3.6 Амфотерні гідроксиди
Як і амфотерні оксиди, амфотерні гідроксиди мають двоїсту природу, тобто здатні в хімічних реакціях виступати як основи (з речовинами кислотного характеру), або як кислоти (з речовинами основного характеру).
З порівняння структурних формул основ, кислот та амфотерних гідроксидів видно, що в молекулах усіх цих речовин є групи –ОН. Наприклад:
Різниця у властивостях обумовлена різною міцністю зв’язку між атомами Гідрогену та Оксигену в rpyпі –ОН та атомом Оксигену цієї групи з атомами елементу, який утворив гідрат оксиду. В основах більш міцний зв’язок між Гідрогеном і Оксигеном і тому при їх дисоціації, а також в реакціях солеутворення, відщеплюється гідроксил-йон ОН–. Наприклад:
NаOH → Nа+ + OН–
В кислотах міцніший зв’язок між атомом Оксигену та атомом кислотоутворюючого елемента і тому при їх дисоціації, а також в реакціях солеутворення, відщеплюється гідроген – йон Н+. Наприклад:
HNO3 → H+ + NO3–
В молекулах амфотерних гідроксидів міцність цих зв’язків приблизно однакова, тому вони здатні дисоціювати як за основним, так і за кислотним типом, залежно від природи речовини, з якою вони взаємодіють. Наприклад:
Zn(OH)2 ↔ Zn2+ + 2OH–
H2ZnO2 ↔ 2H+ + ZnO2 2–
Дисоціація амфотерних гідроксидів у водних розчинах практично не відбувається, тому що вони нерозчинні у воді. Такий розрив зв’язків має місце в реакціях солеутворення.
3.6.1 Одержання, хімічні формули та номенклатура амфотерних гідроксидів
Амфотерні гідроксиди можна одержувати дією лугів на розчини солей відповідних елементів. Наприклад:
Pb(NO3)2 + 2NaOH = Pb(OH)2↓ + 2NaNO3
AlCl3 + 3KOH = Al(OH)3↓ + 3KCl
Так як амфотерні гідроксиди здатні взаємодіяти з лугами, при їх одержанні не слід застосовувати надлишок лугу.
Хімічні формули амфотерних гідроксидів та їх структурні формули записують так, як і формули основ, і відповідно утворюють назви. Наприклад:
Якщо кислотна функція амфотерного гідроксиду набагато сильніше виражена за основну, то хімічну формулу його звичайно записують так, як це прийнято для кислот і відповідно утворюють назву. Наприклад:
H3AsО3 – ортоарсенітна кислота.
3.6.2 Властивості амфотерних гідроксидів
Амфотерні гідроксиди проявляють кислотну функцію при взаємодії з речовинами основної природи (основами та основними оксидами).
При нагріванні амфотерних гідроксидів з кристалічними основами або основними оксидами утворюються солі відповідних кислот.
Наприклад:
Zn(OH)2 + CaO = CaZnO2 + H2O
Zn(OH)2 + 2KOH = K2ZnO2 + 2H2O
2Al(OH)3 + MgO = Mg(AlO2)2 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
Для того, щоб навчитись писати рівняння реакцій амфотерних гідроксидів з речовинами основного характеру, слід записувати хімічні формули амфотерних гідроксидів так, як це прийнято для кислот. Наприклад:
Zn(OH)2 = H2ZnO2 – цинкатна кислота,
Al(OH)3 = H3AlO3 – ортоалюмінатна кислота,
H3AlO3 – H2O = HAlO2 – метаалюмінатна кислота.
При взаємодії амфотерного гідроксиду елемента зі ступенем окиснення +2 з речовинами основного характеру утворюється сіль відповідної кислоти. Наприклад:
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O;
Pb(OH)2 + CaO = CaPbO2 + H2O;
Sn(OH)2 + MgО = MgSnO2 + H2O;
Cu(OH)2 + K2O = K2CuO2 + H2O;
Ge(OH)2 + Ba(OH)2 = BaGeO2 + 2H2O
При взаємодії амфотерного гідроксиду елемента зі ступенем окиснення +3 або +4 з речовинами основної природи звичайно утворюються солі відповідних метакислот.
Наприклад:
Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2O,
2Sb(OH)3 + CaO = Ca(SbO2)2 + 3H2O
2Fe(OH)3 + Na2O = 2NaFeO2 + 3H2O,
Sn(OH)4 + 2NaOH = Na2SnO3 +3H2O
При нагріванні амфотерного гідроксиду або оксиду елемента зі ступенем окиснення +3 з надлишком основи або основного оксиду, можуть утворюватись солі відповідних ортокислот.
Наприклад:
3MgO + Al2O3 = Mg3(AlO3)2
При взаємодії амфотерних гідроксидів та оксидів з речовинами кислотної природи (кислотами та кислотними оксидами) утворюються солі, при цьому амфотерні сполуки проявляють основні властивості. Наприклад:
Zn(OH)2 + Н2СО3 = ZnCО3 + 2Н2О,
2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SО3)3 + 3Н2О,
Cr2O3 + 6НСl = 2CrCl3 + 3Н2О,
BeO + N2O5 = Be(NO3)2
При нагріванні двох амфотерних сполук (оксидів або гідроксидів) вони також взаємодіють з утворенням солі тієї кислоти, яка відповідає амфотерній сполуці з більш яскраво вираженою кислотною функцією.
Наприклад:
ZnO + 2Al(OH)3 = Zn(AlO2)2 + 3H2O