Амфотерні підстави

Гідроксид цинку Zn (OH) 2 є малорозчинні підставою. Його можна отримати, діючи лугом на яку-небудь розчинну сіль цинку – при цьому Zn (OH) 2 випадає в осад:

ZnCl2 + 2 NaOH = Zn (OH) 2 ? + 2 NaCl

Подібно до всіх інших підстав, осад гідроксиду цинку легко розчиняється при додаванні якої-небудь кислоти:

Zn (OH) 2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2 H2O

Якщо ж замість кислоти до осаду гідроксиду цинку додати надлишок лугу, то він також розчиняється, чого не відбувається з іншими гидроксидами. Чому Zn (OH) 2 розчиняється у лугу ?

Гідроксид цинку, отримання і свойстваЕто явище пояснюється тим, що в присутності надлишку сильної основи гідроксид цинку здатний віддавати атоми водню, подібно кислоті.

Відбувається реакція нейтралізації на зразок тієї, яка могла б статися між NaOH і кислотою. Ця кислота (цинкова кислота H2ZnO2) і гідроксид цинку Zn (OH) 2 є одним і тим же з’єднанням ! Скорочена (але не структурна) формула цього з’єднання може бути записана двома способами:

Zn (OH) 2 або H2ZnO2 – це дві скорочені формули;

H -O- Zn -O -H єдина структурна формула.

Амфотерними називаються такі гідроксиди, які здатні віддавати в реакціях з іншими сполуками як атоми (іони) водню, так і гідрокси- групи (аніони гідроксилу).

Крім гідроксиду цинку, амфотерними властивостями володіють гідроксиди деяких інших металів: Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Be (OH) 2, Sn (OH) 4, Pb (OH) 2.

Пояснення прояви амфотерности у одних металів і відсутність її у інших слід шукати в теорії хімічного зв’язку.

Можна помітити, що амфотерні властивості проявляють ті метали, які в Періодичної таблиці знаходяться найближче до неметалів. Як відомо, неметали мають більшу електронегативність (порівняно з металами), тому їх зв’язок з киснем носить ковалентний характер і відрізняється значною міцністю.

Зв’язки між металами і киснем, як правило, іонні (через низьку електронегативності металів). Такі зв’язки часто менш міцні, ніж ковалентні (згадайте атомні кристали).

Розглянемо структурні формули трьох різних сполук: гідроксиду бору B (OH) 3, гідроксиду алюмінію Al (OH) 3 і гідроксиду кальцію Ca (OH) 2.

З’єднання B (OH) 3 має всередині молекули найбільш ” ковалентну ” зв’язок бору з киснем, оскільки бор ближче за електронегативності до кисню, ніж Al і Сa. Через високу електронегативності бору енергетично вигідніше входити до складу негативно зарядженої частинки – тобто кислотного залишку. Тому формулу B (OH) 3 частіше записують як H3BO3:

H3BO3 = 3H + + BO33 – (в розчині)

Кальцій – найменш електронегативний з цих елементів, тому в його молекулі зв’язок Са -О носить іонний характер. Через низьку електронегативності для кальцію вигідне існування у вигляді катіона Ca2 +:

Ca (OH) 2 = Ca2 + + 2OH – (в розчині)

У зв’язку з цим в структурних формулах пунктирними лініями відзначені зв’язку, розрив яких енергетично більш вигідний.

Структурні формули показують, що з’єднання B (OH) 3 буде легше віддавати іони водню, ніж іони гідроксиду, тобто є кислотою (і за традицією має бути записано скороченою формулою H3BO3). Навпаки, Ca (OH) 2 – типове підставу. Гідроксид алюмінію, в якому центральний атом має проміжну електронегативність, може проявляти як властивості кислоти, так і підстави – залежно від партнера по реакції нейтралізації. Це спостерігається в дійсності. У першій з наведених нижче реакцій Al (OH) 3 реагує як звичайне підставу, а в наступних – як кислота:

2 Al (OH) 3 + 3 H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 6 H2O.

Al (OH) 3 ? H3AlO3 + NaOH = NaH2AlO3 + H2O, причому якщо реакцію проводити при нагріванні, то сіль NaH2AlO3 втрачає одну молекулу води і утворюється алюмінат натрію NaAlO2. У розчині алюмінат натрію, навпаки, легко приєднує воду і існує у вигляді солі Na [Al (OH) 4]. Отже:

Al (OH) 3 + NaOH = NaAlO2 + 2 H2O (при сплаву);

Al (OH) 3 + NaOH = Na [Al (OH) 4] (при додаванні розчину NaOH без нагрівання).

У цинку електронегативність практично така ж, як у алюмінію (1,65), тому гідроксид цинку Zn (OH) 2 проявляє схожі властивості. Таким чином, амфотерні гідроксиди взаємодіють як з розчинами кислот, так і з розчинами лугів.

Посилання на основну публікацію