Амфотерные оксиды это кратко

Обновлено: 04.07.2024

Гидроксиды – это неорганические соединения, образованные тем или иным элементом, кислородом и водородом. В гидроксидах обязательно имеется водород, связанный с кислородом (связь О–Н). В некоторых гидроксидах водород может непосредственно соединяться с атомами элемента. Например, в H₃РO₃ два атома водорода связаны с атомами кислорода, а один – с атомом фосфора.

В ряде случаев гидроксиды являются продуктами гидратации (соединения с водой) соответствующих оксидов, хотя многие оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют. В результате дегидратации гидроксидов образуются соответствующие оксиды.

Гидроксиды могут быть основными (основания), кислотными (кислородсодержащие кислоты) и амфотерными. Примерами основных гидроксидов являются NaOH, Ва(ОН)₂, Mg(OH)₂. Примерами кислотных гидроксидов являются НСlO₄ (хлорная кислота, высший гидроксид хлора), H₃РO₄ (ортофосфорная кислота, высший гидроксид фосфора), H₂SO₄ (серная кислота, высший гидроксид серы).

Графические формулы перечисленных гидроксидов приведены ниже. Во всех гидроксидах имеется связь О–Н:

ПОНЯТИЕ ОБ АМФОТЕРНЫХ ОКСИДАХ И ГИДРОКСИДАХ

Амфотерность (от греч. amphoteros – и тот, и другой) – способность химических соединений проявлять и кислотные, и основные свойства в зависимости от природы реагента, с которым амфотерное вещество вступает в кислотно-основное взаимодействие.

Амфотерные оксиды и гидроксиды – оксиды и гидроксиды, проявляющие как основные, так и кислотные свойства. Они реагируют как с кислотами, так и с основаниями. Амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды, например: ВeО – Вe(ОН)₂, Сr₂O₃ – Сr(ОН)₃.

Амфотерные гидроксиды практически нерастворимы в воде. Их основные и кислотные свойства выражены слабо, они являются слабыми кислотами и слабыми основаниями.

Амфотерными оксидами и гидроксидами являются, как правило, оксиды и гидроксиды металлов, в которых степень окисления металла +3, +4, иногда +2.

Среди оксидов элементов главных подгрупп амфотерными являются: BeO, Al₂O₃, SnO, SnO₂, PbO, Sb₂O₃.

Амфотерными гидроксидами являются следующие гидроксиды элементов главных подгрупп: Ве(ОН)₂, Al(ОН)₃, Рb(ОН)₂ и некоторые другие.

Оксиды и гидроксиды элементов побочных подгрупп, соответствующие высоким степеням окисления, как правило, являются кислотными, например: СrO₃ (ему соответствует H₂СrO₄), Мn₂O₇ (ему соответствует НМnO₄).

Для низших оксидов и гидроксидов характерно преобладание основных свойств, например: СrO и Сr(ОН)₂, МnО и Мn(ОН)₂.

Оксиды и гидроксиды, в которых степени окисления элементов +3 и +4, являются, как правило, амфотерными: Сг2O₃ и Cr(OH)₃, Fe2O₃ и Fe(OH)₃. Однако последние элементы в декадах d–элементов (например, Zn) образуют амфотерные оксиды и гидроксиды даже в низких степенях окисления, например ZnO и Zn(OH)₂.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ

Рассмотрим амфотерные свойства оксида и гидроксида цинка – ZnO и Zn(OH)₂. Оба вещества реагируют с кислотами:

ZnO + 2HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + H₂O
Zn(OH)₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O

Оксид и гидроксид цинка реагируют также и со щелочами:

В результате реакций со щелочами в растворах образуются комплексные ионы – тетрагидроксоцинкаты (например, Na₂[Zn(OH)4]), а при сплавлении – цинкаты (например, Na₂ZnO₂). Чтобы составить формулы цинкатов, запишите формулу гидроксида цинка Zn(OH)₂ как формулу кислоты – H₂ZnO₂. Кислотным остатком такой кислоты является ион ZnO₂ 2– .

Докажем амфотерность оксида и гидроксида алюминия Al(ОН)₃. Он растворяется в кислотах с образованием солей, где алюминий находится в катионной форме:

Al(ОН)₃ + 3Н + = Al 3+ + 3H₂O

Но гидроксид алюминия взаимодействует и со щелочами. При сплавлении со щелочами образуются алюминаты (метаалюминаты):

Al(ОН)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O

Чтобы составить формулы алюминатов, запишите формулу гидроксида алюминия Al(ОН)₃ как H₃AlO₃. Теперь представьте, что от 1 моль этого соединения отщепляется 1 моль воды. Образуется соединение НАlO₂, в котором кислотным остатком будет ион AlO₂ – .

В образовавшейся соли алюминий образует анион AlO₂ – (алюминий в анионной форме). В растворах в результате реакции со щёлочью образуется комплексный тетрагидроксоалюминат-ион [Al(ОН)₄] – :

Al(ОН)₃ + NaOH = Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат натрия)

Некоторые амфотерные оксиды и гидроксиды не проявляют амфотерность в обычных условиях и в растворах ведут себя как основные. Амфотерность таких соединений проявляется в более жёстких условиях. Например, гидроксид железа (III) Fe(OH)₃ легко реагирует с кислотами:

Fe(OH)₃ + 3НCl = FeCl₃ + 3H₂O
Fe(OH)₃ + NaOH = NaFeO₂ + 2H₂O

Признаком этой реакции будет растворение бурого осадка. А вот при добавлении раствора щёлочи гидроксид железа (III) не растворяется. Тогда, может быть, считать его основанием, не растворимым в воде? Дело в том, что в данном случае соль образуется при плавлении со щёлочью.

Естественно, что в ходе плавления происходит разложение гидроксида на оксид и воду, и в действительности реакция идёт между оксидом и щёлочью:

Fe₂O₃ + 2NaOH = 2NaFeO₂ + H₂O

Таким образом, гидроксид железа (III) можно отнести к амфотерным гидроксидам, хотя основные свойства у него преобладают.

Оксидами называют сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород.

Оксиды — весьма распространённый в природе класс соединений. Они находятся в воздухе, распространены в гидросфере и литосфере.

На Земле вода встречается во всех трёх агрегатных состояниях — газообразном (водяной пар), жидком и твёрдом (лёд, снег). На долю воды также приходится большая часть массы живых организмов.

Примесь этого очень ядовитого вещества может содержаться в воздухе. Основным источником загрязнения является транспорт. Угарный газ образуется в результате неполного сгорания топлива. Этот же оксид образуется и во время пожаров.

В природе этот оксид встречается в виде минерала гематита. Он составляет основу руды, называемой красным железняком.

Оксиды принято группировать в зависимости от их способности реагировать с кислотами и основаниями. Различают три важнейшие группы оксидов: основные, кислотные и амфотерные. Их относят к солеобразующим оксидам. Существуют также оксиды, которые называют несолеобразующими.

Основные оксиды образуются химическими элементами — металлами. Как правило, степень окисления элемента, образующего основный оксид, является невысокой: \(+1\) или \(+2\).

Кислотные оксиды образуют элементы — неметаллы. Например, оксид серы(\(VI\)) SO 3 , оксид азота(\(IV\)) NO 2 .

Также кислотные оксиды могут быть образованы металлическими химическими элементами, в которых те проявляют степень окисления от \(+5\) до \(+8\). Например, оксид хрома(\(VI\)) Cr O 3 и оксид марганца(\(VII\)) Mn 2 O 7 .

Если металлический элемент имеет переменную валентность (проявляет несколько степеней окисления), то из всех образуемых им оксидов амфотерными свойствами обладают те, в которых этот элемент имеет промежуточную валентность (промежуточную степень окисления).

К ним относятся: оксид углерода(\(II\)) CO , оксид кремния(\(II\)) SiO ,оксид азота(\(I\)) N 2 O , оксид азота(\(II\)) NO .

Если элемент, образующий оксид, имеет переменную степень окисления (или валентность), то в названии оксида указывается его степень окисления римской цифрой в скобках сразу после названия (без пробела).

Например: Cu 2 O — оксид меди(\(I\)), CuO — оксид меди(\(II\)), FeO — оксид железа(\(II\)), Fe 2 O 3 — оксид железа(\(III\)), Cl 2 O 7 — оксид хлора(\(VII\)).

Часто используют и другие наименования оксидов по числу атомов кислорода: если оксид содержит только один атом кислорода, то его называют монооксидом, или моноокисью, если два — диоксидом, или двуокисью, если три — то триоксидом, или трёхокисью и т. д.

Также распространены исторически сложившиеся (тривиальные) названия оксидов, например, угарный газ CO , серный ангидрид SO 3 и т. д.

Амфотерность – способность веществ проявлять кислотные или основные свойства в зависимости от реагента. Так, оксид алюминия, с кислотными оксидами и кислотами ведёт себя как основный оксид, а со щелочами и основными оксидами – как кислотный оксид.

Какие оксиды называют амфотерными?

Таблица 1. – Примеры амфотерных оксидов в различных степенях окисления

Амфотерные оксиды. Получение, химические свойства, образование средних и комплексных солей

Примеры амфотерных оксидов

В таблице представлены лишь самые популярные примеры оксидов, встречающихся на ЕГЭ, многие другие оксиды при различных условиях реагируют как со щелочами, так и с кислотами.

Подробнее о классификации оксидов можно узнать в статье Классификация оксидов

Химические свойства амфотерных оксидов

Амфотерные оксиды проявляют свойств основных оксидов в реакции с кислотами:

Амфотерные оксиды проявляют основность при реакции с кислотными оксидами:

Амфотерные оксиды проявляют свойства кислотных оксидов при взаимодействии со щелочами (растворимыми основаниями). При этом реакция осуществима как в растворах с концентрированными щелочами, так и при сплавлении.

В растворах:

Полученную соль называют тетрагидроксоцинкат натрия

Полученную соль называют тетрагидроксоалюминат натрия.

Формула полученной соли зависит от количества воды и щелочи, вступивших в реакцию, так в избытке щелочи образуется гексагидроксоалюминат, а не тетрагидроксоалюминат:

При сплавлении:

Полученная соль называется цинкат натрия.

Полученная соль называется алюминатом калия (метаалюминат)

В следующих таблицах приведены некоторые средние и комплексные анионы, в состав которых входят амфотерные металлы.

Таблица 2. – Анионы, содержащие амфотерные металлы в валентности II.

Таблица 3. – Анионы, содержащие амфотерные металлы в валентности III.

Таблица 4. – Наиболее распространенные ионы, содержащие амфотерные металлы в валентности IV.

Пользуясь данными таблицами, можно назвать многие соли, например, средние соли:

KAlO₂ – алюминат калия

NaAlO₂ – алюминат натрия

BaZnO₂ – цинкат бария

CaBeO₂ – бериллат кальция

K₂PbO₂ – плюмбит калия, содержит свинец (II)

BaPbO₂ – плюмбит бария

K₄PbO₄ – плюмбат (ортоплюмбат) калия, содержит свинец (IV)

KCrO₂ – хромит калия

NaFeO₂ – феррит натрия

И комплексные соли:

K[Al(OH)₄] – тетрагидроксоалюминат калия

K₃[Al(OH)₆] – гексагидроксоалюминат калия

Na₂[Zn(OH)₄] – тетрагидроксоцинкат натрия

Ca[Zn(OH)₄] – тетрагидроксоцинкат кальция

K₂[Be(OH)₄] – тетрагидроксобериллат калия

Ba[Be(OH)₄] – тетрагидроксобериллат бария

Na₂[Pb(OH)₄] – тетрагидроксоплюмбит натрия

Na₂[Pb(OH)₆] – гексагидроксоплюмбат натрия

Ca[Sn(OH)₆] – гексагидроксостаннат кальция

Na[Cr(OH)₄] – тетрагидроксохромит натрия

K₃[Cr(OH)₆] – гексагидроксохромит калия

Ca₃[Cr(OH)₆] – гексагидроксохромит кальция

Na₃[Fe(OH)₆] – гексагидроксоферрит натрия

Как составлять формулы безводных солей?

Например, в реакции участвовал оксид свинца IV и оксид кальция:

Орто-формула соответствует гидроксиду амфотерного металла с учетом того, что в кислоте порядок элементов меняется (водород должен стоять на первом месте).

Таблица 5. – Амфотерные оксиды и кислотные остатки, соответствующие им

Для амфотерных металлов в III валентности можно выделить общую формулу орто-кислоты и орто-аниона: H₃MeO₃ и MeO₃ 3- .

Для амфотерных металлов в IV валентности можно выделить общую формулу орто-кислоты и орто-аниона: H₄MeO₄ и MeO₄ 4- .

Таким образом, в реакции оксида свинца IV и оксида кальция можно получить ортоплюмбат кальция:

PbO₂ + 2CaO = Ca₂PbO₄ (ортоплюмбат кальция)

Подробнее о таком способе можно прочитать в статье Свойства кислотных оксидов

Таким образом, оксиду алюминия и оксиду свинца IV соответствуют следующие мета-формулы:

Таблица 6. – Амфотерные оксиды и кислотные остатки, соответствующие им

Поэтому в реакции между оксидом кальция и диоксидом свинца может образоваться и метаплюмбат кальция.

Амфотерные оксиды проявляют свойства кислотных в реакциях с основными оксидами. Реакция происходит при сплавлении:

ZnO + CaO = CaZnO₂ – цинкат кальция

Al₂O₃ + SrO = Sr(AlO₂)₂ – алюминат (метаалюминат) стронция

Амфотерные оксиды способны вытеснять летучие оксиды из солей:

Как и многие другие нерастворимые оксиды, амфотерные оксиды реагируют с восстановителями (C, CO, H₂, NH₃, CH₄, более активные металлы). Реакции идут только при нагревании.

Получение амфотерных оксидов

Термическое разложение амфотерных гидроксидов:

Данная реакция не подходит для получения оксида железа III, так как при окислении железа образуется двойной оксид Fe₃O₄.

Термическим разложением нитратов. Причем, если в состав катиона входит металл с переменной степенью окисления, в продукте его степень окисления может измениться:

Оксиды хрома и железа в III валентности разлагаются без изменения степени окисления металла:

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.

Читайте также: