Amfoteerinen

Amfoteerisuus ( muista kreikan sanoista ἀμφότεροι "kaksois, kaksois; keskinäinen") - joidenkin kemikaalien ja yhdisteiden kyky osoittaa sekä happamia että emäksisiä ominaisuuksia olosuhteista riippuen .

J. Gay-Lussac ja L. Tenard esittelivät amfoteerisuuden käsitteen aineen kaksoiskäyttäytymisen ominaispiirteenä vuonna 1814 . A. Hanch määritteli happo-emäs-vuorovaikutusten yleisen kemiallisen teorian puitteissa (1917-1927) amfoteerisuuden " joidenkin yhdisteiden kyvyksi osoittaa sekä happamia että emäksisiä ominaisuuksia, riippuen käytettyjen reagenssien olosuhteista ja luonteesta happo-emäs-vuorovaikutuksessa, erityisesti riippuen liuottimen ominaisuuksista » [1] .

Pääalaryhmien amfoteeriset hydroksidit, kuten beryllium , alumiini , gallium , arseeni , antimoni , seleeni jne., sellaiset toissijaisten alaryhmien elementit kuten kromi, sinkki, molybdeeni, volframi ja monet muut. Yleensä hydroksidien kemiallista käyttäytymistä hallitsee joko hapan tai emäksinen luonne [2] .

Amfoteerisuus kemiallisena ominaisuutena

Amfoteerisuus aineen kemiallisena ominaisuutena voi ilmetä eri tavoin:

1. Elektrolyyttisen dissosiaation teorian puitteissa tämä on aineen kyky elektrolyyttiseen dissosiaatioon sekä happojen mekanismin (eli hydronium-ionien, H + ) että emästen mekanismin kautta (eliminoituminen hydroksidi-ionit, OH- ) . Elektrolyyttejä , joita liuoksessa ionisoivat samanaikaisesti happamat ja emäksiset tyypit, kutsutaan amfolyyteiksi [3] . Jos merkitsemme amfoteeristä elektrolyyttiä kaavalla XOH, niin sen dissosiaatiota voidaan kuvata kaaviolla:

{\mathsf {H^{+}+XO^{-}\rightleftarrows XOH\rightleftarrows X^{+}+OH^{-}}}

Esimerkiksi typpihapon happo-emäs-ominaisuudet määräytyvät tasapainodissosiaatioprosesseilla, joissa muodostuu nitriittianioni ja nitrosyylikationi:

{\mathsf {HNO_{2}\rightleftarrows H^{+}+NO_{2}^{-}\ \ K_{a}\noin 10^{{-5))))

{\mathsf {HNO_{2}\rightleftarrows NO^{+}+OH^{-}\ \ K_{b}\noin 10^{{-7))))

Ihanteellinen amfolyytti olisi vesi:

{\mathsf {H_{2}O\rightleftarrows H^{+}+OH^{-}}}

Myös galliumhydroksidi Ga(OH) 3 kuuluu ihanteellisiin amfolyytteihin , joiden toinen ja kolmas dissosiaatiovakio ovat käytännössä samat happo- ja emäksisessä tyypissä [2] .

2. Bronsted-Lowryn protolyyttisen teorian puitteissa amfoteerisuuden ilmentymänä pidetään protoliitin kykyä toimia protonin luovuttajana ja vastaanottajana . Esimerkiksi vedessä amfoteerisuus ilmenee autoprotolyysinä [4] :

{\mathsf {2H_{2}O\rightarrow H_{3}O^{+}+OH^{-}}}

Amfolyytit ovat myös aineita, joiden koostumuksessa on funktionaalisia ryhmiä , jotka voivat olla protonien luovuttajia ja vastaanottajia. Esimerkiksi amfoteerisia orgaanisia elektrolyyttejä ovat proteiinit , peptidit ja aminohapot . Joten aminohappojen koostumuksessa on vähintään karboksyyliryhmä -COOH ja aminoryhmä -NH2 . Liuoksessa nämä ryhmät ionisoituvat osittain:

{\mathsf {H_{2}N{\text{-}}CH(R){\text{-}}COOH+H_{2}O\rightleftarrows H_{2}N{\text{-}}CH( R){\text{-}}COO^{-}+H_{3}O^{+}}}

{\mathsf {H_{2}N{\text{-}}CH(R){\text{-}}COOH+H_{2}O\rightleftarrows [H_{3}N{\text{-}}CH (R){\teksti{-}}COOH]^{+}+OH^{-}}}

Siten aminohappomolekyyli on kahdessa tasapainomuodossa, varautuneena ( kaksoisioni ) ja varautumattomana. Näissä yhdistelmissä R–COOH ja R–NH 3 + ovat potentiaalisia happoja (protonien ja kationien luovuttajia) ja R–COO– ja R–NH 2 ovat konjugoituja potentiaalisia emäksiä (protonien ja kationien vastaanottajia).

3. Amfoteerisuus voi ilmetä aineen kykynä olla vuorovaikutuksessa sekä happojen että emästen kanssa. Tämä on ominaista joidenkin p-alkuaineiden oksideille , hydroksideille ja monimutkaisille yhdisteille ja useimpien d-alkuaineiden hapetusvälissä. Amfoteerisuus jossain määrin on hydroksidien yleinen ominaisuus [3] . Esimerkiksi kromi (III)-yhdisteille reaktiot tunnetaan [5] :

{\mathsf {Cr(OH)_{3}+3HCl\rightarrow CrCl_{3}+3H_{2}O))

{\mathsf {Cr(OH)_{3}+3NaOH\rightarrow Na_{3}[Cr(OH)_{6}]}}

{\mathsf {Cr_{2}O_{3}+6HCl\rightarrow 2CrCl_{3}+3H_{2}O))

{\mathsf {Cr_{2}O_{3}+2NaOH{\xrightarrow[ {}]{^{o}t))2NaCrO_{2}+H_{2}O))

Perinteiset käsitykset hydroksidien amfoteerisuuden ilmenemisestä dissosioitumisena happo- ja emäksisten tyyppien mukaan eivät vastaa todellisuutta [2] . Yleisesti ottaen kromi (III), alumiinin ja sinkin liukenemattomien hydroksidien amfoteerinen käyttäytyminen voidaan kuvata väliaineionien ioninvaihtoreaktioilla ligandien H 2 O ja OH - kanssa . Esimerkiksi Al(OH) 3 :lle ionitasapainot voidaan kirjoittaa seuraavasti:

{\mathsf {[Al(OH)_{3}(H_{2}O)_{3}]+3H_{3}O^{+}\rightleftarrows [Al(H_{2}O)_{6} ]^{{3+}}+3H_{2}O}}

{\mathsf {[Al(OH)_{3}(H_{2}O)_{3}]+3OH^{-}\rightleftarrows [Al(OH)_{6}]^{{3-)) +3H_{2}O}}

4. Joissakin tapauksissa tärkeä epäsuora merkki amfoteerisuudesta on alkuaineen kyky muodostaa kaksi riviä kationisia ja anionisia suoloja [6] . Esimerkiksi sinkille: ZnCl2 , [Zn( H2O) 4 ]SO4 (kationinen) ja Na2ZnO2 , Na2 ( Zn ( OH) 4 ) (anioninen) .

Linkit

Amfoteerinen // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : 86 nidettä (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.

Kirjallisuus

Amfoteeriset hydroksidit ja niiden käyttäytyminen vesiliuoksissa / Korolkov DV Epäorgaanisen kemian perusteet. - M.: Enlightenment, 1982. - 271 s.
Happo- ja emäksiset ominaisuudet / Yleinen kemia. Ed. E. M. Sokolovskaya ja L. S. Guzeya. - M .: Moskovan kustantamo. un-ta, 1989. - 640 s. un-ta, 1989. - 640 s.

Muistiinpanot

↑ Tanganov B.B. Kemialliset analyysimenetelmät. - Ulan-Ude, 2005. - 550 s.
↑ 1 2 3 Amfoteeriset hydroksidit ja niiden käyttäytyminen vesiliuoksissa / Korolkov DV Epäorgaanisen kemian perusteet . - M.: Enlightenment, 1982. - 271 s.
↑ 1 2 Ugay Ya. A. Yleinen ja epäorgaaninen kemia. - M.: Korkeakoulu, 1997. - 527 s.
↑ Veden autoprotolyysi Arkistokopio 13. lokakuuta 2011 Wayback Machinessa / Zhukov S. T. Chemistry. 8-9 luokalla
↑ Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Epäorgaanisten aineiden kemialliset ominaisuudet. - M.: Kemia, 2000. - 480 s.: ill.
↑ Happo- ja emäksiset ominaisuudet / Yleinen kemia. Ed. E. M. Sokolovskaya ja L. S. Guzeya. - M .: Moskovan kustantamo. un-ta, 1989. - 640 s. un-ta, 1989. - 640 s.