Амфотерные оксиды и гидроксиды
Амфотерные оксиды – оксиды которые в зависимости от условий проявляют основные и кислотные свойства.Они образуются металлами, в степенях окисления +3 и +4.Исключения:металлыZn, Be, Pb, Snобразуют следующие оксиды и гидроксиды: ZnO,Zn(OH)2,BeO,Be(OH)2,PbO,Pb(OH)2,SnO,Sn(OH)2, в которых проявляют степень окисления +2, но, несмотря на это, эти соединения проявляютамфотерные свойства.
Реакции амфотерных соединений с кислотами обычно не вызываю затруднений. Большинство из них вписывается в общие свойства основных оксидов, оснований или подчиняется законам ОВР.
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
BeO + HNO3 → Be(NO3)2 + H2O
Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O
Pb(OH)2 + 2HCl → PbCl2 + 2H2O
Особую сложность вызывают свойства амфотерных соединений, связанные с их реакциями с щелочами. Поэтому здесь мы более детально рассмотрим именно эти примеры. Здесь нужно четко помнить, что важны условия протекания реакций и индивидуальные характеристики веществ.
Путаницу и непонимание вызывают амфотерные соединение, которые должны вести себя как кислоты. Разберемся сначала с двухосновными, например, Be(OH)2.
Be(OH)2=H2BeO2
Все очевидно – в основании «гидроксид бериллия» два гидроксид-иона. Неорганические кислоты мы записываем с водорода. Вынесли из скобок водород, поставили перед кислотным остатком – кислота готова. Заряд иона кислотного остатка очевиден (2+), никаких проблем с реакциями нет.
В случаях, когда в амфотерных соединениях три гидроксогруппы, нужно отобрать одну молекулу воды, и затем вынести водород на его законное в кислотах место. Эта несложная манипуляция поможет не запутаться в кислотных остатках, когда вы будете составлять уравнения реакций. Но помните, что ряд металлов имеет степени окисления и +2, +3или +4.
Al(OH)3 – H2O = HAlO2
Sn(OH)4– H2O=H2SnO3
Общие свойства амфотерных оксидов и гидроксидов
Спекание (сплавление)
- Амфотерного оксида с сильноосновным оксидом:
ZnO(тв.) + K2O(тв.) → K2ZnO2
- Амфотерного оксида со щелочью:
ZnO(тв.) + 2KOH(тв.) → K2ZnO2 + H2O↑
- Амфотерного оксида с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:
ZnO(тв.) + K2CO3(тв.) → K2ZnO2 + CO2↑
- Амфотерного гидроксида с сильноосновным оксидом:
Zn(OH)2(тв.) + K2O(тв.) → K2ZnO2 + H2O↑
- Амфотерного гидроксида со щелочью:
Zn(OH)2(тв.) + 2KOH(тв.) → K2ZnO2 + 2H2O↑
- Амфотерного гидроксида с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:
Zn(OH)2(тв.) + K2CO3(тв.) → K2ZnO2 + CO2↑ + H2O↑
- Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение с сильноосновным оксидом:
ZnCO3(тв.) + K2O(тв.) → K2ZnO2 + CO2↑
- Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение со щелочью:
ZnCO3(тв.) + 2KOH(тв.) → K2ZnO2 + CO2↑ + H2O↑
- Соли слабой кислоты и металла, образующего амфотерные соединение с солью слабой кислоты и металла, образующего щелочь:
ZnCO3(тв.) + K2CO3(тв.) → K2ZnO2 + 2CO2↑
Реакции в растворах щелочей
Данный тип взаимодействий обусловлен способностью металлов в составе амфотерных гидроксидов в присутствии избытка гидроксид-ионов (в щелочной среде) присоединять к себе эти ионы. Образуется частица с металлом (алюминием, бериллием и т.д.) в центре, который окружен гидроксид-ионами. Эта частица становится отрицательно-заряженной (анионом) за счет гидроксид-ионов, и называться этот ион будет гидроксоалюминат, гидроксоцинкат, гидроксобериллат и т.д. Причем процесс может протекать по-разному металл может быть окружен разным числом гидроксид-ионов. Т.к. разные металлы способны присоединять к себе разной число гидроксид-ионов, мы рассмотрим эти реакции в частных разделах ниже. Здесь разберем только один случай, который характерен для большинства амфотерных соединений.
Al(OH)3 + OH 
→ Al(OH)4
Данное уравнение показывает, что в щелочной среде гидроксид алюминия присоединил к себе один дополнительный гидроксид-ион, перейдя в состояние аниона с зарядом 1-.
Так как помимо гидроксид-ионов в растворе также представлены катионы щелочного металла, они начинают притягиваться к тетрагидроксидалюминиевому иону (то есть тетра=четыре):
Al(OH)3 + KOH → K[Al(OH)4]
Точно такой же механизм действует при реакции амфотерных оксидов с избытками щелочей (помните, что в растворе всегда есть вода):
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]