Амфотерные оксиды обладают какими свойствами
Перед изучением этого раздела рекомендую изучить следующие темы:
Классификация неорганических веществ
Классификация оксидов, способы их получения
Химические свойства основных оксидов
Химические свойства кислотных оксидов
Амфотерные оксиды проявляют свойства и основных, и кислотных. От основных отличаются только тем, что могут взаимодействовать с растворами и расплавами щелочей и с расплавами основных оксидов, которым соответствуют щелочи.
1. Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами.
При этом амфотерные оксиды взаимодействуют, как правило, с сильными и средними кислотами и их оксидами.
Например, оксид алюминия взаимодействует с соляной кислотой, оксидом серы (VI), но не взаимодействует с углекислым газом и кремниевой кислотой:
амфотерный оксид + кислота = соль + вода
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
амфотерный оксид + кислотный оксид = соль
Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3
Al2O3 + CO2 ≠
Al2O3 + H2SiO3 ≠
2. Амфотерные оксиды не взаимодействуют с водой.
Оксиды взаимодействуют с водой, только когда им соответствуют растворимые гидроксиды, а все амфотерные гидроксиды — нерастворимые.
амфотерный оксид + вода ≠
3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с щелочами.
При этом механизм реакции и продукты различаются в зависимости от условий проведения процесса — в растворе или расплаве.
В растворе образуются комплексные соли, в расплаве — обычные соли.
Формулы комплексных гидроксосолей составляем по схеме:
- Сначала записываем центральный атом-комплекообразователь (это, как правило, амфотерный металл).
- Затем дописываем к центральному атому лиганды — гидроксогруппы. Число лигандов в 2 раза больше степени окисления центрального атома (исключение — комплекс алюминия, у него, как правило, 4 лиганда-гидроксогруппы).
- Заключаем центральный атом и его лиганды в квадратные скобки, рассчитываем суммарный заряд комплексного иона.
- Дописываем необходимое количество внешних ионов. В случае гидроксокомплексов это — ионы основного металла.
Основные продукты взаимодействия соединений амфотерных металлов со щелочами сведем в таблицу.
| Металлы | В расплаве щелочи | В растворе щелочи |
Степень окисле-ния +2 (Zn, Sn, Be) | Соль состава X2YO2*. Например: Na2ZnO2 | Комплексная соль состава Х2[Y(OH)4]*. Например: Na2[Zn(OH)4] |
| Степень окисле-ния +3 (Al, Cr, Fe) | Соль состава XYO2 (мета-форма) или X3YO3 (орто-форма). Например: NaAlO2 или Na3AlO3 | Na3[Al(OH)6] или Na[Al(OH)4 Комплексная соль состава Х3[Y(OH)6]* или реже Х[Y(OH)4]. Например: Na[Al(OH)4] |
* здесь Х — щелочной металл, Y — амфотерный металл.
Исключение — железо не образует гидроксокомплексы в растворе щелочи!
Например:
амфотерный оксид + щелочь (расплав) = соль + вода
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
амфотерный оксид + щелочь (раствор) = комплексная соль
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4]
4. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основными оксидами.
При этом взаимодействие возможно только с основными оксидами, которым соответствуют щелочи и только в расплаве. В растворе основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием щелочей.
амфотерный оксид + основный оксид = соль + вода
Al2O3 + Na2O = 2NaAlO2
5. Окислительные и восстановительные свойства.
Амфотерные оксиды способны выступать и как окислители, и как восстановители и подчиняются тем же закономерностям, что и основные оксиды. Окислительно-восстановительные свойства амфотерных оксидов подробно рассмотрены в статье про основные оксиды.
6. Амфотерные оксиды взаимодействуют с солями летучих кислот.
При этом действует правило: в расплаве менее летучие кислоты и их оксиды вытесняют более летучие кислоты и их оксиды из их солей.
Например, твердый оксид алюминия Al2O3 вытеснит более летучий углекислый газ из карбоната натрия при сплавлении:
Na2CO3 + Al2O3 = 2NaAlO2 + CO2
Источник
Амфотерность – это очень важная тема школьного курса химии, которая очень часто бывает недопонята учениками старших классов. Если так происходит, в дальнейшем, это может привести к серьезным проблемам на уроках, так как в химии все новые темы базируются на предыдущих.
Сегодня, я хочу поговорить об амфотерности, наиболее простым и доступным языком. Надеюсь, что эта статья сможет стать полезна учащимся школ, проходящим эту тему, учителям при ее объяснение и всем, кто просто хочет разобраться в химии по каким либо причинам.
Начнем мы вот с чего. Есть такие версии Таблицы Менделеева, в которых химические элементы разделены по цветам. Например, периодическая система из школьных учебников по химии от автора О.С. Габриеляна выглядит так:
В ней, черным цветом обозначены знаки металлов, образующих основные оксиды и основания, красным – знаки неметаллов, зеленым – знаки металлов, обладающих амфотерными свойствами.
Теперь вспоминаем другое, когда мы проходили основания, мы должны были заметить, что их образует метал, которому соответствует основный оксид, например:
Na – Na2O – NaOH
K – K2O – KOH
Ca – CaO – Ca(OH)2
Все эти металлы, в периодической системе Д,И. Менделеева обозначены черным цветом.
Так же мы должны были заметить, что в основе кислот лежат неметаллы, которым соответствуют кислотные оксиды, например:
S – SO3 – H2SO4
N – N2O5 – HNO3
P – P2O5 – H3PO4
Cl – Cl2O7 – HCLO4
Все они обозначены в Таблице красным цветом.
Однако, у нас остаются еще и зеленые элементы, которые являются металлами, образующими амфотерные оксиды и гидроксиды. Что же это значит? Давайте начнем с определения амфотерных веществ.
Амфотерные вещества (от греч. Амфотеро – и тот, и другой) – это вещества, которые в зависимости от условий реакций проявляют основные или кислотные свойства.
Чтобы это понять, в школах часто предлагают провести такой эксперимент (или подобный). Возьмем любую водорастворимую соль цинка и добавим в нее немного щелочи, в результате реакции образуется осадок:
ZnCl2 + NaOH = NaCl + Zn(OH)2 (осадок)
Помимо прочего, этот осадок амфотерный гидроксид и сейчас мы это докажем.
Отфильтруем осадок и поместим небольшое его количество в две пробирки. В пробирку №1 добавим несколько миллилитров раствора серной кислоты. При этом осадок растворится, значит реакция будет идти:
Zn(OH)2 + H2SO4 (p-p) = ZnSO4 + 2H2O
В пробирку №2 с высушенным гидроксидом цинка добавим кристаллический гидроксид натрия и нагреем смесь. При этом мы будем наблюдать протекание химической реакции, которая записывается согласно следующей схеме:
Zn(OH)2 + 2NaOH =(сплавление)= Na2ZnO2(цинкат натрия) + H2O
При этом гидроксид цинка проявил свои кислотные свойства, поэтому реакция прошла так. Для простоты написания реакций мы даже можем представить амфотерные гидроксиды в их кислотной форме, например:
Zn(OH)2 – H2ZnO2
H2ZnO2 + 2NaOH =(сплавление)= Na2ZnO2 + H2O
Кстати оксид цинка в точно таких же условиях, поведет себя как кислотный оксид:
ZnO + 2NaOH =(сплавление)= Na2ZnO2 + H2O
Так же точно, дело будет обстоять и с другими амфотерными гидроксидами, например гидроксид алюминия можно представить в форме двух кислот:
Реакция гидроксида алюминия с кислотой будет протекать стандартно:
Al(OH)3 + 3HCL = AlCl3 + 3H20
Реакция гидроксида алюминия со щелочью, будет протекать по схеме:
Al(OH)3 + NaOH =(сплавление)= NaAlO2 + H2O
В данном случае берем остаток метаалюминиевой кислоты, так как очевидно, что при сплавление будет удаляться вода.
Стоит учесть, что в расплаве и растворе данные реакции будут протекать по разному.
Амфотерный гидроксид + Раствор щелочи = Комплексная соль
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Реакция оксида алюминия и самого алюминия с раствором щелочи будет протекать по следующей схеме:
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Точно такие же реакции будут давать другие амфотерные металы, их оксиды и гидроксиды с растворами щелочей, например цинк:
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4]
Все очень просто 🙂
Однако, не стоит забывать еще одно очень важное правило. Если элемент-металл проявляет несколько степеней окисления, то его оксид и гидроксид с низшей степенью окисления будут проявлять, как правило, основные свойства, с высшей — кислотные, а с промежуточной — амфотерные. Например, для хрома:
Похожем образом дело обстоит и с другими элементами. Например, то же железо может проявлять степени окисления 2+, 3+ и 6+. Но зная правило, мы не растеряемся и отнесем гидроксид железа (II) к основаниям, а гидроксид железа (III) к амфотерным гидроксидам.
Амфотерные оксиды и гидроксиды образуют чаще всего те элементы, которые составляют побочные подгруппы Периодической системы Д. И. Менделеева. Так как эти элементы могут проявляться в разных степенях окисления, их называют переходными элементами или переходными металлами.
Вот собственно и все.
До новых встреч, уважаемые читатели!
Источник
Тема № 10.
Химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных
Рекомендуемые видеоуроки
Теоретические сведения
Оксид — бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом
Номенклатура оксидов
Названия оксидов строится таким образом: сначала произносят слово «оксид», а затем называют образующий его элемент. Если элемент имеет переменную валентность, то она указывается римской цифрой в круглых скобках в конце названия:
NaI2O – оксид натрия; СаIIО – оксид кальция;
SIVO2 – оксид серы (IV); SVIO3 – оксид серы (VI).
Классификация оксидов
По химическим свойствам оксиды делятся на две группы:
1. Несолеобразующие (безразличные) – не образуют солей, например: NO, CO, H2O;
2. Солеобразующие, которые, в свою очередь, подразделяются на:
– основные – это оксиды типичных металлов со степенью окисления +1,+2 (I и II групп главных подгрупп, кроме бериллия) и оксиды металлов в минимальной степени окисления, если металл обладает переменной степенью окисления (CrO, MnO);
– кислотные – это оксиды типичных неметаллов (CO2, SO3, N2O5) и металлов в максимальной степени окисления, равной номеру группы в ПСЭ Д.И.Менделеева (CrO3, Mn2O7);
– амфотерные оксиды (обладающие как основными, так и кислотными свойствами, в зависимости от условий проведения реакции) – это оксиды металлов BeO, Al2O3, ZnO и металлов побочных подгрупп в промежуточной степени окисления (Cr2O3, MnO2).
Основные оксиды
Основными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами.
Основным оксидам соответствуют основания.
Например, оксиду кальция CaO отвечает гидроксид кальция Ca(OH)2, оксиду кадмия CdO – гидроксид кадмия Cd(OH)2.
Химические свойства основных оксидов
1. Основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием оснований.
Условие протекания реакции: должны образовываться растворимые основания!
Na2O + H2O → 2NaOH
CaO + H2O → Ca(OH)2
Al2O3 + H2O → реакция не протекает, так как должен образовываться Al(OH)3, который нерастворим.
2. Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды:
CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O.
3. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли:
СaO + SiO2→ CaSiO3
4. Взаимодействие с амфотерными оксидами:
СaO + Al2O3 → Сa(AlO2)2
Кислотные оксиды
Кислотными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с основаниями или основными оксидами. Им соответствуют кислоты.
Например, оксиду серы (IV) соответствует сернистая кислота H2SO3.
Химические свойства кислотных оксидов
1. Взаимодействие с водой с образованием кислоты:
Условия протекания реакции: должна образовываться растворимая кислота.
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
2. Взаимодействие со щелочами с образованием соли и воды:
Условия протекания реакции: с кислотным оксидом взаимодействует именно щелочь, то есть растворимое основание.
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O
3. Взаимодействие с основными оксидами с образованием солей:
SO3 + Na2O → Na2SO4
Амфотерные оксиды
Оксиды, гидратные соединения которых проявляют свойства как кислот, так и оснований, называются амфотерными.
Например: оксид алюминия Al2O3, оксид марганца (IV) MnO2.
Химические свойства амфотерных оксидов
1. C водой не взаимодействуют
2. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием солей при сплавлении (основные свойства):
ZnO + SiO2 → ZnSiO3
3. Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (основные свойства):
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
4. Взаимодействие с растворами и расплавами щелочей с образованием соли и воды (кислотные свойства):
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
5. Взаимодействие с основными оксидами (кислотные свойства):
Al2O3 + CaO → Ca(AlO2)2
Интернет-источники
Источник
Оксидами называют сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород.
В оксидах химический элемент кислород находится в степени окисления (–2).
Оксиды — весьма распространённый в природе класс соединений. Они находятся в воздухе, распространены в гидросфере и литосфере.
Примеры оксидов:
H2O — оксид водорода, или вода.
На Земле вода встречается во всех трёх агрегатных состояниях — газообразном (водяной пар), жидком и твёрдом (лёд, снег). На долю воды также приходится большая часть массы живых организмов.
CO2 — оксид углерода((IV)), двуокись углерода или углекислый газ.
Как вы уже знаете, углекислый газ нужен зелёным растениям для фотосинтеза. Оксид углерода((IV)), находящийся в твёрдом агрегатном состоянии, называют сухим льдом.
CO — оксид углерода((II)), угарный газ.
Примесь этого очень ядовитого вещества может содержаться в воздухе. Основным источником загрязнения является транспорт. Угарный газ образуется в результате неполного сгорания топлива. Этот же оксид образуется и во время пожаров.
Fe2O3 — оксид железа((III)).
В природе этот оксид встречается в виде минерала гематита. Он составляет основу руды, называемой красным железняком.
SiO2 — оксид кремния.
В природе встречается в виде кварцевого песка, кварца, горного хрусталя.
Оксиды принято группировать в зависимости от их способности реагировать с кислотами и основаниями. Различают три важнейшие группы оксидов: основные, кислотные и амфотерные. Их относят к солеобразующим оксидам. Существуют также оксиды, которые называют несолеобразующими.
- Основные оксиды.
Основными называют оксиды, которые реагируют с кислотами, образуя соль и воду.
Основные оксиды образуются химическими элементами — металлами. Как правило, степень окисления элемента, образующего основный оксид, является невысокой: (+1) или (+2).
Примеры основных оксидов:
оксид натрия Na2O, оксид меди((II)) CuO.
- Кислотные оксиды.
Кислотными называют оксиды, которые реагируют с основаниями, образуя соль и воду.
Кислотные оксиды образуют элементы — неметаллы. Например, оксид серы((VI)) SO3, оксид азота((IV)) NO2.
Также кислотные оксиды могут быть образованы металлическими химическими элементами, в которых те проявляют степень окисления от (+5) до (+8). Например, оксид хрома((VI)) CrO3 и оксид марганца((VII)) Mn2O7.
- Амфотерные оксиды.
Амфотерными называют оксиды, которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями, образуя соли.
Амфотерные свойства проявляет оксид цинка ZnO, оксид алюминия Al2O3, оксид бериллия BeO.
Если металлический элемент имеет переменную валентность (проявляет несколько степеней окисления), то из всех образуемых им оксидов амфотерными свойствами обладают те, в которых этот элемент имеет промежуточную валентность (промежуточную степень окисления).
Например, хром может быть двухвалентен, трёхвалентен и шестивалентен.
Амфотерными свойствами обладает именно оксид хрома ((III)) Cr2O3.
- Несолеобразующие оксиды.
Несолеобразующими называют оксиды, которые при обычных условиях не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями.
Примеры несолеобразующих оксидов: оксид углерода((II)), или угарный газ CO, оксид азота((I)), или веселящий газ N2O, и оксид азота((II)) NO.
Номенклатура оксидов
В соответствии с номенклатурой ИЮПАК, оксиды называют словом «оксид», после которого следует наименование химического элемента в родительном падеже.
Например: Na2O — оксид натрия, Al2O3 — оксид алюминия.
Если элемент, образующий оксид, имеет переменную степень окисления (или валентность), то в названии оксида указывается его степень окисления римской цифрой в скобках сразу после названия (без пробела).
Например: Cu2O — оксид меди((I)), CuO — оксид меди((II)), FeO — оксид железа((II)), Fe2O3 — оксид железа((III)), Cl2O7 — оксид хлора((VII)).
Часто используют и другие наименования оксидов по числу атомов кислорода: если оксид содержит только один атом кислорода, то его называют монооксидом, или моноокисью, если два — диоксидом, или двуокисью, если три — то триоксидом, или трёхокисью и т. д.
Например: монооксид углерода CO, диоксид углерода CO2, триоксид серы SO3.
Также распространены исторически сложившиеся (тривиальные) названия оксидов, например, угарный газ CO, серный ангидрид SO3 и т. д.
Источник
Оксиды — это неорганические соединения, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. Единственным элементом, не образующим оксид, является фтор, который в соединении с кислородом образует фторид кислорода. Это связано с тем, что фтор является более электроотрицательным элементом, чем кислород.
Данный класс соединений является очень распространенным. Каждый день человек встречается с разнообразными оксидами в повседневной жизни. Вода, песок, выдыхаемый нами углекислый газ, выхлопы автомобилей, ржавчина — все это примеры оксидов.
Классификация оксидов
Все оксиды, по способности образовать соли, можно разделить на две группы:
- Солеобразующие оксиды (CO2, N2O5,Na2O, SO3 и т. д.)
- Несолеобразующие оксиды(CO, N2O,SiO, NO и т. д.)
В свою очередь, солеобразующие оксиды подразделяют на 3 группы:
- Основные оксиды — (Оксиды металлов — Na2O, CaO, CuO и т д)
- Кислотные оксиды — (Оксиды неметаллов, а так же оксиды металлов в степени окисления V-VII — Mn2O7,CO2, N2O5, SO2, SO3 и т д)
- Амфотерные оксиды (Оксиды металлов со степенью окисления III-IV а так же ZnO, BeO, SnO, PbO)
Данная классификация основана на проявлении оксидами определенных химических свойств. Так, основным оксидам соответствуют основания, а кислотным оксидам — кислоты. Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием соответствующей соли, как если бы реагировали основание и кислота, соответствующие данным оксидам:
Аналогично, амфотерным оксидам соответствуют амфотерные основания, которые могут проявлять как кислотные, так и основные свойства:
Химические элементы проявляющие разную степень окисления, могут образовывать различные оксиды. Чтобы как то различать оксиды таких элементов, после названия оксиды, в скобках указывается валентность.
CO2 – оксид углерода (IV)
N2O3 – оксид азота (III)
Физические свойства оксидов
Оксиды весьма разнообразны по своим физическим свойствам. Они могут быть как жидкостями (Н2О), так и газами (СО2, SO3) или твёрдыми веществами (Al2O3, Fe2O3). Приэтом оснОвные оксиды, как правило, твёрдые вещества. Окраску оксиды также имеют самую разнообразную — от бесцветной (Н2О, СО) и белой (ZnO, TiO2) до зелёной (Cr2O3) и даже чёрной (CuO).
Химические свойства оксидов
Основные оксиды
Некоторые оксиды реагируют с водой с образованием соответствующих гидроксидов (оснований):
Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами с образованием солей:
Аналогично реагируют и с кислотами, но с выделением воды:
Оксиды металлов, менее активных чем алюминий, могут восстанавливаться до металлов:
Кислотные оксиды
Кислотные оксиды в реакции с водой образуют кислоты:
Некоторые оксиды (например оксид кремния SiO2) не взаимодействуют с водой, поэтому кислоты получают другими путями.
Кислотные оксиды взаимодействуют с основными оксидами, образую соли:
Таким же образом, с образование солей, кислотные оксиды реагируют с основаниями:
Если данному оксиду соответствует многоосновная кислота, то так же может образоваться кислая соль:
Нелетучие кислотные оксиды могут замещать в солях летучие оксиды:
Амфотерные оксиды
Как уже говорилось ранее, амфотерные оксиды, в зависимости от условий, могут проявлять как кислотные, так и основные свойства. Так они выступают в качестве основных оксидов в реакциях с кислотами или кислотными оксидами, с образованием солей: 
И в реакциях с основаниями или основными оксидами проявляют кислотные свойства:
Получение оксидов
Оксиды можно получить самыми разнообразными способами, мы приведем основные из них.
Большинство оксидов можно получить непосредственным взаимодействием кислорода с химических элементом: 
При обжиге или горении различных бинарных соединений:
Термическое разложение солей, кислот и оснований :
Взаимодействие некоторых металлов с водой:
Применение оксидов
Оксиды крайне распространены по всему земному шару и находят применение как в быту, так и в промышленности. Самый важный оксид — оксид водорода, вода — сделал возможной жизнь на Земле. Оксид серы SO3 используют для получения серной кислоты, а также для обработки пищевых продуктов — так увеличивают срок хранения, например, фруктов.
Оксиды железа используют для получения красок, производства электродов, хотя больше всего оксидов железа восстанавливают до металлического железа в металлургии.
Оксид кальция, также известный как негашеная известь, применяют в строительстве. Оксиды цинка и титана имеют белый цвет и нерастворимы в воде, потому стали хорошим материалом для производства красок — белил.
Оксид кремния SiO2 является основным компонентом стекла. Оксид хрома Cr2O3 применяют для производства цветных зелёных стекол и керамики, а за счёт высоких прочностных свойств — для полировки изделий (в виде пасты ГОИ).
Оксид углерода CO2, который выделяют при дыхании все живые организмы, используется для пожаротушения, а также, в виде сухого льда, для охлаждения чего-либо.
Источник