Wodorotlenki amfoteryczne to związki chemiczne, które mogą reagować zarówno z kwasami, jak i z zasadami, tworząc odpowiednie sole. W poniższym artykule omówimy, czym są wodorotlenki amfoteryczne, przedstawimy listę najważniejszych związków oraz przybliżymy ich właściwości i reakcje chemiczne z ich udziałem.
Wodorotlenki – jak je dzielimy?
Zacznijmy więc od początku. W chemii możemy spotkać się z substancjami o charakterze zasadowym i kwasowym. O tych pierwszych mówimy, jeżeli ulegają reakcjom z kwasami, a o drugich, kiedy reagują z zasadami czy wodorotlenkami. Wynikiem tych reakcji są sole – z reguły obojętne cząsteczki złożone z kationu metalu (część wodorotlenkowa) oraz reszty kwasowej (część kwasowa). Jednak możemy spotkać trzeci typ substancji – wodorotlenki amfoteryczne.
Czym są wodorotlenki amfoteryczne?
Wodorotlenki amfoteryczne to związki chemiczne, które wykazują właściwości zarówno kwasowe, jak i zasadowe. Oznacza to, że mogą one reagować z kwasami, tworząc sole, oraz z silnymi zasadami, tworząc różne związki kompleksowe. Wodorotlenki amfoteryczne są ważnymi substancjami w chemii i mają szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.
Amfoteria to zjawisko wykazywania zarówno właściwości kwasowych, jak i zasadowych. W strukturze amfoterycznych wodorotlenków znajduje się grupa wodorotlenkowa (-OH) oraz odpowiedni atom metalu, który może występować na różnych stopniach utlenienia, co pozwala na różnorodne reakcje chemiczne.
Wodorotlenki amfoteryczne – przykłady
Jaka jest główna różnica pomiędzy wodorotlenkiem amfoterycznym a zasadowym? Przyjrzyjmy się przykładowi reakcji wodorotlenku sodu (NaOH) z wodorotlenkiem magnezu (MgOH2) i wodorotlenkiem glinu (Al(OH)3).
- NaOH + (MgOH2) → brak reakcji, galaretowaty osad pozostaje osadem, nic się z nim nie dzieje;
- NaOH + (Al(OH)3) → galaretowaty biały osad zanika, tworzy się klarowny roztwór.
Jak widać, w drugim przypadku reakcja zaszła, co świadczy o tym, że wodorotlenek magnezu ma właściwości zasadowe a wodorotlenek glinu – właściwości amfoteryczne. Co się dzieje w takiej reakcji? Powstaje związek kompleksowy – koordynacyjny – Na[Al(OH)4] lub, przy dużym nadmiarze użytego wodorotlenku sodu, Na3[Al(OH)6]. Należy pamiętać, że wszystkie wodorotlenki amfoteryczne będą reagować z innymi wodorotlenkami, jednak związki kompleksowe, które powstaną w tych reakcjach, będą determinowane przez atom metalu użytego wodorotlenku, a co za tym idzie również jego liczbę koordynacyjną. Lista wodorotlenków amfoterycznych jest długa, jednak do najpopularniejszych należą:
- wodorotlenek berylu (II) Be(OH)2,
- wodorotlenek cynku (II) Zn(OH)2,
- wodorotlenek miedzi (II) Cu(OH)2,
- wodorotlenek żelaza (II) Fe(OH)2,
- wodorotlenek glinu (III) Al(OH)3,
- wodorotlenek żelaza (III) Fe(OH)3,
- wodorotlenek chromu (III) Cr(OH)3.
Wodorotlenki amfoteryczne – reakcje, które warto znać
Należy również pamiętać, że wodorotlenki amfoteryczne nie rozpuszczają się w wodzie. Przyjrzyjmy się temu na kilku przykładach.
- Wodorotlenek miedzi (II) – Cu(OH)2
Cu(OH)2 + 2 HCl → CuCl2 + 2 H2O
Cu(OH)2 + 2 KOH → K2[Cu(OH)4]
Wodorotlenek miedzi (II) reaguje zarówno z kwasem – dając sól, jak również z silną zasadą, wynikiem tej reakcji jest związek kompleksowy – tetrahydroksymiedzian (II) potasu.
- Wodorotlenek chromu (III) – Cr(OH)3
Cr(OH)3 + 3 HCl → CrCl3 + 3 H2O
Cr(OH)3 + 3 NaOH → Na3[Cr(OH)6]
W przypadku wodorotlenku chromu (III), w reakcji z kwasem otrzymujemy sól, a w reakcji z mocną zasadą kolejny związek koordynacyjny – heksahydroksychromian (III) sodu. Potwierdza to amfoteryczny charakter wodorotlenku chromu (III).
- Wodorotlenek glinu (III) – Al(OH)3
Reakcja wodorotlenku glinu z kwasem solnym:
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Reakcja wodorotlenku glinu z wodorotlenkiem sodu:
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
- Wodorotlenek cynku (II) – Zn(OH)2
Reakcja wodorotlenku cynku z kwasem siarkowym:
Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O
Reakcja wodorotlenku cynku z wodorotlenkiem sodu:
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4]
Pierwiastki amfoteryczne – czy coś takiego istnieje?
Z naukowego punktu widzenia – nie, jednak mianem pierwiastków amfoterycznych można określić te, które tworzą wodorotlenki o właściwościach amfoterycznych. Najważniejsze z nich to:
- Glin (Al),
- Cynk (Zn),
- Chrom (Cr),
- Beryl (Be),
- Ołów (Pb),
- Żelazo (Fe, w niższych stopniach utlenienia),
- Cyna (Sn).
Zastosowanie wodorotlenków amfoterycznych
Wodorotlenki amfoteryczne znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach chemii i przemysłu. Oto kilka przykładów ich zastosowania:
- wodorotlenek glinu – stosowany w przemyśle jako substancja zobojętniająca w produkcji leków oraz jako składnik past polerskich;
- wodorotlenek cynku – wykorzystywany jako pigment w farbach oraz jako środek ochrony roślin;
- wodorotlenek chromu (III) – stosowany w procesach galwanicznych oraz jako katalizator w reakcjach chemicznych.
Znaczenie wodorotlenków amfoterycznych
Wodorotlenki amfoteryczne odgrywają kluczową rolę w wielu procesach przemysłowych i badaniach chemicznych. Ich zdolność do reagowania z kwasami i zasadami czyni je wszechstronnymi i cennymi związkami chemicznymi. Amfoteryczność tych związków pozwala na ich szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, od produkcji leków po przemysł chemiczny. Znajomość właściwości i reakcji wodorotlenków amfoterycznych jest istotna dla chemików i inżynierów, którzy pracują z tymi substancjami na co dzień.
Związki amfoteryczne w przemyśle
W tym artykule omówiliśmy właściwości ważnych związków chemicznych – wodorotlenków amfoterycznych. Wymieniliśmy przykłady oraz omówiliśmy ich znaczenie w chemii i przemyśle. Znajomość tych związków jest istotna dla wielu procesów wykonywanych w laboratoriach. Amfoteryczność wodorotlenków sprawia, że są one niezwykle wszechstronne i mogą być stosowane w różnych dziedzinach, od farmacji po ochronę środowiska. Z tego powodu ważne jest, aby dokładnie poznać ich właściwości i reakcje, które z nimi zachodzą – aby móc skutecznie wykorzystać ich potencjał.