Amfotérne hydroxidy

Amfoterizmus

Amfoterizmus je druh chemického hermafroditizmu, čo znamená, že čokoľvek, čo je amfotérne, môže byť spojené s prejavom vlastností opačnej strany, čo v tomto prípade znamená reakciu danej látky s kyselinami aj so zásadami. To znamená, že takýto hydroxid po vložení do prostredia silnej zásady bude reagovať podobne ako kyselina. Produktom tejto reakcie bude vhodná soľ, ktorej kyslý radikál bude pochádzať z amfotérneho hydroxidu. Na druhej strane, ak sa zlúčenina podrobí reakcii v silne kyslom prostredí, bude sa správať ako zásada. Takáto reakcia bude zameraná na produkciu zlúčeniny soli, kde katiónom bude kov pochádzajúci z použitého hydroxidu.

Príklady amfotérnych hydroxidov

Najbežnejšie amfotérne hydroxidy sú hydroxid hlinitý, hydroxid zinočnatý, hydroxid chrómový (III) a hydroxid meďnatý (II). Je ich však oveľa viac, napríklad hydroxid berýlinatý, hydroxid olovnatý či hydroxid antimónny. Na rozdiel od tendencie takéto zlúčeniny nie sú kryštalické. Tvoria koloidné usadeniny, ktoré sú veľmi málo rozpustné vo vode.

Reakcie amfotérnych hydroxidov

Vzhľadom na svoju povahu diskutované zlúčeniny vykazujú reakcie so silnými kyselinami aj zásadami. Všeobecný zápis:

1. Amfotérny hydroxid + kyselina → soľ + voda
2. Amfotérny hydroxid + zásada → hydroxokomplex (soľ)

V oboch prípadoch sú reakčnými produktmi soli, ale pri reakcii so zásadami sú to komplexy, kde anión zahŕňa aj kov, ktorý pochádza z hydroxidu. Príklady reakcií hydroxidu hlinitého:

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

Ako rozpoznať, či sú hydroxidy amfotérne?

Najjednoduchší spôsob, ako nájsť takéto zlúčeniny v periodickej tabuľke, je vzťah medzi povahou oxidov a ich pozíciou v tabuľke. Kyslé vlastnosti oxidov sa zvyšujú zľava doprava, takže najmä prvá skupina má tendenciu k zásadám a takéto oxidy produkuje a produktmi reakcie s vodou sú zásadité hydroxidy. Úplne vpravo, okrem vzácnych plynov, obdobie zahŕňa určité prvky, ktoré sú orientované na kyslé oxidy. Keďže oxidy a následne amfotérne hydroxidy vykazujú niektoré vlastnosti každého z nich, môžeme očakávať, že ich nájdeme niekde v skupinách nachádzajúcich sa medzi nimi. Mali by sme uviesť, že podiely zásaditých a kyslých prvkov v amfotérnych oxidoch sú podobné.

Zmena charakteru oxidov v rôznych obdobiach

Počnúc skupinou 1: sodík pri reakcii s vodou vytvára silnú zásadu, zatiaľ čo horčík, ktorý sa nachádza v ďalšej skupine (2), pri reakcii s vodou tiež vytvára zásaditý hydroxid, ktorý však nie je taký silný – to dokazuje mierne vyššiu podiel kyslých vlastností Mg v porovnaní s Na. Ďalším prvkom zo skupiny 13 je hliník, ktorý vykazuje stále odlišné vlastnosti: jeho oxid pri kontakte s vodou vytvára hydroxid, ktorý je veľmi slabou zásadou, ale tiež reaguje so silnými zásadami rovnakým mechanizmom ako typické kyseliny. Do 14. skupiny patria prvky ako kremík, ktorého oxid reaguje len so zásadami, čo znamená, že jeho kyslé vlastnosti prevažujú nad zásaditými vlastnosťami. Pre porovnanie, v zlúčenine kyslíka a hliníka sú podiely týchto vlastností veľmi podobné, čo jej umožňuje modifikovať a prispôsobovať svoju reakciu aktuálnemu prostrediu. Podobne je to v 15. a 16. skupine, kde napríklad fosfor produkuje kyslé oxidy a vykazuje veľmi nízky podiel zásaditých vlastností, pričom nasledujúci prvok (síra) ich nemá prakticky žiadne.

Zmena charakteru oxidov v rôznych skupinách

Umiestnenie prvku vzhľadom na skupinu tiež naznačuje jeho elektronegativitu, ktorá rastie spolu s klesajúcimi obdobiami. Pre prehľad, nekovový bór tvorí oxid s kyslým charakterom, zatiaľ čo hliník, ktorý sa nachádza pod ním, je schopný reagovať na silné zásady aj silné kyseliny a následné prvky gália, india a tália tiež produkujú stále. zásaditejšie oxidy v súlade s tendenciou sily kovového charakteru. Oxid tálitý (Tl ₂ O) je už úplne zásaditý a jeho podiel na kyslých vlastnostiach je pri reakcii zanedbateľný.

Ovplyvňuje elektronegativita charakter kyslíkových zlúčenín?

Ak sa pozrieme na amfotérne oxidy, ľahko si všimneme, že rozdiel v elektronegativite prvkov, z ktorých sú zložené, osciluje okolo 1,4–2,0 a podiely polarizovaných a iónových kovalentných väzieb sú podobné. V praxi je amfoterizmus zlúčeniny určený cestou elektrolytickej disociácie a pre takúto podobnú elektronegativitu medzi kovom a kyslíkom, ako aj pre väzbu hydroxylovej skupiny, môžeme mať dve samostatné cesty, ktoré sú analogické s disociáciou zlúčeniny. silná zásada a kyselina. To znamená, že v kyslom prostredí disociujú na kovový katión a OH ^– anióny a ak je prostredie zásadité, tak na kovový anión MOn ^n- a H ₃ O ⁺ katióny.

Ovplyvňuje oxidačný stav amfoterizmus?

Závislosť medzi oxidačným stavom prvku a jeho charakterom sa zvyšuje smerom ku kyslosti. To znamená, že čím nižší je oxidačný stav, tým vyšší je sklon prvku k zásaditosti. Pri multivalenčných látkach ako chróm či mangán je možné pozorovať znak orientovaný oboma spôsobmi. Mangán s možnými valenciami II, III, IV, V, VI a VII vykazuje širokú škálu podielov vlastností. Stredná valencia (IV) naznačuje amfoterizmus, nižšie valencie vykazujú zásaditý charakter, zatiaľ čo vyššie valencie vykazujú čoraz vyšší podiel kyslého charakteru. Oxid mangánu v siedmom oxidačnom stupni teda v reakcii s vodou vytvorí dosť silnú kyselinu ( _HMn04 ). Pre porovnanie sa pozrime na oxidy mangánu a medi (zaradené do tej istej skupiny): oxid meďnatý – CuO – nachádzajúci sa práve pri mangáne, má výraznejší kyslý charakter. Keďže však mangán má tendenciu meniť podiel jednotlivých vlastností, pri oxidačnom stupni III (Mn ₂ O ₃ ) je už jeho kyslosť blízka CuO.