Амфотерный гидроксид способы получения

Амфотерные гидроксиды. Получение и свойства

Основания, амфотерные гидроксиды

Основания — это сложные вещества, состоя­щие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп (-OH). Общая формула Me +y (OH)_y, где у — число гидроксогрупп, равное степени окисления металла Me. В таблице представлена классификация осно­ваний.

Видео

Классификация оснований

Основания можно классифицировать по следующим признакам:

1. По растворимости основания делят на растворимые — щёлочи (NaOH, KOH) и нерастворимые основания (Ca(OH)₂, Al(OH)₃).
2. По кислотности (количеству гидроксогрупп) основания делят на однокислотные (KOH, LiOH) и многокислотные (Mg(OH₂), Al(OH)₃).
3. По химическим свойствам их делят на оснóвные (Ca(OH)₂, NaOH) и амфотерные, то есть проявляющие как основные свойства, так и кислотные (Al(OH)₃, Zn(OH)₂).
4. По силе (по степени диссоциации) различают: а) сильные (α = 100 %) – все растворимые основания NaOH, LiOH, Ba(OH)₂, малорастворимый Ca(OH)₂. б) слабые (α — .

метиловый оранжевый – желтый

Фенолфталеин придаёт раствору щёлочи малиновую окраску

Источник

Важнейшие представители

Zn(OH)₂ гидроксид цинка

Аl(ОН)₃ гидроксид алюминия

H₃AlO₃ — ортоалюминиевая к-та HAlO₂ — метаалюминиевая к-та

Cr(ОН)₃ гидроксид хрома (III)

H₃CrO₃ — ортохромистая к-та HCrO₂ — метахромистая к-та

Ве(ОН)₂ гидроксид бериллия

Sn(OH)₂ гидроксид олова (II)

Sn(OH)₄ гидроксид олова (IV)

H₄SnO₄ — ортооловянная к-та Н₂SnO₃ — метаоловянная к-та

Pb(ОН)₂ гидроксид свинца (II)

Pb(ОН)₄ гидроксид свинца (IV)

Н₄PbO₄ — ортосвинцовая к-та Н₂PbO₃ — метасвинцовая к-та

Физические свойства

Все амфотерные гидроксиды представляют собой твердые вещества, плохо растворимые в воде.

Химические свойства

Проявляя свойства очень слабых оснований и очень слабых кислот, амфотерные гидроксиды взаимодействуют с сильными кислотами и с сильными основаниями (щелочами).

1. Основные свойства

В результате реакций с кислотами в раствор переходят катионы металлов, входящих в состав амфотерных гидроксидов.

2. Кислотные свойства

Co щелочами амфотерные гидроксиды могут взаимодействовать при высокой температуре в расплавах; при этом образуются соли, содержащие кислотные остатки метакислотных форм амфотерных гидроксидов.

NaAlO₂ — метаалюминат натрия

При взаимодействии амфотерных гидроксидов с растворами щелочей образуются гидроксокомплексы с координационным числом, как правило, 4 или 6.

Na₂[Zn(OH)₄] — тетрагидроксцинкат натрия

Na[Al(OH)₄] — тетрагидроксоалюминат натрия

Na₃[Al(OH)₆] — гексагидроксоалюмииат натрия

3. Термическое разложение

Как и нерастворимые основания, амфотерные гидроксиды разлагаются при нагревании (дегидратируются):

Способы получения

1. Подобно нерастворимым основаниям, амфотерные гидроксиды можно осаждать щелочами из растворов соответствующих солей, избегая избытка щелочи:

2. Амфотерные гидроксиды выделяются также в процессе разрушения гидроксокомплексов при действии кислот:

или при растворении в растворах кислот цинкатов, метаалюминатов и т. д.

Во всех этих реакциях следует брать строго рассчитанное количество кислоты, поскольку в избытке кислоты образующиеся амфотерные гидроксиды растворяются.

Источник

Урок №46. Амфотерные оксиды и гидроксиды

Кислотный остаток (А)

со щелочами проявляет кислотные свойства:

H ₂ ZnO ₂ ↔ ZnO ₂ ( II ) кислотный остаток — цинкат

со щелочами проявляет кислотные свойства:

HAlO ₂ ↔ AlO ₂ ( I ) кислотный остаток — метаалюминат

со щелочами проявляет кислотные свойства:

H ₂ BeO ₂ ↔ BeO ₂ ( II ) кислотный остаток — бериллат

со щелочами проявляет кислотные свойства:

HCrO ₂ ↔ CrO ₂ ( I ) кислотный остаток — хромат

» jsaction=»rcuQ6b:WYd;»>

ПОНЯТИЕ ОБ АМФОТЕРНЫХ ОКСИДАХ И ГИДРОКСИДАХ

Первоначальная классификация химических элементов на металлы и неметаллы является неполной. Существуют химические элементы и соответствующие им вещества, которые проявляют двойственную природу – амфотерные свойства , т.е. могут взаимодействовать как с кислотами и кислотными оксидами, так и с основаниями и основными оксидами, например,

2Al(OH) 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O

2Al(OH) 3 + Na 2 O = 2NaAlO 2 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 2NaOH = t°C = 2NaAlO 2 + H 2 O (при сплавлении)

Если реакция протекает в водном растворе: Al(OH) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ]

здесь AlO 2 (I) – одновалентный кислотный остаток метаалюминат

Так, гидроксид и оксид алюминия в реакциях (а) проявляют свойства основных гидроксидов и оксидов, т.е. реагируют с кислотными гидроксидом и оксидом, образуя соответствующую соль — сульфат алюминия Al 2 (SO 4 ) 3 , тогда как в реакциях (б) они же проявляют свойства кислотных гидроксидов и оксидов, т.е. реагируют с основными гидроксидом и оксидом, образуя соль — метаалюминат натрия NaAlO 2 .

Zn(OH) 2 + SO 3 = ZnSO 4 + H 2 O

ZnO + H 2 SO 4 = H 2 O + ZnSO 4

Zn(OH) 2 + Na 2 O = Na 2 ZnO 2 + H 2 O

Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Zn(OH) 4 ]

ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O

здесь ZnO 2 (II) – двухвалентный кислотный остаток цинкат.

Оксиды и гидроксиды, которые способны реагировать и с кислотами, и со щелочами, называют амфотерными.

Химические элементы, которым соответствуют амфотерные оксиды и гидроксиды, обладают переходными химическими свойствами, не относящимися ни к металлам, ни к неметаллам, их называют амфотерными.

Амфотерность (от греч. Аmphoteros – и тот, и другой) – способность химических соединений проявлять и кислотные, и основные свойства в зависимости от природы реагента, с которым амфотерное вещество вступает в кислотно-основное взаимодействие. Амфотерные оксиды и гидроксиды – оксиды и гидроксиды, проявляющие как основные, так и кислотные свойства. Они реагируют как с кислотами, так и с основаниями. Амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды, например,

Амфотерные гидроксиды практически нерастворимы в воде. Они являются слабыми кислотами и слабыми основаниями.

Амфотерными оксидами и гидроксидами являются, как правило, оксиды и гидроксиды металлов, в которых валентность металла III, IV иногда II.

Среди оксидов элементов главных подгрупп амфотерными являются: BeO, Al 2 O 3 , SnO, SnO 2 , PbO, Sb 2 O 3 .

Амфотерными гидроксидами являются следующие гидроксиды элементов главных подгрупп: Ве(ОН) 2 , Al(ОН) 3 , Рb(ОН) 2 и некоторые другие.

Оксиды и гидроксиды, в которых валентность металла III, IV, являются, как правило, амфотерными: Сг 2 O 3 и Cr(OH) 3 , Fe 2 O 3 и Fe(OH) 3 . Однако последние элементы в декадах d–элементов (например, Zn) образуют амфотерные оксиды и гидроксиды даже в низких степенях окисления, например, ZnO и Zn(OH) 2 .

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ГИДРОКСИДОВ

(нерастворимы в воде)

1.Реагируют с кислотами: Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnCl 2 + 2H 2 O

2.Реагируют со щелочами: Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Zn(OH) 4 ]

ПРИМЕНЕНИЕ

Из всех амфотерных гидроксидов наибольшее применение находит гидроксид алюминия:

· лекарственные препараты, приготовленные на основе гидроксида алюминия, врач назначает при нарушении кислотно-щелочного баланса в пищеварительном тракте;

· в качестве антипирена (средства для подавления способности гореть) вещество вводят в состав пластмасс и красок;

· путём разложения гидроксида алюминия в металлургии получают оксид алюминия (глинозём) — сырьё для получения металлического алюминия.

Товары, в производстве которых используется гидроксид алюминия: лекарственный препарат «Алмагель» и металлургический глинозём

Гидроксид цинка в промышленности служит сырьём для получения различных соединений этого металла, в основном — солей.

Источник

Важнейшие представители

Zn(OH)₂ гидроксид цинка

Аl(ОН)₃ гидроксид алюминия

H₃AlO₃ — ортоалюминиевая к-та HAlO₂ — метаалюминиевая к-та

Cr(ОН)₃ гидроксид хрома (III)

H₃CrO₃ — ортохромистая к-та HCrO₂ — метахромистая к-та

Ве(ОН)₂ гидроксид бериллия

Sn(OH)₂ гидроксид олова (II)

Sn(OH)₄ гидроксид олова (IV)

H₄SnO₄ — ортооловянная к-та Н₂SnO₃ — метаоловянная к-та

Pb(ОН)₂ гидроксид свинца (II)

Pb(ОН)₄ гидроксид свинца (IV)

Н₄PbO₄ — ортосвинцовая к-та Н₂PbO₃ — метасвинцовая к-та

Физические свойства

Все амфотерные гидроксиды представляют собой твердые вещества, плохо растворимые в воде.

Химические свойства

Проявляя свойства очень слабых оснований и очень слабых кислот, амфотерные гидроксиды взаимодействуют с сильными кислотами и с сильными основаниями (щелочами).

1. Основные свойства

В результате реакций с кислотами в раствор переходят катионы металлов, входящих в состав амфотерных гидроксидов.

2. Кислотные свойства

Co щелочами амфотерные гидроксиды могут взаимодействовать при высокой температуре в расплавах; при этом образуются соли, содержащие кислотные остатки метакислотных форм амфотерных гидроксидов.

NaAlO₂ — метаалюминат натрия

При взаимодействии амфотерных гидроксидов с растворами щелочей образуются гидроксокомплексы с координационным числом, как правило, 4 или 6.

Na₂[Zn(OH)₄] — тетрагидроксцинкат натрия

Na[Al(OH)₄] — тетрагидроксоалюминат натрия

Na₃[Al(OH)₆] — гексагидроксоалюмииат натрия

3. Термическое разложение

Как и нерастворимые основания, амфотерные гидроксиды разлагаются при нагревании (дегидратируются):

Способы получения

1. Подобно нерастворимым основаниям, амфотерные гидроксиды можно осаждать щелочами из растворов соответствующих солей, избегая избытка щелочи:

2. Амфотерные гидроксиды выделяются также в процессе разрушения гидроксокомплексов при действии кислот:

или при растворении в растворах кислот цинкатов, метаалюминатов и т. д.

Во всех этих реакциях следует брать строго рассчитанное количество кислоты, поскольку в избытке кислоты образующиеся амфотерные гидроксиды растворяются.

Источник

Основания. Химические свойства и способы получения

Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:

Основания – сложные вещества, которые состоят из катиона металла Ме + (или металлоподобного катиона, например, иона аммония NH₄ + ) и гидроксид-аниона ОН — .

По растворимости в воде основания делят на растворимые (щелочи) и нерастворимые основания . Также есть неустойчивые основания, которые самопроизвольно разлагаются.

Получение оснований

1. Взаимодействие основных оксидов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только те оксиды, которым соответствует растворимое основание (щелочь). Т.е. таким способом можно получить только щёлочи:

основный оксид + вода = основание

Например , оксид натрия в воде образует гидроксид натрия (едкий натр):

Na₂O + H₂O → 2NaOH

При этом оксид меди (II) с водой не реагирует:

CuO + H₂O ≠

2. Взаимодействие металлов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только щелочные металлы (литий, натрий, калий. рубидий, цезий) , кальций, стронций и барий. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, окислителем выступает водород, восстановителем является металл.

металл + вода = щёлочь + водород

Например , калий реагирует с водой очень бурно:

2K 0 + 2 H₂ + O → 2 K + OH + H₂ 0

3. Электролиз растворов некоторых солей щелочных металлов . Как правило, для получения щелочей электролизу подвергают растворы солей, образованных щелочными или щелочноземельными металлами и бескилородными кислотами (кроме плавиковой) – хлоридами, бромидами, сульфидами и др. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье Электролиз.

Например , электролиз хлорида натрия:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

4. Основания образуются при взаимодействии других щелочей с солями. При этом взаимодействуют только растворимые вещества, а в продуктах должна образоваться нерастворимая соль, либо нерастворимое основание:

щелочь + соль₁ = соль₂↓ + щелочь

щелочь + соль₁ = соль₂↓ + щелочь

Например: карбонат калия реагирует в растворе с гидроксидом кальция:

Например: хлорид меди (II) взаимодействет в растворе с гидроксидом натрия. При этом выпадает голубой осадок гидроксида меди (II):

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

Химические свойства нерастворимых оснований

1. Нерастворимые основания взаимодействуют с сильными кислотами и их оксидами (и некоторыми средними кислотами). При этом образуются соль и вода.

нерастворимое основание + кислота = соль + вода

нерастворимое основание + кислотный оксид = соль + вода

Например , гидроксид меди (II) взаимодействует с сильной соляной кислотой:

При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с кислотным оксидом слабой угольной кислоты – углекислым газом:

2. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на оксид и воду.

Например , гидроксид железа (III) разлагается на оксид железа (III) и воду при прокаливании:

3. Нерастворимые основания не взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.

нерастворимое оснвоание + амфотерный оксид ≠

нерастворимое основание + амфотерный гидроксид ≠

4. Некоторые нерастворимые основания могут выступать в качестве восстановителей. Восстановителями являются основания, образованные металлами с минимальной или промежуточной степенью окисления, которые могут повысить свою степень окисления (гидроксид железа (II), гидроксид хрома (II) и др.).

Например , гидроксид железа (II) можно окислить кислородом воздуха в присутствии воды до гидроксида железа (III):

4 Fe +2 (OH)₂ + O₂ 0 + 2H₂O → 4 Fe +3 ( O -2 H)₃

Химические свойства щелочей

1. Щёлочи взаимодействуют с любыми кислотами – и сильными, и слабыми . При этом образуются средняя соль и вода. Эти реакции называются реакциями нейтрализации . Возможно и образование кислой соли, если кислота многоосновная, при определенном соотношении реагентов, либо в избытке кислоты. В избытке щёлочи образуется средняя соль и вода:

щёлочь_{(избыток)}+ кислота = средняя соль + вода

щёлочь + многоосновная кислота_{(избыток)} = кислая соль + вода

Например , гидроксид натрия при взаимодействии с трёхосновной фосфорной кислотой может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты, фосфаты или гидрофосфаты.

При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.

При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 2:1 образуются гидрофосфаты:

В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.

2. Щёлочи взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются обычные соли , а в растворе – комплексные соли .

щёлочь (расплав) + амфотерный оксид = средняя соль + вода

щёлочь (расплав) + амфотерный гидроксид = средняя соль + вода

щёлочь (раствор) + амфотерный оксид = комплексная соль

щёлочь (раствор) + амфотерный гидроксид = комплексная соль

Например , при взаимодействии гидроксида алюминия с гидроксидом натрия в расплаве образуется алюминат натрия. Более кислотный гидроксид образует кислотный остаток:

А в растворе образуется комплексная соль:

Обратите внимание, как составляется формула комплексной соли: сначала мы выбираем центральный атом (к ак правило, это металл из амфотерного гидроксида). Затем дописываем к нему лиганды — в нашем случае это гидроксид-ионы. Число лигандов, как правило, в 2 раза больше, чем степень окисления центрального атома. Но комплекс алюминия — исключение, у него число лигандов чаще всего равно 4. Заключаем полученный фрагмент в квадртаные скобки — это комплексный ион. Определяем его заряд и снаружи дописываем нужное количество катионов или анионов.

3. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами. При этом возможно образование кислой или средней соли, в зависимости от мольного соотношения щёлочи и кислотного оксида. В избытке щёлочи образуется средняя соль, а в избытке кислотного оксида образуется кислая соль:

щёлочь_{(избыток)} + кислотный оксид = средняя соль + вода

щёлочь + кислотный оксид_{(избыток)} = кислая соль

Например , при взаимодействии избытка гидроксида натрия с углекислым газом образуется карбонат натрия и вода:

А при взаимодействии избытка углекислого газа с гидроксидом натрия образуется только гидрокарбонат натрия:

2NaOH + CO₂ = NaHCO₃

4. Щёлочи взаимодействуют с солями. Щёлочи реагируют только с растворимыми солями в растворе , при условии, что в продуктах образуется газ или осадок . Такие реакции протекают по механизму ионного обмена.

щёлочь + растворимая соль = соль + соответствующий гидроксид

Щёлочи взаимодействуют с растворами солей металлов, которым соответствуют нерастворимые или неустойчивые гидроксиды.

Cu 2+ SO₄ 2- + 2Na + OH — = Cu 2+ (OH)₂ — ↓ + Na₂ + SO₄ 2-

Также щёлочи взаимодействуют с растворами солей аммония.

Например , гидроксид калия взаимодействует с раствором нитрата аммония:

! При взаимодействии солей амфотерных металлов с избытком щёлочи образуется комплексная соль !

Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее. Если соль, образованная металлом, которому соответствует амфотерный гидроксид , взаимодействует с небольшим количеством щёлочи, то протекает обычная обменная реакция, и в осадок выпадает гидроксид этого металла .

Например , избыток сульфата цинка реагирует в растворе с гидроксидом калия:

Однако, в данной реакции образуется не основание, а амфотерный гидроксид. А, как мы уже указывали выше, амфотерные гидроксиды растворяются в избытке щелочей с образованием комплексных солей . Т аким образом, при взаимодействии сульфата цинка с избытком раствора щёлочи образуется комплексная соль, осадок не выпадает:

Таким образом, получаем 2 схемы взаимодействия солей металлов, которым соответствуют амфотерные гидроксиды, с щелочами:

соль амф.металла_{(избыток)} + щёлочь = амфотерный гидроксид↓ + соль

соль амф.металла + щёлочь_{(избыток)} = комплексная соль + соль

5. Щёлочи взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, либо менее кислые соли.

кислая соль + щёлочь = средняя соль + вода

Например , гидросульфит калия реагирует с гидроксидом калия с образованием сульфита калия и воды:

Свойства кислых солей очень удобно определять, разбивая мысленно кислую соль на 2 вещества — кислоту и соль. Например, гидрокарбонта натрия NaHCO₃ мы разбиваем на уольную кислоту H₂CO₃ и карбонат натрия Na₂CO₃. Свойства гидрокарбоната в значительной степени определяются свойствами угольной кислоты и свойствами карбоната натрия.

6. Щёлочи взаимодействуют с металлами в растворе и расплаве. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, в растворе образуется комплексная соль и водород, в расплаве — средняя соль и водород.

! Обратите внимание! С щелочами в растворе реагируют только те металлы, у которых оксид с минимальной положительной степенью окисления металла амфотерный!

Например , железо не реагирует с раствором щёлочи, оксид железа (II) — основный. А алюминий растворяется в водном растворе щелочи, оксид алюминия — амфотерный:

2Al + 2NaOH + 6 H₂ + O = 2Na[ Al +3 (OH)₄] + 3 H₂ 0

7. Щёлочи взаимодействуют с неметалами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Как правило, неметаллы диспропорционируют в щелочах. Не реагируют с щелочами кислород, водород, азот, углерод и инертные газы (гелий, неон, аргон и др.):

NaOH +О₂ ≠

NaOH +N₂ ≠

NaOH +C ≠

Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).

Например , хлор при взаимодействии с холодной щелочью переходит в степени окисления -1 и +1:

2NaOH +Cl₂ 0 = NaCl — + NaOCl + + H₂O

Хлор при взаимодействии с горячей щелочью переходит в степени окисления -1 и +5:

6NaOH +Cl₂ 0 = 5NaCl — + NaCl +5 O₃ + 3H₂O

Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.

Например , в растворе:

2NaOH + Si 0 + H₂ + O= Na₂Si +4 O₃ + 2H₂ 0

Фтор окисляет щёлочи:

2F₂ 0 + 4NaO -2 H = O₂ 0 + 4NaF — + 2H₂O

Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.

8. Щёлочи не разлагаются при нагревании.

Исключение — гидроксид лития:

2LiOH = Li₂O + H₂O

Источник