Понятие об амфотерности
Что общего на этих литературных иллюстрациях?
В биологии амфибия означает обитает и на суше, и в воде.
В химии также встречается понятие двойственности. Двойственность в химии называют амфотерностью. Слово «амфотерный» происходит от древнегреческого «амфо» — двойственный (и тот и другой).
ЗАДАЧА «ЛЕТАЮЩИЙ МЕТАЛЛ» Задание 1 Этот металл называют «летающий», потому что его сплавы используют в авиации. Из него изготавливают более 500000 изделий, с которыми мы сталкиваемся практически ежедневно.
Задание 2
Технологам авиазавода поставлены задачи:
Основные свойства: к гидроксиду алюминия прильем раствор кислоты, например, хлороводородную HCl, осадок растворяется:
AI(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O – хлорид алюминия
Кислотные свойства: гидроксид алюминия сплавим с твердой щелочью:
Al(OH)3 или H3AlO3 + 3NaOH = Na3AlO3 + 3H2O.
Ортоалюминиевая кислота H3AlO3 быстро теряет воду и переходит в метаалюминиевую кислоту HAlO2, которая дает соответствующую соль NaAlO2:
HAlO2 + NaOH = NaAlO2 + H2O – алюминат натрия
Гидроксид алюминия при взаимодействии с раствором щелочи образует комплексную соль:
Al(OH)3 + 3NaOH = Na3⌈Al(OH)6⌉ – гексогидроксоалюминат натрия
К амфотерным элементам относят металлы в степени окисления +2, +3: Al, Fe(III), Be, Zn, элементы в таблице Менделеева с атомным номером 22 – 32, 40 – 52, 72 – 84, 104 – 117.
Все амфотерные металлы со степенью окисления +3 образуют в сплавлении соответствующую соль, а с раствором щелочи соответствующую комплексную соль, как и гидроксид алюминия.
Все амфотерные металлы со степенью окисления +2 образуют в сплавлении соответствующую соль, а с раствором щелочи соответствующую комплексную соль, как и гидроксид цинка.
Рассмотрим химические свойства гидроксида цинка Zn(OH)2.
Основные свойства: к нерастворимому гидроксиду цинка прильем раствор кислоты, например, хлороводородную HCl, осадок растворяется:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O – хлорид цинка
Кислотные свойства: гидроксид цинка сплавим с твердой щелочью:
Zn(OH)2 или HAlO2 + 2NaOHтв = NaZnO2 + 2H2O.
Цинковая кислота образует цинкат натрия.
Гидроксид цинка при взаимодействии с раствором щелочи образует комплексную соль:
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2⌈Zn(OH)4⌉ – тетрогидроксоцинкат натрия
Амфотерным гидроксидам соответствуют амфотерные оксиды, т. е. оксиды, способные реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Например, гидроксиду цинка соответствует амфотерный оксид цинка. При внесении в серную кислоту оксид цинка реагирует с ней с образованием соли сульфат цинка ZnSO4 и воды:
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O.
При нагревании смеси твердой щёлочи NaOH и оксида цинка образуются соль Na2ZnO2 и пары воды:
ZnO + 2NaOHтв = Na2ZnO2 + H2O↑.
При взаимодействии амфотерного оксида с раствором щелочи образуется комплексная соль:
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2⌈Zn(OH)4⌉.