Амфотерні оксиди. Хімічні властивості, спосіб отримання

Амфотерні оксиди (що мають подвійні властивості) - це у більшості випадків оксиди металів, які мають невелику електронегативні. Залежно від зовнішніх умов проявляють або кислотні, або оксидні властивості. Утворюються ці оксиди перехідними металами, які зазвичай проявляють наступні ступені окислення: ll, lll, lV.

Відео: Амфотерні оксиди і гідроксиди

Приклади амфотерних оксидів: цинку оксид (ZnO) хрому оксид lll (Cr2O3), алюмінію оксид (Al2O3), олово оксид ll (SnO), олово оксид lV (SnO2), свинцю оксид ll (PbO) свинцю оксид lV (PbO2) , титану оксид lV (TiO2), марганцю оксид lV (MnO2), заліза оксид lll (Fe2O3), берилію оксид (BeO).

Реакції, характерні для амфотерних оксидів:

1. Ці оксиди можуть реагувати з сильними кислотами. При цьому утворюються солі цих же кислот. Реакції такого типу є проявом властивостей основного типу. Наприклад: ZnO (оксид цинку) + H2SO4 (соляна кислота) ZnSO4 (Сульфат цинку) + H2O (вода).

2. При взаємодії з сильними лугами амфотерні оксиди і гідроксиди проявляють кислотні властивості. При цьому подвійність властивостей (тобто амфотерность) проявляється в утворенні двох солей.

У розплаві при реакції з лугом утворюється сіль середня звичайна, наприклад:
ZnO (оксид цинку) + 2NaOH (гідроксид натрію) Na2ZnO2 (звичайна середня сіль) + H2O (вода).
Al2О3 (оксид алюмінію) + 2NaOH (гідроксид натрію) = 2NaAlO2 + H2O (вода).
2Al (OH) 3 (алюмінію гідроксид) + 3SO3 (оксид сірки) = Al2 (SO4) 3 (алюмінію сульфату) + 3H2O (вода).

У розчині амфотерні оксиди при реакції з лугом утворюють комплексний сіль, наприклад: Al2O3 (алюмінію оксид) + 2NaOH (гідроксид натрію) + 3H2O (вода) + 2Na (Al (OH) 4) (комплексна сіль тетрагідроксоалюмінат натрію).

3. Кожен метал будь-якого амфотерного оксиду має своє координаційне число. Наприклад: для цинку (Zn) - 4, для алюмінію (Al) - 4 або 6, для хрому (Cr) - 4 (рідко) або 6.

4. Амфотерний оксид не реагує з водою і не розчиняється в ній.

Які реакції доводять амфотерность металу?

Умовно кажучи, амфотерний елемент може проявляти властивості як металів, так і неметалів. Подібна риса присутня у елементів А-груп: Be (берилій), Ga (галій) Ge (германій) Sn (олово), Pb, Sb (сурма), Bi (вісмут) і деякі інші, а також багато елементів Б -групп - це Cr (хром), Mn (марганець), Fe (залізо), Zn (цинк), Cd (кадмій) та інші.

Доведемо наступними хімічними реакціями амфотерность хімічного елемента цинку (Zn):

1. Zn (OH) 2 (Цинку гідроксид) + N2O5 (пентаоксид діазота) = Zn (NO3) 2 (нітрат цинку) + H2O (вода).
ZnO (оксид цинку) + 2HNO3 (азотна кислота) = Zn (NO3) 2 (нітрат цинку) + H2O (вода).

б) Zn (OH) 2 (цинку гідроксид) + Na2O (натрію оксид) = Na2ZnO2 (діоксоцінкат натрію) + H2O (вода).
ZnO (оксид цинку) + 2NaOH (гідроксид натрію) = Na2ZnO2 (діоксоцінкат натрію) + H2O (вода).

У тому випадку, якщо елемент з подвійними властивостями в з`єднанні має наступні ступені окислення, його подвійні (амфотерні) властивості найбільш помітно проявляються в проміжній стадії окислення.

Як приклад можна привести хром (Cr). Цей елемент має наступні ступені окислення: 3+, 2+, 6 +. В разі +3 основні і кислотні властивості виражаються приблизно в однаковому ступені, в той час як у Cr +2 переважають основні властивості, а у Cr +6 - кислотні. Ось реакції, що доводять це твердження:

Cr + 2 CrO (оксид хрому +2) Cr (OH) 2 CrSO4-
Cr + 3 Cr2O3 (оксид хрому +3), Cr (OH) 3 (хрому гідроксид) KCrO2 або ж хрому сульфат Cr2 (SO4) 3
Cr + 6 CrO3 (оксид хрому +6), H2CrO4 K2CrO4.

У більшості випадків амфотерні оксиди хімічних елементів зі ступенем окислення +3 існують в мета-формі. Як приклад, можна навести: метагидроксид алюмінію (хім. Формула AlO (OH) і метагидроксид заліза (хім. Формула FeO (OH)).

Як отримують амфотерні оксиди?

1. Найбільш зручний метод їх отримання полягає в осадженні з водного розчину з використанням гідрату аміаку, тобто слабкої основи. наприклад:
Al (NO3) 3 (нітрат алюмінію) + 3 (H2OxNH3) (водний розчин аміаку гідрату) = Al (OH) 3 (амфотерний оксид) + 3NH4NO3 (реакція виконується при двадцяти градусах тепла).
Al (NO3) 3 (нітрат алюмінію) + 3 (H2OxNH3) (водний розчин гідрату аміаку) = AlO (OH) (амфотерний оксид) + 3NH4NO3 + H2O (реакція здійснюється при 80 ° C)

Відео: Амфотерні властивості оксидів і гідроксидів металів на прикладі взаємодії цинку з NaOH

При цьому в обмінній реакції цього типу в разі надлишку лугів гідроксид алюмінію НЕ буде осідати. Це відбувається через те, що алюміній переходить в аніон через своїх подвійних властивостей: Al (OH) 3 (алюмінію гідроксид) + OH&minus- (надлишок лугів) = [Al (OH) 4]&minus- (аніон гідроксиду алюмінію).

Приклади реакцій даного типу:
Al (NO3) 3 (нітрат алюмінію) + 4NaOH (надлишок гідроксиду натрію) = 3NaNO3 + Na (Al (OH) 4).
ZnSO4 (сульфат цинку) + 4NaOH (надлишок гідроксиду натрію) = Na2SO4 + Na2 (Zn (OH) 4).

Солі, які при цьому утворюються, відносяться до комплексним з`єднанням. Вони включають в себе наступні аніони комплексні: (Al (OH) 4)&minus- і ще (Zn (OH) 4) 2&minus-. Ось так називаються ці солі: Na (Al (OH) 4) - натрію тетрагідроксоалюмінат, Na2 (Zn (OH) 4) - натрію тетрагідроксоцінкат. Продукти взаємодії алюмінієвих або цинкових оксидів з лугом твердої називаються по-іншому: NaAlO2 - натрію діоксоалюмінат і Na2ZnO2 - натрію діоксоцінкат.