Amfoterní hydroxidy

Amfoterismus

Amfoterismus je druh chemického hermafroditismu, který znamená, že cokoli, co je amfoterní, může být spojeno s projevem znaků opačné strany, což v tomto případě znamená reakci dané látky jak s kyselinami, tak se zásadami. To znamená, že takový hydroxid, když se dostane do prostředí silné zásady, bude reagovat podobně jako kyselina. Produktem této reakce bude vhodná sůl, jejíž kyselý radikál bude pocházet z amfoterního hydroxidu. Na druhou stranu, pokud je sloučenina podrobena reakci v silně kyselém prostředí, bude se chovat jako báze. Taková reakce bude zaměřena na produkci sloučeniny soli, kde kationtem bude kov pocházející z aplikovaného hydroxidu.

Příklady amfoterních hydroxidů

Nejběžnějšími amfoterními hydroxidy jsou hydroxid hlinitý, hydroxid zinečnatý, hydroxid chromitý (III) a hydroxid měďnatý (II). Je jich však mnohem více, například hydroxid berylnatý, hydroxid olovnatý nebo hydroxid antimonitý. Na rozdíl od tendence takové sloučeniny nejsou krystalické. Tvoří koloidní usazeniny, které jsou velmi málo rozpustné ve vodě.

Reakce amfoterních hydroxidů

Diskutované sloučeniny vzhledem ke své povaze vykazují reakce jak se silnými kyselinami, tak se zásadami. Obecný zápis:

1. Amfoterní hydroxid + kyselina → sůl + voda
2. Amfoterní hydroxid + báze → hydroxokomplex (sůl)

V obou případech jsou reakčními produkty soli, ale při reakci s bázemi jde o komplexy, kde anion zahrnuje i kov, který pochází z hydroxidu. Příklady reakcí hydroxidu hlinitého:

1. Al(OH) ₃ + ₃ HCl -> AlCl3 ₊ 3H20
2. Al(OH) ₃ + NaOH → Na[Al(OH) ₄]

Jak poznat, zda jsou hydroxidy amfoterní?

Nejjednodušší způsob, jak najít takové sloučeniny v periodické tabulce, je vztah mezi povahou oxidů a jejich pozicí v tabulce. Kyselé vlastnosti oxidů se zvyšují zleva doprava, takže zejména první skupina má sklony k zásadám a takové oxidy produkuje a produkty reakce s vodou jsou zásadité hydroxidy. Na krajní pravé straně, kromě vzácných plynů, období zahrnuje určité prvky, které jsou orientovány na oxidy kyselin. Protože oxidy a následně amfoterní hydroxidy vykazují některé vlastnosti každého z nich, můžeme očekávat, že je najdeme někde ve skupinách mezi nimi. Měli bychom uvést, že podíly zásaditých a kyselých vlastností v amfoterních oxidech jsou podobné.

Změna charakteru oxidů v různých obdobích

Počínaje skupinou 1: sodík při reakci s vodou vytváří silnou zásadu, zatímco hořčík, který se nachází v další skupině (2), při reakci s vodou také vytváří zásaditý hydroxid, který však není tak silný – to dokazuje mírně vyšší podíl kyselých vlastností Mg ve srovnání s Na. Dalším prvkem ze skupiny 13 je hliník, který vykazuje stále odlišné vlastnosti: při kontaktu s vodou jeho oxid vytváří hydroxid, který je velmi slabou zásadou, ale také reaguje se silnými zásadami stejným mechanismem jako typické kyseliny. Do 14. skupiny patří prvky jako křemík, jehož oxid reaguje pouze se zásadami, což znamená, že jeho kyselé vlastnosti převažují nad vlastnostmi zásaditými. Pro srovnání, ve sloučenině kyslíku a hliníku jsou podíly těchto vlastností velmi podobné, což jí umožňuje modifikovat a přizpůsobovat svou reakci na aktuální prostředí. Podobné je to ve skupinách 15 a 16, kde například fosfor produkuje kyselé oxidy a vykazuje velmi nízký podíl zásaditých vlastností, zatímco další prvek (síra) je nemá prakticky žádné.

Změna charakteru oxidů v různých skupinách

Umístění prvku vzhledem ke skupině také naznačuje jeho elektronegativitu, která roste spolu s klesajícími obdobími. Pro přehled, nekovový bór tvoří oxid kyselého charakteru, zatímco pod ním umístěný hliník je schopen reagovat jak na silné zásady, tak na silné kyseliny a následné prvky gallia, india a thallia také produkují stále- zásaditější oxidy v souladu s tendencí síly kovového charakteru. Oxid thalia (Tl ₂ O) je již zcela zásaditý a jeho podíl na kyselých vlastnostech je při reakci zanedbatelný.

Ovlivňuje elektronegativita charakter kyslíkových sloučenin?

Podíváme-li se na amfoterní oxidy, snadno si všimneme, že rozdíl v elektronegativitě prvků, ze kterých jsou složeny, osciluje kolem 1,4–2,0 a podíly polarizované a iontové kovalentní vazby jsou podobné. V praxi je amfoterismus sloučeniny určen cestou elektrolytické disociace a pro takovou podobnou elektronegativitu mezi kovem a kyslíkem, stejně jako pro vazbu hydroxylové skupiny, můžeme mít dvě samostatné cesty, které jsou analogické k disociaci sloučeniny. silná zásada a kyselina. To znamená, že v kyselém prostředí disociují na kationt kovu a anionty OH ^– a pokud je prostředí zásadité, pak na kovový aniont MOn ^n- a kationty H ₃ O ⁺ .

Ovlivňuje oxidační stav amfoterismus?

Závislost mezi oxidačním stavem prvku a jeho charakterem se směrem ke kyselosti zvyšuje. To znamená, že čím nižší je oxidační stav, tím vyšší je sklon prvku k alkalitě. U multivalenčních látek jako je chrom nebo mangan je možné pozorovat znak orientovaný oběma způsoby. Mangan s možnými valencemi II, III, IV, V, VI a VII vykazuje širokou škálu podílů vlastností. Střední valence (IV) naznačuje amfoterismus, nižší valence vykazují bazický charakter, zatímco vyšší vykazují stále vyšší podíl kyselého charakteru. Oxid manganu v sedmém oxidačním stupni tedy v reakci s vodou vytvoří docela silnou kyselinu (HMnO ₄ ). Pro srovnání se podívejme na oxidy manganu a mědi (zařazené do stejné skupiny): oxid měďnatý – CuO – umístěný přímo u manganu, vykazuje silnější kyselý charakter. Protože však mangan má tendenci měnit podíl jednotlivých vlastností, při oxidačním stupni III (Mn ₂ O ₃ ) se jeho kyselost již blíží CuO.