05. 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. Тогда ZnO₂²⁻ будет кислотным остатком с зарядом 2-.

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:

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:

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]

– 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)₂ = 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

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. Интернет-портал «Алхимик» (Источник)

2. Интернет-портал «Алхимик» (Источник)

3. Интернет-портал «chemport» (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.