11 классс. Химия.Амфотерные гидроксиды . Амфотерные гидроксиды . Опыты
11 классс. Химия.Амфотерные гидроксиды . Амфотерные гидроксиды . Опыты
Комментарии преподавателя
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.
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 (Рис. 1). Тогда ZnO22- будет кислотным остатком с зарядом 2-.
Рис. 1. Формулы гидроксида цинка
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:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O (основание)
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:
H2ZnO2 + 2NaOH(ТВ.) = Na2ZnO2 + 2H2O (кислота)
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]
[Zn(OH)4]2- – 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)3 = 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
Рис. 2. Образование осадка гидроксида алюминия
Амфотерные гидроксиды образованы переходными химическими элементами и проявляют двойственные свойства, т. е. являются одновременно и кислотой, и основанием. Получим и подтвердим амфотерный характер гидроксида алюминия.
Получим в пробирке осадок гидроксида алюминия. Для этого к раствору сульфата алюминия прильем небольшое количество раствора щелочи (гидроксида натрия) до появления осадка (Рис. 1). Обратите внимание: на данном этапе щелочь не должна быть в избытке. Полученный осадок белого цвета – это гидроксид алюминия:
Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4
Рис. 1. Осадок Al(OH)3
Доказательство амфотерного характера гидроксида алюминия
Для следующего опыта разделим полученный осадок на две части. Чтобы доказать, что гидроксид алюминия проявляет свойства кислоты, надо провести его реакцию со щелочью. И наоборот, для доказательства основных свойств гидроксида алюминия смешаем его с кислотой. В одну пробирку с осадком гидроксида алюминия приливаем раствор щелочи – гидроксида натрия (на этот раз берется избыток щелочи). Осадок растворяется. В результате реакции образуется комплексная соль – гидроксоалюминат натрия:
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
Во вторую пробирку с осадком прильем раствор соляной кислоты. Осадок тоже растворяется. Значит, гидроксид алюминия реагирует не только со щелочью, но и с кислотой, т. е. проявляет амфотерные свойства. В данном случае протекает реакция обмена, образуются хлорид алюминия и вода:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Опыт № 3. Взаимодействие раствора тетрагидроксоалюминината натрия с соляной кислотой и углекислым газом
К раствору гидроксоалюмината натрия будем добавлять по каплям разбавленный раствор соляной кислоты. Наблюдаем выпадение осадка гидроксида алюминия и его последующее растворение:
Na[Al(OH)4] + HCl = Al(OH)3¯ + NaCl + H2O
Al(OH)3+ 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Тетрагидроксоалюминат натрия неустойчив и в кислой среде разрушается. Посмотрим, разрушает ли комплекс слабая угольная кислота.
Через раствор тетрагидроксоалюмината натрия будем пропускать углекислый газ. Углекислый газ, в свою очередь, получаем по реакции между мрамором и соляной кислотой. Через некоторое время образуется взвесь нерастворимого в воде гидроксида алюминия, которая при дальнейшем пропускании углекислого газа не исчезает.
Na[Al(OH)4] + CO2= Al(OH)3¯ + NaHCO3
Т. е. избыток углекислоты не растворяет гидроксид алюминия.
Источники
http://www.youtube.com/watch?t=146&v=EQO8iViXb1s
http://www.youtube.com/watch?t=6&v=85N0v3cQ-lI
http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass
http://www.youtube.com/watch?v=peqUcXe6xaE
источник презентации - http://ppt4web.ru/khimija/amfoternye-oksidy-i-gidroksidy.html
http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass