Хімія. Повторне видання. 8 клас. Попель
§ 30. Амфотерні оксиди та гідроксиди
Матеріал параграфа допоможе вам:
- з’ясувати, які сполуки називають амфотерними;
- зрозуміти хімічний характер амфотерних оксидів і гідроксидів;
- складати формули продуктів реакцій амфотерних сполук із оксидами, кислотами, основами.
Амфотерні сполуки. Існують оксиди, які виявляють властивості, притаманні як основним, так і кислотним оксидам. До них належать, наприклад, згадані в § 11 сполуки BeO і Al2O3. Ці оксиди, а також відповідні гідроксиди Be(OH)2 і Al(OH)3 взаємодіють не лише з кислотами, а й із лугами.
Здатність сполуки виявляти основні та кислотні властивості називають амфотерністю1, а саму сполуку — амфотерною.
1 Термін походить від грецького слова amphoteros — і той, і інший.
Наводимо формули найважливіших амфотерних сполук:
За будовою і фізичними властивостями амфотерні оксиди подібні до основних оксидів. Вони складаються з йонів, мають високі температури плавлення. Жодний амфотерний оксид не розчиняється у воді.
Амфотерні гідроксиди також є нерозчинними; під час нагрівання вони не плавляться, а зазнають розкладу.
Хімічні властивості амфотерних оксидів і гідроксидів. Амфотерні сполуки взаємодіють із кислотними та основними оксидами, кислотами, лугами.
У реакціях із кислотними оксидами та кислотами амфотерні оксиди і гідроксиди виявляють основні властивості:
Продукти таких реакцій (солі) містять катіони металічного елемента (Zn2+).
Під час взаємодії з основними оксидами і лугами амфотерні сполуки виявляють кислотні властивості:
У цьому випадку утворюються солі, в яких атоми металічного елемента містяться в аніонах (ZnO2-2).
Останнє рівняння відповідає реакції за участю лугу, а не його розчину. Для того щоб формула солі була вам зрозумілою, змінимо порядок запису елементів у формулі цинк гідроксиду на загальноприйнятий для кислот:
Амфотерні оксиди і гідроксиди реагують також із водними розчинами лугів за звичайних умов:
1 Префікс «тетра» (в перекладі з грецької — чотири) вказує на кількість гідроксильних груп в аніоні солі.
Квадратними дужками в хімічних формулах виокремлено аніон солі Zn(OH)2-4.
Формулу продукту двох останніх реакцій можна отримати, замінивши у формулі Na2ZnO2 два двовалентні атоми Оксигену на чотири одновалентні гідроксильні групи:
Na2ZnO2 ⇒ Na2[Zn(OH)4].
Якщо з основним оксидом або лугом реагує амфотерна сполука тривалентного елемента, то можливі два варіанти взаємодії речовин.
Розглянемо реакції між алюміній оксидом і калій гідроксидом. Продуктом однієї реакції між цими сполуками є сіль, яка походить від алюміній гідроксиду Al(OH)3 як кислоти (H3AlO3):
Продукт іншої реакції — сіль простішого складу. Виведемо її формулу, з’ясувавши спочатку формулу відповідної «кислоти» (насправді — амфотерної сполуки). Для цього складаємо разом усі атоми, наявні у формулах алюміній оксиду Al2O3 і води H2O. В отриманій формулі H2Al2O4 зменшуємо індекси вдвічі (HAlO2) і замінюємо символ Гідрогену на символ Калію: KAlO2. Відповідне хімічне рівняння:
Цікаво знати
Сполука HAlO2, формулу якої часто записують як AlO(OH), трапляється в природі й утворює кілька мінералів.
Зіставивши коефіцієнти перед формулами реагентів у рівняннях (1) і (2), бачимо, що ортоалюмінат утворюється внаслідок додавання до алюміній оксиду втричі більшої кількості лугу.
Такі самі солі є продуктами реакцій за участю алюміній гідроксиду:
Якщо алюміній гідроксид реагує з водним розчином лугу, то утворюються солі, в яких аніони містять гідроксильні групи (реакції відбуваються за звичайних умов):
1 Префікс «гекса» (в перекладі з грецької — шість) указує на кількість гідроксильних груп в аніоні солі.
На малюнку 59 показано результат досліду, який засвідчує амфотерність хром(ІІІ) гідроксиду Cr(OH)3.
Мал. 59. Результат взаємодії хром(ІІІ) гідроксиду: а — із кислотою; б — із розчином лугу
• Складіть рівняння реакцій хром(ІІІ) гідроксиду з хлоридною кислотою і розчином натрій гідроксиду.
Під час нагрівання амфотерні гідроксиди, як і нерозчинні основи, розкладаються на відповідні оксиди і воду:
• Напишіть рівняння реакції термічного розкладу алюміній гідроксиду.
Матеріал, викладений у параграфі, узагальнює схема 10.
Схема 10
Хімічні властивості амфотерних сполук
ВИСНОВКИ
Деякі оксиди та гідроксиди металічних елементів виявляють як основні, так і кислотні властивості. Їх називають амфотерними сполуками.
За фізичними властивостями амфотерні оксиди подібні до основних оксидів, а амфотерні гідроксиди — до нерозчинних основ.
Амфотерні сполуки взаємодіють із кислотами і лугами, з кислотними та основними оксидами. Амфотерні гідроксиди під час нагрівання розкладаються.
229. Які сполуки називають амфотерними? Назвіть два-три елементи, що утворюють такі сполуки.
230. Укажіть формули продуктів перетворень за участю сполук Цинку й Алюмінію та перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння:
231. Допишіть схеми реакцій і складіть хімічні рівняння:
232. Напишіть рівняння реакцій берилій оксиду з барій гідроксидом під час нагрівання та розчином цієї основи.
233. Як би ви розпізнали білі порошки гідроксидів Магнію та Цинку, використавши відмінності в хімічних властивостях цих сполук?
234. Амфотерний гідроксид має молярну масу 103 г/моль. Назвіть цю сполуку.
235. Визначте масу ферум(ІІІ) оксиду, яка містить стільки йонів, скільки молекул перебуває в 11 г карбон(IV) оксиду.
236. Під час термічного розкладу 39 г алюміній гідроксиду утворилося 20 г алюміній оксиду. Чи повністю розклалася сполука?
237. Обчисліть масу плюмбум(ІІ) оксиду, яка прореагує із 200 г розчину натрій гідроксиду з масовою часткою лугу 10 %.