При каких условиях амфотерные гидроксиды проявляют свои амфотерные свойства
Прежде чем рассуждать о химических свойствах оснований и амфотерных гидроксидов, давайте четко определим, что же это такое?
1) К основаниями или основным гидроксидам относят гидроксиды металлов в степени окисления +1 либо +2, т.е. формулы которых записываются либо как MeOH , либо как Me(OH)2. Однако существуют исключения. Так, гидроксиды Zn(OH)2, Be(OH)2, Pb(OH)2, Sn(OH)2 к основаниям не относятся.
2) К амфотерным гидроксидам относят гидроксиды металлов в степени окисления +3,+4, а также в качестве исключений гидроксиды Zn(OH)2, Be(OH)2, Pb(OH)2, Sn(OH)2. Гидроксиды металлов в степени окисления +4, в заданиях ЕГЭ не встречаются, поэтому рассмотрены не будут.
Химические свойства оснований
Все основания подразделяют на:
Напомним, что бериллий и магний к щелочноземельным металлам не относятся.
Помимо того, что щелочи растворимы в воде, они также очень хорошо диссоциируют в водных растворах, в то время как нерастворимые основания имеют низкую степень диссоциации.
Такое отличие в растворимости и способности к диссоциации у щелочей и нерастворимых гидроксидов приводит, в свою очередь, к заметным отличиям в их химических свойствах. Так, в частности, щелочи являются более химически активными соединениями и нередко способны вступать в те реакции, в которые не вступают нерастворимые основания.
Взаимодействие оснований с кислотами
Щелочи реагируют абсолютно со всеми кислотами, даже очень слабыми и нерастворимыми. Например:
Нерастворимые основания реагируют практически со всеми растворимыми кислотами, не реагируют с нерастворимой кремниевой кислотой:
Следует отметить, что как сильные, так и слабые основания с общей формулой вида Me(OH)2 могут образовывать основные соли при недостатке кислоты, например:
Взаимодействие с кислотными оксидами
Щелочи реагируют со всеми кислотными оксидами, при этом образуются соли и часто вода:
Нерастворимые основания способны реагировать со всеми высшими кислотными оксидами, соответствующими устойчивым кислотам, например, P2O5, SO3, N2O5, с образованием средних солей:
Нерастворимые основания вида Me(OH)2 реагируют в присутствии воды с углекислым газом исключительно с образованием основных солей. Например:
Cu(OH)2 + CO2 = (CuOH)2CO3 + H2O
С диоксидом кремния, ввиду его исключительной инертности, реагируют только самые сильные основания — щелочи. При этом образуются нормальные соли. С нерастворимыми основаниями реакция не идет. Например:
Взаимодействие оснований с амфотерными оксидами и гидроксидами
Все щелочи реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами. Если реакцию проводят, сплавляя амфотерный оксид либо гидроксид с твердой щелочью, такая реакция приводит к образованию безводородных солей:
Если же используют водные растворы щелочей, то образуются гидроксокомплексные соли:
В случае алюминия при действии избытка концентрированной щелочи вместо соли Na[Al(OH)4] образуется соль Na3[Al(OH)6]:
Взаимодействие оснований с солями
Какое-либо основание реагирует с какой-либо солью только при соблюдении одновременно двух условий:
1) растворимость исходных соединений;
2) наличие осадка или газа среди продуктов реакции
Например:
Термическая устойчивость оснований
Все щелочи, кроме Ca(OH)2, устойчивы к нагреванию и плавятся без разложения.
Все нерастворимые основания, а также малорастворимый Ca(OH)2 при нагревании разлагаются. Наиболее высокая температура разложения у гидроксида кальция – около 1000oC:
Нерастворимые гидроксиды имеют намного более низкие температуры разложения. Так, например, гидроксид меди (II) разлагается уже при температуре выше 70 oC:
Химические свойства амфотерных гидроксидов
Взаимодействие амфотерных гидроксидов с кислотами
Амфотерные гидроксиды реагируют с сильными кислотами:
Амфотерные гидроксиды металлов в степени окисления +3, т.е. вида Me(OH)3, не реагируют с такими кислотами, как H2S, H2SO3 и H2СO3 ввиду того, что соли, которые могли бы образоваться в результате таких реакций, подвержены необратимому гидролизу до исходного амфотерного гидроксида и соответствующей кислоты:
Взаимодействие амфотерных гидроксидов с кислотными оксидами
Амфотерные гидроксиды реагируют с высшими оксидами, которым соответствуют устойчивые кислоты (SO3, P2O5, N2O5):
Амфотерные гидроксиды металлов в степени окисления +3, т.е. вида Me(OH)3, не реагируют с кислотными оксидами SO2 и СO2.
Взаимодействие амфотерных гидроксидов с основаниями
Из оснований амфотерные гидроксиды реагируют только с щелочами. При этом, если используется водный раствор щелочи, то образуются гидроксокомплексные соли:
А при сплавлении амфотерных гидроксидов с твердыми щелочами получаются их безводные аналоги:
Взаимодействие амфотерных гидроксидов с основными оксидами
Амфотерные гидроксиды реагируют при сплавлении с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов:
Термическое разложение амфотерных гидроксидов
Все амфотерные гидроксиды не растворимы в воде и, как любые нерастворимые гидроксиды, разлагаются при нагревании на соответствующий оксид и воду:
Основания, их классификация, свойства, получение
Основания — это сложные вещества, при диссоциации которых образуются ионы металла или аммония и гидроксид-ионы ОН-. NaOH <=> Na+ + ОН- | Основания — это вещества, принимающие протоны. NH3 + H+ = NH4+ |
1. Какие из перечисленных веществ относятся к основаниям: LiOH, CH3COOH, Fe(OH)2, CH3NH2, H2SO3, Mg(OH)2?
Классификация оснований
Признаки классификации | Группы оснований | Примеры |
1. Природа веществ | Неорганические | NaOH гидроксид натрия |
Органические | CH3NH2 метиламин | |
2. Состав веществ (наличие кислорода) | Бескислородные | NH3 -аммиак |
Кислородсодержащие | Cu(OH)2 -гидроксид меди (II) | |
3. Кислотность оснований (по числу гидроксильных групп) | Однокислотные | KOH — гидроксид калия |
Двухкислотные | Ca(OH)2 — гидроксид кальция | |
4. Степень электролитической диссоциации | Слабые | Fe(OH)2 — гидроксид железа (II) |
Сильные (щелочи) | NaOH гидроксид натрия | |
5. Растворимость в воде | Растворимые (щелочи) | NaOH гидроксид натрия |
Нерастворимые | Cu(OH)2 -гидроксид меди (II) | |
6. Летучесть | Летучие | NH3 -аммиак |
Нелетучие | Cu(OH)2 -гидроксид меди (II) | |
7. Устойчивость к нагреванию | Устойчивые | KOH — гидроксид калия |
Неустойчивые | Cu(OH)2 -гидроксид меди (II) |
2. Охарактеризуйте гидроксид кальция Сa(OH)2 по всем признакам классификации.
ПОЛУЧЕНИЕ
Получение растворимых оснований (щелочей) | Получение нерастворимых оснований |
1. Реакцией обмена (если один из продуктов выпадает в осадок): Na2SO4 + Вa(OH)2 = ВaSO4↓ + 2NaOH | Нерастворимые основания получают реакцией обмена между раствором соли и раствором щелочи: CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ 2NaCl |
2. Растворимые основания (щелочи) можно получить взаимодействием щелочного и щелочно-земельного металла или их оксидов с водой: CaO + H2O = Ca(OH)2 | |
3. Электролизом водного раствора соли хлоридов щелочных металлов (в качестве побочного продукта образуется хлор): 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 (действием электрического тока) |
3. Даны вещества: Fe(OH)2, Ca(OH)2, LiOH, Al(OH)3. Какие вещества образуются при взаимодействии металлов с водой, а какие — действием щелочи на раствор соли?
Химические свойства оснований
1. Диссоциация оснований с образованием гидроксид-ионов ОН-:
NaOH <=> Na+ + OH-
LiOH <=> Li+ + OH-
Наличие гидроксид-ионов в растворе щелочи можно определить при помощи кислотно-основных индикаторов.
2. Взаимодействие с кислотами с образованием соли (реакция нейтрализации):
Mg(OH)2 + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + 2H2O
Mg(OH)2 + 2H+ = Mg2+ + 2H2O
3. Взаимодействие щелочей с кислотными оксидами с образованием соли и воды:
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O (при нагревании)
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
4. Взаимодействие раствора щелочи с растворами различных солей с образованием нерастворимого основания:
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4
Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2 ↓
5. Разложение нерастворимых оснований при нагревании с образованием оксида металла и воды:
Cu(OH)2 = CuO + H2O (при нагревании)
6. Взаимодействие растворов щелочи с некоторыми неметаллами:
2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O (на холоде)
6NaOH + 3Cl2 = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O (при нагревании)
2NaOH + Si = Na2SiO3 + 2H2
Взаимодействие щелочи с некоторыми металлами (образующие амфотерные соединения).
??? 4. Даны вещества: CaO, SO2, Ba(OH)2, HClO4, KCl, CuCl2.
а) Какие из перечисленных веществ реагируют с гидроксидом натрия?
б) Напишите уравнения возможных реакций.
в) Какая из приведенных реакций относится к реакции нейтрализации?
5. Какие вещества разлагаются при нагревании: Fe(OH)2, NaOH, Al(OH)3, Fe(OH)3, Ba(OH)2? Напишите уравнения возможных реакций.
6.
В трех пробирках даны растворы хлорида натрия, соляной кислоты,
гидроксида натрия. Как можно распознать эти растворы химическим
способом?
7.
Какая масса щелочи NaOH должна находиться в растворе для реакции с 16 г
сульфата меди (II), чтобы получить осадок гидроксида меди(II)?
Амфотерные гидроксиды
Амфотерные гидроксиды — гидроксиды, которые при диссоциации образуют одновременно и катионы Н+, и гидроксид-ионы ОН-.
Амфотерные гидроксиды соответствуют амфотерным оксидам. Например, Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3, Be(OH)2 и другие.
1) Взаимодействие амфотерных гидроксидов с кислотами:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O
2) Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочью:
Al(OН)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат натрия)
Zn(OН)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] (тетрагидроксоцинкат натрия)
3) Проявляют свойства нерастворимых оснований — разлагаются при нагревании с образованием оксида и воды:
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
??? 8. а) Приведите примеры реакций, доказывающие свойства гидроксида цинка.
б) В какой из приведенных реакций гидроксид цинка проявляется себя как кислота?
в) В какой из приведенных реакций гидроксид цинка проявляется себя как основание?
г) Напишите уравнение реакции получения гидроксида цинка.
Ответы на вопросы, которые вы встретили в конспекте, вы можете отправить в отдельное задание.
Это занятие мы посвятим изучению амфотерных оксидов и гидроксидов. На нем мы поговорим о веществах, имеющих амфотерные (двойственные) свойства, и особенностях химических реакций, которые протекают с ними. Но сначала повторим, с чем реагируют кислотные и основные оксиды. После рассмотрим примеры амфотерных оксидов и гидроксидов.
Тема: Введение
Урок: Амфотерные оксиды и гидроксиды
1. Характеристика амфотерных соединений
Рис. 1. Вещества, проявляющие амфотерные свойства
Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами, а кислотные оксиды – с основаниями. Но существуют вещества, оксиды и гидроксиды которых в зависимости от условий, будут реагировать и с кислотами и с основаниями. Такие свойства называются амфотерными.
Вещества, обладающие амфотерными свойствами приведены Рис.1.. Это соединения, образованные бериллием, цинком, хромом, мышьяком, алюминием, германием, свинцом, марганцем, железом, оловом.
Примеры их амфотерных оксидов приведены в таблице 1.
2. Химические свойства амфотерных оксидов цинка и алюминия
Рассмотрим амфотерные свойства оксидов цинка и алюминия. На примере их взаимодействия с основными и кислотными оксидами, с кислотой и щелочью.
— Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:
ZnO + Na2O → Na2ZnO2 (цинкат натрия). Оксид цинка ведет себя как кислотный.
ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2+ H2O
— Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. Проявляет свойства основного оксида.
3ZnO + P2O5 → Zn3(PO4)2 (фосфат цинка)
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
Аналогично оксиду цинка ведет себя и оксид алюминия:
— Взаимодействие с основными оксидами и основаниями:
Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2 (метаалюминат натрия). Оксид алюминия ведет себя как кислотный.
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2+ H2O
— Взаимодействие с кислотными оксидами и кислотами. Проявляет свойства основного оксида.
Al2O3 + P2O5 → 2AlPO4(фосфат алюминия)
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
Рассмотренные реакции происходят при нагревании, при сплавлении. Если взять растворы веществ, то реакции пойдут несколько иначе.
3. Химические свойства амфотерных оксидов цинка и алюминия в растворах
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] (тетрагидроксоцинкат натрия) Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат натрия)
В результате этих реакций получаются соли, которые относятся к комплексным.
Рис. 2. Минералы на основе оксида алюминия
Оксид алюминия.
Оксид алюминия чрезвычайно распространенное на Земле вещество. Он составляет основу глины, бокситов, корунда и других минералов. Рис.2.
В результате взаимодействия этих веществ с серной кислотой, получается сульфат цинка или сульфат алюминия.
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
Al2O3 + 3H2SO4→ Al2 (SO4)3 + 3H2O
4. Химические свойства амфотерных гидроксидов цинка и алюминия
Реакции гидроксидов цинка и алюминия с оксидом натрия происходят при сплавлении, потому что эти гидроксиды твердые и не входят в состав растворов.
Zn(OН)2 + Na2O → Na2ZnO2 + Н2О соль называется цинкат натрия.
2Al(OН)3 + Na2O → 2NaAlO2 + 3Н2О соль называется метаалюминат натрия.
Рис. 3. Гидроксид алюминия
Реакции амфотерных оснований со щелочами характеризует их кислотные свойства. Данные реакции можно проводить как при сплавлении твердых веществ, так и в растворах. Но при этом получатся разные вещества, т.е. продукты реакции зависят от условий проведения реакции: в расплаве или в растворе.
Zn(OH)2 + 2NaOH тв. Na2ZnO2 + 2Н2О
Al(OH)3 + NaOH тв. NaAlO2+ 2H2O
Zn(OH)2 + 2NaOH раствор → Na2[Zn(OH)4] Al(OH)3 + NaOH раствор → Na[Al(OH)4] тетрагидроксоалюминат натрия Al(OH)3 + 3NaOH раствор→ Na3[Al(OH)6] гексагидроксоалюминат натрия.
Получается тетрагидроксоалюминат натрия или гексагидроксоалюминат натрия зависит от того, сколько щелочи мы взяли. В последней реакции щелочи взято много и образуется гексагидроксоалюминат натрия.
5. Химические свойства амфотерных цинка и алюминия
Элементы, которые образуют амфотерные соединения, могут сами проявлять амфотерные свойства.
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + Н2↑(тетрагидроксоцинкат натрия)
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3Н2↑( (тетрагидроксоалюминат натрия)
Zn + H2SO4(разб.)→ ZnSO4 + H2↑
2Al + 3H2SO4(разб.)→ Al2 (SO4)3 + 3H2↑
Напомним о том, что амфотерные гидроксиды являются нерастворимыми основаниями. И при нагревании разлагаются , образуя оксид и воду.
Разложение амфотерных оснований при нагревании.
2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
Zn(OH)2 ZnO + H2O
Подведение итога урока.
Вы узнали свойства амфотерных оксидов и гидроксидов. Эти вещества, имеют амфотерные (двойственные) свойства. Химические реакции, которые протекают с ними, имеют особенности. Вы рассмотрели примеры амфотерных оксидов и гидроксидов.
Список рекомендованной литературы
1. Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман.М.: Просвещение. 2011 г.176с.:ил.
2. Попель П.П.Химия:8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений/П.П. Попель, Л.С.Кривля. -К.: ИЦ «Академия»,2008.-240 с.: ил.
3. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. Учебник. Издательство: Дрофа.:2001. 224с .
Рекомендованные ссылки на ресурсы интернет
1. Chemport.ru (Источник).
1. Химик (Источник).
Рекомендованное домашнее задание
1. №№ 6,10 (с.130) Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман.М.: Просвещение. 2008 г.170с.: ил.
2. Напишите формулу гексагидроксоалюмината натрия. Как получают это вещество?
3. К раствору сульфата алюминия понемногу приливали раствор гидроксида натрия до избытка. Что наблюдали? Напишите уравнения реакций.
Амфотерные гидроксиды и оксиды
Амфотерность (двойственность свойств) гидроксидов и оксидов многих элементов проявляется в образовании ими двух типов солей. Например, для гидроксида и оксида алюминия:
а) 2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Al2О3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
б) 2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3H2O (в расплаве)
Al2О3 + 2NaOH(т) = 2NaAlO2 + H2O (в расплаве)
В реакциях (а) Al(OH)3 и Al2О3 проявляют свойства оснóвных гидроксидов и оксидов, то есть они подобно щелочам реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя соль, в которой алюминий является катионом Al3+.
Напротив, в реакциях (б) Al(OH)3 и Al2О3 выполняют функцию кислотных гидроксидов и оксидов, образуя соль, в которой атом алюминия AlIII входит в состав аниона (кислотного остатка) AlО2−.
Сам элемент алюминий проявляет в этих соединениях свойства металла и неметалла. Следовательно, алюминий — амфотерный элемент.
Подобные свойства имеют также элементы А-групп — Be, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi и другие, а также большинство элементов Б-групп — Cr, Mn, Fe, Zn, Cd и другие.
Например, амфотерность цинка доказывают такие реакции:
а) Zn(OH)2 + N2O5 = Zn(NO3)2 + H2O
ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O
б) Zn(OH)2 + Na2O = Na2ZnO2 + H2O
ZnO + 2NaOH(т) = Na2ZnO2 + H2O
Если амфотерный элемент имеет в соединениях несколько степеней окисления, то амфотерные свойства наиболее ярко проявляются для промежуточной степени окисления.
Например, у хрома известны три степени окисления: +II, +III и +VI. В случае CrIII кислотные и оснóвные свойства выражены примерно в равной степени, тогда как у CrII наблюдается преобладание оснóвных свойств, а у CrVI — кислотных свойств:
CrII → CrO, Cr(OH)2 → CrSO4
CrIII → Cr2O3, Cr(OH)3 → Cr2(SO4)3 или KCrO2
CrVI → CrO3, H2CrO4 → K2CrO4
Очень часто амфотерные гидроксиды элементов в степени окисления +III существуют также в мета-форме, например:
AlO(OH) — метагидроксид алюминия
FeO(OH) — метагидроксид железа (орто-форма «Fe(OH)3» не существует) .
Амфотерные гидроксиды практически нерастворимы в воде, наиболее удобный способ их получения — осаждение из водного раствора с помощью слабого основания — гидрата аммиака:
Al(NO3)3 + 3(NH3 · H2O) = Al(OH)3↓ + 3NH4NO3 (20 °C)
Al(NO3)3 + 3(NH3 · H2O) = AlO(OH)↓ + 3NH4NO3 + H2O (80 °C)
В случае использования избытка щелочей в обменной реакции подобного типа гидроксид алюминия осаждаться не будет, поскольку алюминий в силу своей амфотерности переходит в анион:
Al(OH)3(т) + OH− = [Al(OH)4]−
Примеры молекулярных уравнений реакций этого типа:
Al(NO3)3 + 4NaOH(избыток) = Na[Al(OH)4] + 3NaNO3
ZnSO4 + 4NaOH(избыток) = Na2[Zn(OH)4] + Na2SO4
Образующиеся соли относятся к числу комплексных соединений (комплексных солей) : они включают комплексные анионы [Al(OH)4]− и [Zn(OH)4]2−. Названия этих солей таковы:
Na[Al(OH)4] — тетрагидроксоалюминат натрия
Na2[Zn(OH)4] — тетрагидроксоцинкат натрия
Продукты взаимодействия оксидов алюминия или цинка с твердой щелочью называются по-другому:
NaAlO2 — диоксоалюминат (III) натрия
Na2ZnO2 — диоксоцинкат (II) натрия
Подкисление растворов комплексных солей этого типа приводит к разрушению комплексных анионов:
H+ H+
[Al(OH)4]− → Al(OH)3 → Al3+
Например: 2Na[Al(OH)4] + CO2 = 2Al(OH)3↓ + NaHCO3
Для многих амфотерных элементов точные формулы гидроксидов низвестны, поскольку из водного раствора вместо гидроксидов выпадают гидратированные оксиды, например MnO2 · nH2O, Sb2O5 · nH2O.
Амфотерные элементы в свободном виде взаимодействуют как с типичными кислотами, так и со щелочами:
2Al + 3H2SO4(разб. ) = Al2(SO4)3 + H2↑
2Al + 6H2O + 4NaOH(конц. ) = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
В обеих реакциях образуются соли, причем рассматриваемый элемент в одном случае входит в состав катиона, а во втором — в состав аниона.
Определение
Амфотерность (от др.-греч. амфотеро — «двойственный», «обоюдный») — способность некоторых соединений проявлять в зависимости от условий как кислотные, так и основные свойства.
Понятие амфотерность как характеристика двойственного поведения вещества было введено в 1814 г. Ж. Гей-Люссаком и Л. Тенаром.
А. Ганч в рамках общей химической теории кислотно-основных взаимодействий (1917-1927 г.г.) предложил следующее определение:
Определение
Амфотерность — способность некоторых соединений проявлять как кислотные, так и основные свойства в зависимости от условий и природы реагентов, участвующих в кислотно-основном взаимодействии, особенно в зависимости от свойств растворителя.
Амфотерными называют соединения, которые в зависимости от условий могут быть как донорами катионов водорода и проявлять кислотные свойства, так и их акцепторами, то есть проявлять основные свойства.
Запомнить! Амфотерными свойствами обладают оксиды и гидроксиды
элементов главных подгрупп — бериллий, алюминий, галлий, мышьяк, сурьма, селен и др.,
элементов побочных подгрупп — хром, цинк, медь (II), железо (III), молибден, вольфрам и др.
Обычно в химическом поведении гидроксидов преобладает или кислотный, или основный характер. Амфотерными свойствами обладают также некоторые органические соединения. Например, аминокислоты $(NH_2)R-COOH$, содержат в своей структуре одновременно карбоксильную группу -СООН, обуславливающую кислотные свойства, то есть являющуюся донором протона водорода, и амино-группу $NH_2$, обеспечивающую основные свойства, то есть являющуюся акцептором протонов водорода за счет неподеленной электронной пары азота.
Получение амфотерных гидроксидов
Общим способом получения амфотерных гидроксидов является осаждение разбавленной щёлочью из растворов солей соответствующего амфотерного элемента, например:
$ZnSO_4 + 2NaOH longrightarrow Zn(OH)_2 downarrow+ Na_2SO_4$
В ряде случаев при осаждении образуется не гидроксид, а гидрат оксида соответствующего элемента (например, гидраты оксидов железа(III), хрома(III), олова(II) и др.). Химические свойства таких гидратов по большей части аналогичны свойствам соответствующих гидроксидов.
Общие химические свойства амфотерных гидроксидов
Все амфотерные гидроксиды являются твёрдыми веществами. Нерастворимы в воде, в основном являются слабыми электролитами.
1. При нагревании разлагаются с образованием соответствующего амфотерного оксида, например:
$2Fe(OH)_3 xrightarrow{150-200^0 C} Fe_2O_3 + 3H_2O$
2. При взаимодействии с кислотами образуют растворимые соли, содержащие амфотерный катион, например:
$Zn(OH)_2 downarrow + 2HCl longrightarrow ZnCl_2 + 2H_2O$
3. При взаимодействии со щёлочью образуют растворимые соли с амфотерным элементом в анионе, например:
$Zn(OH)_2 downarrow + 2NaOH rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$
При сплавлении со щелочами образуют средние соли с амфотерным элементом в ионе кислотного остатка:
$Zn(OH)_2 downarrow + 2NaOH xrightarrow[]{t, ^circ C} Na_2ZnO_2 + 2H_2O$
Химические свойства амфотерных гидроксидов
Амфотерность может проявляться как способность вещества к взаимодействию как с кислотами, так и с основаниями.
Это характерно для оксидов, гидроксидов и комплексных соединений некоторых p-элементов и большинства d-элементов в промежуточных степенях окисления. Амфотерность в той или иной степени является общим свойством гидроксидов. Например, для соединений хрома (III) характерны следующие реакции:
$Cr(OH)_3$ (тв) + $3HCl$ (р-р) $ longrightarrow CrCl_3$ (р-р) + $3H_2O$
$Cr(OH)_3$ (тв) + NaOH (р-р) + $2H_2O longrightarrow Na[Cr(OH)_4(H_2O)_2]$ (р-р)
$Cr_2O_3$ (тв) + 6HCl (р-р) $ longrightarrow 2CrCl_3$ (р-р) + $3H_2O$
$Cr_2O_3$ (тв) + $Na_2CO_3$ (плавл)$ longrightarrow 2NaCrO_2 + CO_2$ (газ)
Традиционные представления о проявлении амфотерности гидроксидов как диссоциации по кислотному и основному типам не являются достаточно точными. В общем виде амфотерное поведение нерастворимых гидроксидов хрома (III), алюминия, цинка может быть описано как реакции ионного обмена гидратированных комплексов с ионами гидроксония и гидроксил-анионами $H_3O^+$ и $OH^–$. Например, для $Al(OH_3)$ ионные равновесия могут быть записаны следующим образом:
$[Al(OH)_3(H_2O)_3] + 3H_3O^+ leftrightarrow [Al(H_2O)_6]^{3+} + 3H_2O$ (в кислой среде)
$[Al(OH)_3(H_2O)_3] + 3OH^- leftrightarrow [Al(OH)_6]^{3-}$ (в щелочной среде)
В ряде случаев важным косвенным признаком амфотерности является способность элемента образовывать два ряда солей, катионного и анионного типа. Например, для цинка:
$ZnCl_2$ и $[Zn(H_2O)_4]SO_4$ (катионные))
$Na_2ZnO_2$ и $Na_2]Zn(OH)_4]$ (анионные).