В химии амфотерное соединение - это молекула или ион, которые могут реагировать и как кислота, и как основание . [1] Что именно это может означать, зависит от того, какие определения кислот и оснований используются. Префикс слова «амфотерный» происходит от греческого префикса amphi-, что означает и то, и другое.
Один из типов амфотерных частиц - это амфипротические молекулы, которые могут либо отдавать, либо принимать протон (H + ). Вот что означает «амфотерный» в кислотно-основной теории Бренстеда – Лоури . Примеры включают аминокислоты и белки , которые имеют группы аминов и карбоновых кислот , а также самоионизирующиеся соединения, такие как вода .
Оксиды металлов, которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей и воды, известны как амфотерные оксиды. Многие металлы (например, цинк , олово , свинец , алюминий и бериллий ) образуют амфотерные оксиды или гидроксиды. Амфотеризм зависит от степени окисления оксида. Al 2 O 3 представляет собой пример амфотерного оксида. Амфотерные оксиды также включают оксид свинца (II) и оксид цинка (II) , среди многих других. [2]
Амфолиты - это амфотерные молекулы, которые содержат как кислотные, так и основные группы и будут существовать в основном в виде цвиттерионов в определенном диапазоне pH . Значение pH, при котором средний заряд равен нулю, называется изоэлектрической точкой молекулы . Амфолиты используются для установления стабильного градиента pH для использования в изоэлектрической фокусировке .
Этимология [ править ]
Амфотерные происходит от греческого слова amphoteroi ( ἀμφότεροι ) означает «как». Связанные слова в кислотно-основной химии - амфихроматические и амфихроичные , оба описывают такие вещества, как кислотно-основные индикаторы, которые дают один цвет при реакции с кислотой и другой цвет при реакции с основанием. [3]
Амфипротические молекулы [ править ]
Согласно теории кислот и оснований Бренстеда-Лоури : кислоты являются донорами протонов, а основания - акцепторами протонов. [4] Амфипротическая молекула (или ион) может либо отдавать, либо принимать протон , действуя, таким образом, либо как кислота, либо как основание . Вода , аминокислоты , гидрокарбонат- ион (или бикарбонат-ион) HCO 3 - , дигидрофосфат- ион H 2 PO 4 - и гидросульфат- ион (или бисульфат-ион) HSO 4 -являются обычными примерами амфипротических видов. Поскольку они могут отдавать протон, все амфипротические вещества содержат атом водорода. Кроме того, поскольку они могут действовать как кислота или основание, они являются амфотерными.
Примеры [ править ]
Типичным примером амфипротического вещества является ион гидрокарбоната, который может действовать как основание:
- HCO 3 - + H 3 O + → H 2 CO 3 + H 2 O
или в виде кислоты:
- HCO 3 - + OH - → CO 3 2- + H 2 O
Таким образом, он может эффективно принимать или отдавать протон.
Наиболее распространенным примером является вода, действующая как основание при взаимодействии с кислотой, такой как хлористый водород :
- H 2 O + HCl → H 3 O + + Cl - ,
и действует как кислота при реакции с основанием, таким как аммиак :
- Н 2 О + NH 3 → NH 4 + + ОН -
Некоторые амфипротонные соединения также являются амфипротонными растворителями, например вода, которая может действовать как кислота или основание в зависимости от присутствующего растворенного вещества. [5]
Хотя амфипротический вид должен быть амфотерным, обратное неверно. Например, оксид металла ZnO не содержит водорода и не может отдавать протон. Вместо этого это кислота Льюиса, у которой атом Zn принимает электронную пару от основания OH - . Другие упомянутые выше оксиды и гидроксиды металлов также действуют как кислоты Льюиса, а не как кислоты Бренстеда.
Оксиды [ править ]
Оксид цинка (ZnO) реагирует как с кислотами, так и с основаниями:
- В кислоте: ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O
- В основе: ZnO + 2 NaOH + H 2 O → Na 2 [Zn (OH) 4 ]
Эта реакционная способность может использоваться для отделения различных катионов , таких как цинк (II), который растворяется в основании, от марганца (II), который не растворяется в основании.
Оксид свинца (PbO):
- В кислоте: PbO + 2 HCl → PbCl 2 + H 2 O
- В основе: PbO + 2 NaOH + H 2 O → Na 2 [Pb (OH) 4 ]
Оксид алюминия (Al 2 O 3 )
- В кислоте: Al 2 O 3 + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2 O
- В основе: Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O → 2 Na [Al (OH) 4 ] (гидратированный алюминат натрия )
Оксид олова (SnO)
- В кислоте: SnO + 2 HCl ⇌ SnCl 2 + H 2 O
- В основе: SnO + 4 NaOH + H 2 O ⇌ Na 4 [Sn (OH) 6 ].
Некоторые другие элементы, образующие амфотерные оксиды, - это галлий , индий , скандий , титан , цирконий , ванадий , хром , железо , кобальт , медь , серебро , золото , германий , сурьма , висмут , бериллий и теллур .
Гидроксиды [ править ]
Гидроксид алюминия также амфотерный:
- В качестве основания (нейтрализуя кислоту): Al (OH) 3 + 3 HCl → AlCl 3 + 3 H 2 O
- В качестве кислоты (нейтрализующей основание): Al (OH) 3 + NaOH → Na [Al (OH) 4 ].
Гидроксид бериллия
- с кислотой: Be (OH) 2 + 2 HCl → BeCl 2 + 2 H 2 O
- с основанием: Be (OH) 2 + 2 NaOH → Na 2 [Be (OH) 4 ]. [6]
См. Также [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с амфотерными оксидами . |
- Цвиттерион
- Изоэлектрическая точка
- Ел комплекс
Ссылки [ править ]
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « амфотерный ». DOI : 10,1351 / goldbook.A00306
- ^ Housecroft, CE; Шарп, AG (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. С. 173–4. ISBN 978-0-13-039913-7.
- ^ Penguin Science Dictionary 1994, Penguin Books.
- ^ Петруччи, Ральф Х .; Харвуд, Уильям S .; Херринг, Ф. Джеффри (2002). Общая химия: принципы и современные приложения (8-е изд.). Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Prentice Hall. п. 669 . ISBN 978-0-13-014329-7. LCCN 2001032331 . OCLC 46872308 .
- ^ Скуг, Дуглас А .; Уэст, Дональд М .; Холлер, Ф. Джеймс; Крауч, Стэнли Р. (2014). Основы аналитической химии (Девятое изд.). Бельмонт, Калифорния. п. 200. ISBN 978-0-495-55828-6. OCLC 824171785 .
- ^ CHEMIX School & Lab - Программное обеспечение для изучения химии, Арне Стэнднес (требуется загрузка программы)
