Що таке амфотерні оксиди та чому вони мають подвійні властивості? На прикладах Al₂O₃ і ZnO розберемо, чому деякі оксиди металів можуть проявляти як основні, так і кислотні властивості. З’ясуємо, як амфотерність пов’язана з електронегативністю, характером хімічного зв’язку та ступенем окиснення елемента.
Ми вже познайомилися з основними та кислотними оксидами. Здавалося б, усі оксиди можна розділити на дві групи: одні проявляють основні властивості, інші — кислотні.
Але існують оксиди, які в одних реакціях поводяться як основні, а в інших — як кислотні. Їх називають амфотерними.
Амфотерні оксиди — це солетворні оксиди, здатні проявляти як основні, так і кислотні властивості
Найважливіші для шкільного курсу приклади:
Al₂O₃ і ZnO.
Обидва утворені металами, але до звичайних основних оксидів їх не відносять.
Подивімося, як проявляється амфотерність.
Алюміній оксид Al₂O₃
Алюміній оксид Al₂O₃ реагує з кислотами:
Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O
Утворюються сіль і вода. У цій реакції Al₂O₃ поводиться подібно до основного оксиду.
Але Al₂O₃ може реагувати і з сильними лугами, проявляючи вже кислотні властивості. Наприклад, під час сплавляння:
Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O
Утворюється натрій алюмінат.
Отже, одна й та сама речовина може реагувати і з кислотою, і з лугом. Саме це і є головною ознакою амфотерності.
Подібну поведінку має цинк оксид ZnO.
Амфотерний оксид ZnO
З кислотою:
ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O
Тут ZnO проявляє основні властивості.
А із сильними лугами він може реагувати як речовина кислотного характеру. Тому ZnO також належить до амфотерних оксидів.
Докладніше складати рівняння реакцій амфотерних речовин із лугами ми навчимося пізніше.
Чому Al₂O₃ і ZnO мають подвійні властивості
Згадаємо загальну закономірність.
Оксиди активних металів, наприклад Na₂O і CaO, мають виражений основний характер. Багато оксидів неметалів, наприклад CO₂ і SO₃, — кислотний. Амфотерні оксиди займають проміжне положення між типовими основними та кислотними оксидами.
Особливо добре це видно в третьому періоді:
- Na₂O — основний;
- MgO — основний;
- Al₂O₃ — амфотерний;
- SiO₂, P₂O₅, SO₃ — кислотні.
Зліва направо металічні властивості елементів слабшають, а основний характер їхніх оксидів поступово змінюється на кислотний. Al₂O₃ опиняється між цими двома типами поведінки.
Це пов’язано з природою елемента та характером хімічного зв’язку. В оксидах активних металів, таких як Na₂O, зв’язок має виражений йонний характер. В оксидах неметалів зв’язки переважно ковалентні. Al₂O₃ і ZnO займають проміжне положення, що відображається і на їхніх кислотно-основних властивостях.
Але важливо розуміти: за однією лише електронегативністю визначити амфотерність не можна.
На властивості оксиду впливають природа елемента, його ступінь окиснення, будова речовини та умови реакції. Тому остаточно тип оксиду визначають за його хімічною поведінкою.
Має значення і ступінь окиснення металу. Загалом у невисоких ступенях окиснення для металів більш характерні основні оксиди. Зі збільшенням ступеня окиснення основний характер може слабшати, з’являється амфотерність, а деякі оксиди металів у високих ступенях окиснення проявляють кислотні властивості.
Отже, правило «оксид металу — основний» не є абсолютним.
Na₂O і CaO — основні оксиди.
А Al₂O₃ і ZnO — амфотерні.
Є ще одна важлива деталь. Амфотерний оксид не є «наполовину основним і наполовину кислотним». Він проявляє різні властивості залежно від речовини, з якою реагує.
З кислотою амфотерний оксид проявляє основні властивості, а із сильним лугом — кислотні.
Підсумок
Амфотерні оксиди — це солетворні оксиди, здатні проявляти як основні, так і кислотні властивості
Головна ознака їхньої поведінки:
- з кислотою → проявляють основні властивості;
- із сильним лугом → проявляють кислотні властивості.
Найважливіші приклади для нас — Al₂O₃ і ZnO.
Амфотерність показує, що між основним і кислотним характером оксидів немає абсолютно різкої межі, а властивості речовин залежать від їхньої будови та умов конкретної реакції.
Додаткову інформацію дивись на сторінці “Шкільна хімія“.