Амфотеризм - Amphoterism

Кислоты и основания
Схематическое изображение диссоциации уксусной кислоты в водном растворе на ионы ацетата и гидроксония.
Кислота типы
База типы

В химии амфотерный соединение представляет собой молекулу или ион, которые могут реагировать как кислота и как база.[1] Что именно это может означать, зависит от какие определения кислот и оснований используются. Префикс слова «амфотерный» происходит от греческого префикса amphi-, что означает и то, и другое.

Одним из видов амфотерных видов являются амфипротический молекулы, которые могут отдавать или принимать протон (ЧАС+). Вот что означает «амфотерный» в Кислотно-основная теория Бренстеда-Лоури. Примеры включают аминокислоты и белки, который имеет амин и карбоновая кислота группы и самоионизирующиеся соединения такие как воды.

Оксиды металлов которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей и воды, известны как амфотерные оксиды. Многие металлы (например, цинк, банка, вести, алюминий, и бериллий ) образуют амфотерные оксиды или гидроксиды. Амфотеризм зависит от состояния окисления оксида. Al2О3 является примером амфотерного оксида. Амфотерные оксиды также включают Оксид свинца (II), и оксид цинка (II), среди многих других.[2]

Амфолиты амфотерные молекулы, которые содержат как кислотные, так и основные группы и будут существовать в основном как цвиттерионы в определенном диапазоне pH. PH, при котором средний заряд равен нулю, известен как уровень молекулы. изоэлектрическая точка.Амфолиты используются для установления стабильного градиента pH для использования в изоэлектрическая фокусировка.

Этимология

Амфотерный происходит от греческого слова амфотеры (ἀμφότεροι), что означает "оба". Связанные слова в кислотно-щелочной химии: амфихроматический и амфихроичный, оба описывают такие вещества, как кислотно-основные показатели которые дают один цвет при реакции с кислотой и другой цвет при реакции с основанием.[3]

Амфипротические молекулы

Согласно Теория Бронстеда-Лоури кислот и оснований: кислоты являются донорами протонов, а основания - акцепторами протонов.[4] Амфипротическая молекула (или ион) может отдавать или принимать протон, таким образом действуя как кислота или база. вода, аминокислоты, гидрокарбонат ион (бикарбонат-ион) и гидросульфат ион (бисульфат-ион) - общие примеры амфипротических разновидностей. 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

Типичным примером амфипротического вещества является ион гидрокарбоната, который может действовать как основание:

HCO3− + H3О+ → H2CO3 + H2О

или в виде кислоты:

HCO3− + ОН− → CO32− + H2О

Таким образом, он может эффективно принимать или отдавать протон.

Вода является наиболее распространенным примером, действуя как основание при реакции с кислотой, такой как хлористый водород:

ЧАС2O + HCl → H3О+ + Cl−,

и действует как кислота при взаимодействии с основанием, таким как аммиак:

ЧАС2O + NH3 → NH4+ + ОН−

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 которого 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

Оксид цинка (ZnO) реагирует как с кислотами, так и с основаниями:

  • В кислоте: ZnO + H2ТАК4 → ZnSO4 + H2О
  • В базе: ZnO + 2 NaOH + H2O → Na2[Zn (OH)4]

Эту реактивность можно использовать для разделения различных катионы, например, цинк (II), который растворяется в основе, из марганца (II), который не растворяется в основе.

Оксид свинца (PbO):

  • В кислоте: PbO + 2 HCl → PbCl2 + H2О
  • В базе: PbO + 2 NaOH + H2O → Na2[Pb (OH)4]

Оксид алюминия (Al2О3)

  • В кислоте: Al2О3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 часа2О
  • В базе: Al2О3 + 2 NaOH + 3 Н2O → 2 Na [Al (OH)4] (гидратированный алюминат натрия )

Оксид олова (SnO)

  • В кислоте: SnO + 2 HCl ⇌ SnCl2 + H2О
  • В базе: SnO + 4 NaOH + H2O ⇌ Na4[Sn (OH)6]

Некоторые другие элементы, образующие амфотерные оксиды: галлий, индий, скандий, титан, цирконий, ванадий, хром, утюг, кобальт, медь, Серебряный, золото, германий, сурьма, висмут, бериллий и теллур.

Гидроксиды

Гидроксид алюминия также амфотерный:

  • В качестве основания (нейтрализующего кислоту): Al (OH).3 + 3 HCl → AlCl3 + 3 часа2О
  • В качестве кислоты (нейтрализующей основание): Al (OH)3 + NaOH → Na [Al (ОН)4]

Гидроксид бериллия

  • с кислотой: Be (OH)2 + 2 HCl → BeCl2 + 2 часа2О
  • с основанием: Be (OH)2 + 2 NaOH → Na2[Будь (ОН)4].[5]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "амфотерный ". Дои:10.1351 / goldbook.A00306
  2. ^ Housecroft, C.E .; Шарп, А. Г. (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. С. 173–4. ISBN  978-0-13-039913-7.
  3. ^ Словарь науки пингвинов 1994, Penguin Books
  4. ^ Petrucci, Ralph H .; 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.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  5. ^ CHEMIX School & Lab - Программное обеспечение для изучения химии, Арне Стэнднес (требуется загрузка программы)