§ 36 Амфотерность

•Запишите уравнение реакции сульфата меди с гидроксидом натрия.

•Запишите уравнение реакции гидроксида меди с соляной кислотой.

Проведите следующий опыт.

Лабораторный опыт 1. Свойства гидроксида алюминия

На донышко пробирки насыпьте хлорид алюминия и добавьте воды на 2—3 см по высоте. Растворите вещество. Теперь по каплям, перемешивая, добавляйте к нему 10%-ный раствор NaOH до выпадения осадка. Когда осадок выпадет, разделите полученную взвесь на две порции. К одной порции продолжайте добавлять щёлочь, к другой добавьте 10%-ную соляную кислоту.

• Что наблюдается?

При добавлении щёлочи к соли алюминия сначала выпадает осадок гидроксида алюминия:

3NaOH + AlCl3 = 3NaCl + Al(OH)3

Образовавшийся Al(OH)3 реагирует с кислотой, проявляя тем самым основные свойства:

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O

Однако гидроксид алюминия реагирует также и с избытком щёлочи, проявляя тем самым кислотные свойства. Почему же гидроксид алюминия реагирует со щёлочью?

Дело в том, что гидроксид-ион способен образовывать с ионом алюминия комплексное соединение. Именно оно и образуется при реакции Al(OH)3 со щёлочью:

Al(OH)3 + OH– = [Al(OH)4]–,

тетрагидроксоалюминат

натрия

Укажите в этом соединении комплексообразователь, лиганды и внешнюю сферу.

Таким образом, гидроксид алюминия способен реагировать как с кислотой, так и с основаниями, проявляя тем самым как кислотные, так и

172

оснóвные свойства. Такие соединения называют амфотерными. Al(OH)3 —

амфотерный гидроксид.

В растворах амфотерные гидроксиды образуют с основаниями гидроксокомплексы.

ГИДРОКСОКОМПЛЕКСЫ — комплексные соединения содержащие в ка-

честве лигандов гидроксид-ионы OH

Оксид алюминия Al2O3, соответствующий гидроксиду алюминия, тоже амфотерный. При кипячении со щёлочью он тоже образует комплексное соединение:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]

Если же сплавлять оксид или гидроксид алюминия со щёлочью, т. е. проводить реакцию в безводных условиях, комплекс образоваться не может. В этом случае образуются соединения, которые можно считать солью ортоалюминиевой кислоты H3AlO3 или метаалюминиевой кислоты HAlO2:

t

2NaOH + Al2O3 = 2NaAlO2

t

6NaOH + Al2O3 = 2Na3AlO3

Лабораторный опыт 2. Получение амфотерных гидроксидов

Получите следующие гидроксиды и проверьте их на амфотерность самостоя-

тельно: Fe(OH)3, Cr(OH)3, Zn(OH)2, Cu(OH)2.

К амфотерным гидроксидам относят Be(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Zn(OH)2.

Выполните задание 1 после параграфа.

Гидроксокомплексы вступают во все реакции, характерные для комплексов, с учётом того, что лигандом в них выступает ион OH–.

Амфотерные соединения. Гидроксокомплексы

1. Запишите уравнения реакции Be(OH)2, Cr(OH)3 и Zn(OH)2 со щёлочью, если координационное число ионов Be2+ и Zn2+ равно четырём, а Cr3+ — шести.

173

2.Можно ли считать гидроксокомплексы основаниями с позиций теории Брёнстеда—Лоури?

3.Запишите уравнения всех возможных реакций Na[Al(OH)4] с соляной кис-

лотой.

4.При пропускании CO2 через раствор K3[Cr(OH)6] выпал зелёный осадок. Запишите уравнение реакции.

Язнаю какие соединения называют амфотерными.

Практическая работа 13. Реакции с участием

комплексных соединений

Оборудование. Пробирки, штатив для пробирок.

Реактивы. Твёрдые Na2C2O4, глицин, NaCl, 1—2%-ные растворы KSCN, CoSO4, FeCl3, CuSO4, NaF, K3[Fe(CN)6], 3—5%-ные растворы HCl и NaOH, 3—5%- ный раствор NH3, этилацетат, этиленгликоль.

Цифровая лаборатория. Датчик рН.

Задача. Из имеющихся реагентов самостоятельно получить растворы Co[(C2O4)2]2–, [Cu(NH3)4]2+ и [Fe(SCN)3] и провести некоторые реакции, характерные для комплексных соединений.

Образование нейтральных комплексов. Нейтральные комплексы экстрагируются этилацетатом, а комплексные соединения, содержащие внешнесферные ионы (кроме H+), — нет. Проверьте, образуются ли нейтральные комплексы при реакции: а) FeCl3 и KSCN; б) CuSO4 и NaCl (раствор NaCl брать насыщенный).

Лигандный обмен. Одни лиганды могут вытеснять другие, если в результате получится более прочный комплекс. Получите комплекс [Fe(SCN)3], разделите на две части и подействуйте на него: а) раствором NaF; б) насыщенным раствором NaCl.

•В каком случае наблюдается изменение окраски?

•Какой комплекс железа(III) прочнее, чем [Fe(SCN)3]?

Комплексообразование с основаниями. В качестве лигандов часто

выступают основания по Брёнстеду—Лоури. Если они сопряжены слабой кислоте, то её протонирование сильной кислотой может привести к разрушению комплекса:

174

Если комплекс очень прочный, металл вытесняет H+ из кислоты. Если комплекс непрочный, нужно добавлять щёлочь, чтобы связать выделяющиеся ионы H+ и сместить равновесие вправо.

Проведите реакцию сульфата меди со слабыми кислотами в нейтральной среде. При помощи датчика рН или универсального индикатора проверьте, как изменилось значение рН среды. Добавьте щёлочь, посмотрите на изменение цвета. Лиганды: глицин H2NCH2COOH, этиленгликоль

C2H4(OH)2.

Разрушение комплексов подщелачиванием. Многие комплексы с металлами могут быть разрушены подщелачиванием за счёт образования нерастворимых гидроксидов металлов:

Чем менее прочен комплекс, тем легче его разрушить.

Проверьте, можно ли разрушить подщелачиванием: а) K3[Fe(CN)6]; б) [Fe(SCN)3] (второй комплекс получите самостоятельно).

• Какой комплекс прочнее?

Разрушение аммиачного комплекса меди. Предложите как можно больше способов разрушить комплексный ион [Cu(NH3)4]2+. Экспериментально осуществите эти способы, выяснив предварительно, какие доступные реактивы есть в кабинете химии.

Отчёт о работе. Опишите комплексы, укажите, как вы их получили, покажите преподавателю. Наблюдали ли вы при попытке получить комплексы осадки нерастворимых веществ? Что это могли быть за вещества?

Я понимаю в какие реакции вступают комплексные соединения.

175