с. 110-111)
  3. Радецкий А .М. Химия. Дидактический материал. 10-11 классы. – М.: Просвещение, 2011.
  4. Хомченко И. Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Алхимик (Источник). 
  2. Алхимик (Источник).
  3. Chemport (Источник). 
  4. Сайт преподавателя химии и биологии Коноваловой Лидии (Источник).

 

Домашнее задание

  1. с. 27-29 №№ 5.1, 5.15, 5.25 из Сборника задач и упражнений по химии для средней школы (Хомченко И. Д.), 2008.