Amfotär

Amfotericitet (från annan grekisk ἀμφότεροι "dubbel, dubbel; ömsesidig") - förmågan hos vissa kemikalier och föreningar att uppvisa både sura och basiska egenskaper beroende på förhållandena .

Begreppet amfotericitet som en egenskap av ett ämnes dubbla beteende introducerades 1814 av J. Gay-Lussac och L. Tenard . A. Hanch , inom ramen för den allmänna kemiska teorin om syra-bas-interaktioner (1917-1927), definierade amfotericitet som " förmågan hos vissa föreningar att uppvisa både sura och basiska egenskaper, beroende på förhållandena och naturen hos de inblandade reagensen i syra-basinteraktionen, speciellt beroende på lösningsmedlets egenskaper » [1] .

Amfotera hydroxider av sådana element i huvudundergrupperna som beryllium , aluminium , gallium , arsenik , antimon , selen , etc., sådana element i sekundära undergrupper som krom, zink, molybden, volfram och många andra. Vanligtvis domineras det kemiska beteendet hos hydroxider av antingen sur eller basisk karaktär [2] .

Amfotericitet som en kemisk egenskap

Amfotericitet som en kemisk egenskap hos ett ämne kan yttra sig på olika sätt:

1. Inom ramen för teorin om elektrolytisk dissociation är detta förmågan hos ett ämne till elektrolytisk dissociation både genom mekanismen för syror (med eliminering av hydroniumjoner, H + ), och genom mekanismen för baser (elimineringen av hydroxidjoner, OH- ) . Elektrolyter , som i lösning joniseras samtidigt av sura och basiska typer, kallas amfolyter [3] . Om vi betecknar den amfotera elektrolyten med formeln XOH, kan dess dissociation beskrivas med schemat:

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

Till exempel bestäms salpetersyrans syra- basegenskaper av jämviktsdissociationsprocesser med bildandet av en nitritanjon och en nitrosylkatjon:

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

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

Den idealiska amfolyten skulle vara vatten:

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

Galliumhydroxid Ga(OH) 3 är också bland de ideala amfolyterna , vars andra och tredje dissociationskonstanter är praktiskt taget desamma i sura och basiska typer [2] .

2. Inom ramen för Bronsted-Lowrys protolytiska teori betraktas manifestationen av amfotericitet som protolitens förmåga att fungera som en protondonator och -acceptor . Till exempel, för vatten, manifesterar amfotericitet sig som autoprotolys [4] :

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

Amfolyter kommer också att vara ämnen som i sin sammansättning har funktionella grupper som kan vara donatorer och acceptorer av protoner. Till exempel inkluderar amfotera organiska elektrolyter proteiner , peptider och aminosyror . Så aminosyror har åtminstone en karboxylgrupp -COOH och en aminogrupp -NH2 i sin sammansättning . I lösning genomgår dessa grupper partiell jonisering:

{\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){\text{-}}COOH]^{+}+OH^{-}}}

Således är aminosyramolekylen i två jämviktsformer, laddad ( zwitterion ) och oladdad. I dessa kombinationer är R–COOH och R–NH 3 + potentiella syror (donatorer av protoner och katjoner), och R–COO– och R–NH 2 är konjugerade potentiella baser (acceptorer av protoner och katjoner).

3. Amfotericitet kan visa sig som ett ämnes förmåga att interagera med både syror och baser. Detta är karakteristiskt för oxider , hydroxider och komplexa föreningar av vissa p-element och de flesta d-element i mellanliggande oxidationstillstånd. Amfotericitet i en eller annan grad är en gemensam egenskap hos hydroxider [3] . Till exempel, för krom (III)-föreningar är reaktioner kända [5] :

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

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

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

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

Traditionella idéer om manifestationen av amfotericitet hos hydroxider som dissociation enligt syra- och bastyper överensstämmer inte med verkligheten [2] . I allmänna termer kan det amfotera beteendet hos olösliga hydroxider av krom (III), aluminium, zink beskrivas som jonbytesreaktioner av mediumjoner med liganderna H 2 O och OH- . Till exempel, för Al(OH) 3 kan joniska jämvikter skrivas enligt följande:

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

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

4. I vissa fall är ett viktigt indirekt tecken på amfotericitet ett elements förmåga att bilda två rader av salter, katjoniska och anjoniska typer [6] . Till exempel för zink: ZnCl2 , [Zn(H2O )4]SO4 (katjonisk) och Na2ZnO2 , Na2 ( Zn ( OH ) 4 ) ( anjonisk ) .

Länkar

Amphoteric // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.

Litteratur

Amfotera hydroxider och deras beteende i vattenlösningar / Korolkov DV Fundamentals of oorganisk kemi. - M.: Upplysningen, 1982. - 271 sid.
Syra och basegenskaper / Allmän kemi. Ed. E. M. Sokolovskaya och L. S. Guzeya. - M .: Moscows förlag. un-ta, 1989. - 640 sid. un-ta, 1989. - 640 sid.

Anteckningar

↑ Tanganov B.B. Kemiska analysmetoder. - Ulan-Ude, 2005. - 550 sid.
↑ 1 2 3 Amfotera hydroxider och deras beteende i vattenlösningar / Korolkov DV Fundamentals of inorganic chemistry . - M.: Upplysningen, 1982. - 271 sid.
↑ 1 2 Ugay Ya. A. Allmän och oorganisk kemi. - M.: Högre skola, 1997. - 527 sid.
↑ Autoprotolys av vatten Arkivexemplar av 13 oktober 2011 på Wayback Machine / Zhukov S. T. Chemistry. 8-9 årskurs
↑ Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Oorganiska ämnens kemiska egenskaper. - M.: Kemi, 2000. - 480 s.: ill.
↑ Syra och grundläggande egenskaper / Allmän kemi. Ed. E. M. Sokolovskaya och L. S. Guzeya. - M .: Moscows förlag. un-ta, 1989. - 640 sid. un-ta, 1989. - 640 sid.