Амфотерні оксиди. Хімічні властивості, спосіб отримання

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

Приклади амфотерних оксидів: цинку оксид (ZnO), хрому оксид lll (Cr2O3), алюмінію оксид (Al2O3), олова оксид ll (SnO), олова 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 сульфат) + 3H2O (вода).

У розчині амфотерні оксиди при реакції з лугом утворюють комплексну 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 характерна особливість 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 двоїсті (амфотерні) властивості найбільш помітно проявляються в проміжній стадії окислення.

Як приклад можна навести хром (Cr). Цей елемент має наступні ступені окислення: 3+, 2+, 6 +. У разі +3 основні і кислотні властивості виражаються приблизно однаковою мірою, в той час як у Cr +2 переважають основні властивості, а у Cr +6 - кислотні. Ось реакції, що доводять дане 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)

При цьому в обмінній реакції цього типу в разі надлишку лугів гідроксид алюмінію НЕ БУДЕ осідати. Це відбувається через те, що алюміній переходить у аніон через свої двоїстих властивостей: Al (OH) 3 (алюмінію гідроксид) + OH- (надлишок лугів) = [Al (OH) 4] - (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 сполукам. Вони включають в себе наступні аніони комплексні: (Al (OH) 4) - і ще (Zn (OH) 4) 2-. 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.