Seuraavat alkuaineiden oksidit ovat amfoteerisia suuri alaryhmät: BeO, A1 2 O 3, Ga 2 O 3, GeO 2, SnO, SnO 2, PbO, Sb 2 O 3, PoO 2. Amfoteeriset hydroksidit ovat seuraavia alkuaineiden hydroksideja suuri alaryhmät: Be (OH) 2, A1 (OH) 3, Sc (OH) 3, Ga (OH) 3, In (OH) 3, Sn (OH) 2, SnO 2 nH 2 O, Pb (OH) 2, PbO 2 nH 2 O.

Yhden alaryhmän alkuaineiden oksidien ja hydroksidien perusluonne kasvaa alkuaineen atomiluvun kasvaessa (verrattaessa samassa hapetustilassa olevien alkuaineiden oksideja ja hydroksideja). Esimerkiksi N 2 O 3, P 2 O 3, As 2 O 3 ovat happamia oksideja, Sb 2 O 3 on amfoteerinen oksidi, Bi 2 O 3 on emäksinen oksidi.

Tarkastellaan hydroksidien amfoteerisia ominaisuuksia beryllium- ja alumiiniyhdisteiden esimerkin avulla.

Alumiinihydroksidilla on amfoteerisia ominaisuuksia, se reagoi sekä emästen että happojen kanssa ja muodostaa kaksi sarjaa suoloja:

1) jossa alkuaine A1 on kationin muodossa;

2A1 (OH) 3 + 6HC1 \u003d 2A1C1 3 + 6H 2O A1 (OH) 3 + 3H + \u003d A1 3+ + 3H 2O

Tässä reaktiossa A1(OH)3 toimii emäksenä muodostaen suolan, jossa alumiini on A13+-kationi;

2) jossa alkuaine A1 on osa anionia (aluminaatteja).

A1 (OH) 3 + NaOH \u003d NaA1O 2 + 2H 2 O.

Tässä reaktiossa A1(OH)3 toimii happona muodostaen suolan, jossa alumiini on osa AlO 2 -anionia.

Liuenneiden aluminaattien kaavat on kirjoitettu yksinkertaistetusti viitaten suoladehydraation aikana muodostuneeseen tuotteeseen.

Kemiallisesta kirjallisuudesta löytyy erilaisia ​​kaavoja yhdisteistä, jotka muodostuvat liuottamalla alumiinihydroksidia alkaliin: NaA1O2 (natriummetaaluminaatti), Na-tetrahydroksoaluminaattinatrium. Nämä kaavat eivät ole ristiriidassa toistensa kanssa, koska niiden ero liittyy näiden yhdisteiden eri hydraatioasteisiin: NaA1O 2 2H 2 O on erilainen Na:n ennätys. Kun A1(OH)3 liuotetaan ylimäärään alkalia, muodostuu:

A1 (OH) 3 + NaOH \u003d Na.

Reagenssien sintrauksen aikana muodostuu natriummetaluminaattia:

A1(OH)3 + NaOH ==== NaA1O2 + 2H2O.

Voidaan siis sanoa, että vesiliuoksissa on samanaikaisesti sellaisia ​​ioneja kuin [A1 (OH) 4] - tai [A1 (OH) 4 (H 2 O) 2] - (tapaukselle kun reaktioyhtälö laaditaan ottamalla ottaa huomioon hydraattikuoret), ja merkintä A1O 2 on yksinkertaistettu.

Koska kyky reagoida alkalien kanssa, alumiinihydroksidia ei yleensä saada emäksen vaikutuksesta alumiinisuolojen liuoksiin, vaan käytetään ammoniakkiliuosta:

A1 2 (SO 4) 3 + 6 NH 3 H 2 O \u003d 2A1 (OH) 3 + 3(NH4)2SO4.

Toisen jakson alkuaineiden hydroksidien joukossa berylliumhydroksidilla on amfoteerisia ominaisuuksia (beryllium itsessään osoittaa diagonaalista samankaltaisuutta alumiinin kanssa).

Hapoilla:

Ole (OH) 2 + 2HC1 \u003d BeC1 2 + 2H 2 O.

Pohjien kanssa:

Ole (OH) 2 + 2NaOH \u003d Na 2 (natriumtetrahydroksoberylaatti).

Yksinkertaistetussa muodossa (jos edustamme Be (OH) 2:ta happona H 2 BeO 2)

Ole (OH) 2 + 2NaOH (väkevä kuuma) \u003d Na 2 BeO 2 + 2H 2 O.

beryllaatti Na

Toissijaisten alaryhmien alkuaineiden hydroksideilla, jotka vastaavat korkeimpia hapetusasteita, on useimmiten happamia ominaisuuksia: esimerkiksi Mn 2 O 7 - HMnO 4; CrO 3 - H 2 CrO 4. Alemmille oksideille ja hydroksideille pääominaisuuksien vallitsevuus on ominaista: CrO - Cr (OH) 2; MnO - Mn(OH)2; FeO - Fe (OH) 2. Välituoteyhdisteillä, jotka vastaavat hapetusasteita +3 ja +4, on usein amfoteerisia ominaisuuksia: Cr 2 O 3 - Cr (OH) 3; Fe 2 O 3 - Fe (OH) 3. Havainnollistamme tätä mallia kromiyhdisteiden esimerkillä (taulukko 9).

Taulukko 9 - Oksidien ja niitä vastaavien hydroksidien luonteen riippuvuus alkuaineen hapetusasteesta

Vuorovaikutus happojen kanssa johtaa suolan muodostumiseen, jossa alkuaine kromi on kationin muodossa:

2Cr(OH)3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 6H2O.

Cr(III)sulfaatti

Reaktio emästen kanssa johtaa suolan muodostumiseen mikä alkuaine kromi on osa anionia:

Cr (OH) 3 + 3NaOH \u003d Na 3 + 3H 2 O.

heksahydrokromaatti(III)Na

Sinkkioksidi ja -hydroksidi ZnO, Zn(OH) 2 ovat tyypillisesti amfoteerisia yhdisteitä, Zn(OH) 2 liukenee helposti happo- ja alkaliliuoksiin.

Vuorovaikutus happojen kanssa johtaa suolan muodostumiseen, jossa alkuaine sinkki on kationin muodossa:

Zn(OH)2 + 2HC1 = ZnCl2 + 2H2O.

Vuorovaikutus emästen kanssa johtaa suolan muodostumiseen, jossa sinkkialkuaine on anionissa. Vuorovaikutuksessa alkalien kanssa ratkaisuissa muodostuu tetrahydroksosinkaatteja, sulatettuna- sinkkiyhdisteet:

Zn(OH)2 + 2NaOH \u003d Na2.

Tai sulatettaessa:

Zn (OH) 2 + 2NaOH \u003d Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O.

Sinkkihydroksidia saadaan samalla tavalla kuin alumiinihydroksidia.

Emäkset, amfoteeriset hydroksidit

Emäkset ovat monimutkaisia ​​aineita, jotka koostuvat metalliatomeista ja yhdestä tai useammasta hydroksoryhmästä (-OH). Yleinen kaava on Me + y (OH) y, jossa y on hydroksoryhmien lukumäärä, joka vastaa metallin Me hapetusastetta. Taulukossa on esitetty emästen luokittelu.

Alkali- ja maa-alkalimetallien alkalihydroksidien ominaisuudet

1. Alkalien vesiliuokset ovat saippuaisia ​​kosketukselle, muuttavat indikaattoreiden väriä: lakmus - sininen, fenolftaleiini - vadelma.

2. Vesiliuokset dissosioituvat:

3. Vuorovaikutus happojen kanssa ja vaihtoreaktio:

Polyhappoemäkset voivat tuottaa väli- ja emäksisiä suoloja:

4. Vuorovaikuttaa happooksidien kanssa muodostaen väliainetta ja happosuoloja riippuen tätä oksidia vastaavan hapon emäksisyydestä:

5. Vuorovaikuttaa amfoteeristen oksidien ja hydroksidien kanssa:

a) fuusio:

b) ratkaisuissa:

6. Reagoi vesiliukoisten suolojen kanssa, jos muodostuu sakka tai kaasu:

Liukenemattomat emäkset (Cr (OH) 2, Mn (OH) 2 jne.) ovat vuorovaikutuksessa happojen kanssa ja hajoavat kuumennettaessa:

Amfoteeriset hydroksidit

Yhdisteitä kutsutaan amfoteerisiksi, jotka voivat olosuhteista riippuen olla sekä vetykationien luovuttajia ja osoittaa happamia ominaisuuksia, että niiden vastaanottajilla, eli emäksisiä ominaisuuksia.

Amfoteeristen yhdisteiden kemialliset ominaisuudet

1. Vuorovaikutuksessa vahvojen happojen kanssa ne paljastavat tärkeimmät ominaisuudet:

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

2. Vuorovaikutuksessa alkalien - vahvojen emästen kanssa, niillä on happamia ominaisuuksia:

Zn (OH) 2 + 2NaOH \u003d Na 2 ( monimutkainen suola)

Al (OH) 3 + NaOH \u003d Na ( monimutkainen suola)

Yhdisteitä kutsutaan komplekseiksi, joissa ainakin yksi kovalenttinen sidos muodostui luovuttaja-akseptorimekanismin avulla.

Yleinen menetelmä emästen saamiseksi perustuu vaihtoreaktioihin, joilla voidaan saada sekä liukenemattomia että liukenevia emäksiä.

CuSO 4 + 2KOH \u003d Cu (OH) 2 ↓ + K 2 SO 4

K 2 CO 3 + Ba (OH) 2 \u003d 2 KOH + BaCO 3 ↓

Kun tällä menetelmällä saadaan liukoisia emäksiä, liukenematon suola saostuu.

Kun hankitaan veteen liukenemattomia emäksiä, joilla on amfoteerisiä ominaisuuksia, ylimääräistä alkalia tulee välttää, koska amfoteerinen emäs voi liueta, esimerkiksi:

AlCl 3 + 4KOH \u003d K [Al (OH) 4] + 3KSl

Tällaisissa tapauksissa ammoniumhydroksidia käytetään hydroksidien saamiseksi, joihin amfoteeriset hydroksidit eivät liukene:

AlCl 3 + 3NH 3 + ZH 2 O \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl

Hopean ja elohopean hydroksidit hajoavat niin helposti, että kun niitä yritetään saada vaihtoreaktiolla, hydroksidien sijasta oksideja saostuu:

2AgNO 3 + 2KOH \u003d Ag 2 O ↓ + H 2 O + 2KNO 3

Teollisuudessa emäksiä saadaan yleensä kloridien vesiliuosten elektrolyysillä.

2NaCl + 2H 2O → ϟ → 2NaOH + H2 + Cl 2

Alkaleita voidaan saada myös saattamalla alkali- ja maa-alkalimetalleja tai niiden oksideja reagoimaan veden kanssa.

2Li + 2H2O \u003d 2LiOH + H2

SrO + H2O \u003d Sr (OH) 2

hapot

Hapot kutsutaan kompleksiaineiksi, joiden molekyylit koostuvat vetyatomeista, jotka voidaan korvata metalliatomeilla, ja happojäännöksistä. Normaaleissa olosuhteissa hapot voivat olla kiinteitä (fosfori H 3 PO 4; pii H 2 SiO 3) ja nestemäisiä (rikkihappo H 2 SO 4 on puhdasta nestettä).

Kaasut, kuten kloorivety HCl, bromivety HBr, rikkivety H2S, muodostavat vastaavia happoja vesiliuoksissa. Kunkin happomolekyylin dissosioitumisen aikana muodostamien vetyionien lukumäärä määrää happotähteen (anionin) varauksen ja hapon emäksisyyden.

Mukaan happojen ja emästen protolyyttinen teoria, tanskalainen kemisti Bronsted ja englantilainen kemisti Lowry ehdottivat samanaikaisesti, että happo on aine eroaminen tämän reaktion kanssa protonit, a perusta- aine, joka pystyy vastaanottaa protoneja.

happo → emäs + H +

Näiden ajatusten perusteella asia on selvä ammoniakin perusominaisuudet, joka, koska typpiatomissa on yksinäinen elektronipari, ottaa tehokkaasti vastaan ​​protonin vuorovaikutuksessa happojen kanssa muodostaen ammonium-ionin luovuttaja-akseptorisidoksen kautta.

HNO 3 + NH 3 ⇆ NH 4 + + NO 3 -

happo emäs happo emäs

Yleisempi määritelmä hapoille ja emäksille amerikkalaisen kemistin G. Lewisin ehdottama. Hän ehdotti, että happo-emäsvuorovaikutukset ovat melkoisia eivät välttämättä tapahdu protonisiirron yhteydessä. Happojen ja emästen määrityksessä Lewisin mukaan päärooli kemiallisissa reaktioissa annetaan elektroninen höyry.

Kationeja, anioneja tai neutraaleja molekyylejä, jotka voivat hyväksyä yhden tai useamman elektroniparin, kutsutaan Lewisin hapot.

Esimerkiksi alumiinifluoridi AlF 3 on happo, koska se pystyy hyväksymään elektroniparin vuorovaikutuksessa ammoniakin kanssa.

AlF 3 + :NH 3 ⇆ :

Kationeja, anioneja tai neutraaleja molekyylejä, jotka pystyvät luovuttamaan elektronipareja, kutsutaan Lewis-emäksiksi (ammoniakki on emäs).

Lewisin määritelmä kattaa kaikki happo-emäs-prosessit, jotka on otettu huomioon aiemmin ehdotetuissa teorioissa. Taulukossa verrataan tällä hetkellä käytössä olevia happojen ja emästen määritelmiä.

Happojen nimikkeistö

Koska hapoille on olemassa erilaisia ​​määritelmiä, niiden luokittelu ja nimikkeistö ovat melko mielivaltaisia.

Vesiliuoksessa hajoamiskykyisten vetyatomien lukumäärän mukaan hapot jaetaan yksiemäksinen(esim. HF, HNO 2), kaksiemäksinen(H2CO3, H2S04) ja tribasic(H 3RO 4).

Koostumuksen mukaan happo jaetaan hapeton(HCl, H2S) ja happea sisältävä(HCl04, HNO3).

Yleensä happipitoisten happojen nimet johdettu ei-metallin nimestä, johon on lisätty päätteet -kai, -tapa, jos ei-metallin hapetusaste on yhtä suuri kuin ryhmänumero. Kun hapetusaste laskee, päätteet muuttuvat (metallin hapetusasteen laskevassa järjestyksessä): - soikea, ististaya, - soikea:

Jos tarkastelemme vety-ei-metallisidoksen polariteettia jakson sisällä, voimme helposti suhteuttaa tämän sidoksen polariteetin elementin asemaan jaksollisessa järjestelmässä. Metalliatomeista, jotka menettävät helposti valenssielektroneja, vetyatomit hyväksyvät nämä elektronit muodostaen vakaan kaksielektronisen kuoren, kuten heliumatomin kuoren, ja muodostavat ionisia metallihydridejä.

Periodisen järjestelmän ryhmien III-IV alkuaineiden vetyyhdisteissä boori, alumiini, hiili, pii muodostavat kovalenttisia, heikosti polaarisia sidoksia vetyatomien kanssa, jotka eivät ole alttiita dissosiaatiolle. Periodisen järjestelmän ryhmien V-VII alkuaineilla jakson sisällä ei-metalli-vetysidoksen polariteetti kasvaa atomin varauksen mukana, mutta varausten jakautuminen tuloksena olevassa dipolissa on erilainen kuin vetyyhdisteissä. elementtejä, joilla on taipumus luovuttaa elektroneja. Epämetallien atomit, joissa elektronikuoren täydentämiseen tarvitaan useita elektroneja, vetävät itseään kohti (polarisoivat) sidoselektroniparin, mitä vahvempi, sitä suurempi ytimen varaus. Siksi sarjassa CH 4 - NH 3 - H 2 O - HF tai SiH 4 - PH 3 - H 2 S - Hcl sidokset vetyatomien kanssa, vaikka ne ovat kovalenttisia, muuttuvat polaarisemmiksi ja vetyatomin dipolissa. alkuaine-vetysidos muuttuu sähköpositiivisemmaksi. Jos polaariset molekyylit ovat polaarisessa liuottimessa, voi tapahtua elektrolyyttinen dissosiaatioprosessi.

Tarkastellaan happea sisältävien happojen käyttäytymistä vesiliuoksissa. Näillä hapoilla on H-O-E-sidos ja luonnollisesti O-E-sidos vaikuttaa H-O-sidoksen polariteettiin. Siksi nämä hapot hajoavat yleensä helpommin kuin vesi.

H 2 SO 3 + H 2 O ⇆ H s O + + HSO 3

HNO 3 + H 2 O ⇆ H s O + + NO 3

Katsotaanpa muutama esimerkki happipitoisten happojen ominaisuudet, muodostuu alkuaineista, jotka pystyvät osoittamaan erilaisia ​​hapetusasteita. On tiedossa, että hypokloorihappo HClO erittäin heikko kloorivetyhappo HClO 2 myös heikko mutta vahvempi kuin hypokloori, hypokloorihappo HclO 3 vahva. Perkloorihappo HClO 4 on yksi vahvin epäorgaaniset hapot.

Dissosiaatio happaman tyypin mukaan (eliminoimalla H-ioni) vaatii O-H-sidoksen katkaisemista. Kuinka voidaan selittää tämän sidoksen lujuuden väheneminen sarjassa HClO - HClO 2 - HClO 3 - HClO 4? Tässä sarjassa keskusklooriatomiin liittyvien happiatomien määrä kasvaa. Joka kerta kun muodostuu uusi happisidos kloorin kanssa, elektronitiheys vetäytyy pois klooriatomista ja siten yksinkertaisesta O-Cl-sidoksesta. Tämän seurauksena elektronitiheys poistuu osittain О-Н-sidoksesta, joka heikkenee tämän vuoksi.

Sellainen kuvio - happamien ominaisuuksien parantaminen keskusatomin hapetusasteen lisääntymisellä - ominaisuus ei vain kloorille, vaan myös muille alkuaineille. Esimerkiksi typpihappo HNO 3 , jossa typen hapetusaste on +5, on vahvempi kuin typpihappo HNO 2 (typen hapetusaste on +3); rikkihappo H 2 SO 4 (S +6) on vahvempi kuin rikkihappo H 2 SO 3 (S +4).

Happojen saaminen

1. Voidaan saada hapettomia happoja ei-metallien suorassa yhdistelmässä vedyn kanssa.

H2 + Cl2 → 2HCl,

H 2 + S ⇆ H 2 S

2. Joitakin hapetettuja happoja voidaan saada happamien oksidien vuorovaikutus veden kanssa.

3. Voidaan saada sekä hapettomia että hapetettuja happoja vaihtoreaktioiden mukaan suolojen ja muiden happojen välillä.

BaBr 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + 2HBr

CuSO 4 + H 2 S \u003d H 2 SO 4 + CuS ↓

FeS + H 2 SO 4 (pa zb) \u003d H 2 S + FeSO 4

NaCl (T) + H2SO4 (väk.) = HCl + NaHS04

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3

CaCO 3 + 2HBr \u003d CaBr 2 + CO 2 + H 2 O

4. Joitakin happoja voidaan saada käyttämällä redox-reaktiot.

H 2 O 2 + SO 2 \u003d H 2 SO 4

3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d ZH 3 RO 4 + 5NO 2

Hapan maku, vaikutus indikaattoreihin, sähkönjohtavuus, vuorovaikutus metallien, emäksisten ja amfoteeristen oksidien, emästen ja suolojen kanssa, esterien muodostuminen alkoholien kanssa - nämä ominaisuudet ovat yhteisiä epäorgaanisille ja orgaanisille hapoille.

voidaan jakaa kahteen tyyppiin reaktioihin:

1) yleistä varten hapot reaktiot liittyvät hydroniumionin H 3 O + muodostumiseen vesiliuoksissa;

2) erityistä(eli ominaisia) reaktioita erityisiä happoja.

Vety-ioni voi päästä sisään redox reaktiot, pelkistäminen vedyksi, sekä yhdistereaktiossa negatiivisesti varautuneilla tai neutraaleilla hiukkasilla, joissa on yksinäisiä elektronipareja, ts happo-emäsreaktiot.

Happojen yleisiin ominaisuuksiin kuuluvat happojen reaktiot metallien kanssa jännitesarjassa vetyyn asti, esimerkiksi:

Zn + 2Н + = Zn 2+ + Н 2

Happo-emäsreaktiot sisältävät reaktiot emäksisten oksidien ja emästen kanssa sekä keskimääräisten, emäksisten ja joskus happamien suolojen kanssa.

2 CO 3 + 4HBr \u003d 2CuBr 2 + CO 2 + 3H 2 O

Mg (HCO 3) 2 + 2HCl \u003d MgCl 2 + 2CO 2 + 2H 2 O

2KHSO 3 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + 2SO 2 + 2 H 2 O

Huomaa, että moniemäksiset hapot dissosioituvat vaiheittain, ja jokaisessa seuraavassa vaiheessa dissosiaatio on vaikeampaa, joten ylimäärällä happoa muodostuu useimmiten happamia suoloja keskimääräisten sijaan.

Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 \u003d 3Ca (H 2 PO 4) 2

Na 2 S + H 3 PO 4 = Na 2 HPO 4 + H 2 S

NaOH + H 3 PO 4 = NaH 2 PO 4 + H 2 O

KOH + H 2 S \u003d KHS + H 2 O

Ensi silmäyksellä happamien suolojen muodostuminen voi tuntua yllättävältä. yksiemäksinen fluorivety (fluorivety) happo. Tämä tosiasia voidaan kuitenkin selittää. Toisin kuin kaikki muut halogenidivetyhapot, fluorivetyhappo polymeroituu osittain liuoksissa (vetysidosten muodostumisen vuoksi) ja siinä voi olla erilaisia ​​hiukkasia (HF) X, nimittäin H 2 F 2, H 3 F 3 jne.

Erikoistapaus happo-emästasapainosta - happojen ja emästen reaktiot indikaattoreiden kanssa, jotka muuttavat väriä liuoksen happamuudesta riippuen. Indikaattoreita käytetään kvalitatiivisessa analyysissä happojen ja emästen havaitsemiseen ratkaisuissa.

Yleisimmin käytetyt indikaattorit ovat lakmus(sisään neutraali ympäristöön violetti, sisään hapan - punainen, sisään emäksinen - sininen), metyylioranssi(sisään hapan ympäristöön punainen, sisään neutraali - oranssi, sisään emäksinen - keltainen), fenoliftaleiini(sisään erittäin emäksinen ympäristöön purppuranpunainen, sisään neutraali ja hapan - väritön).

Tietyt ominaisuudet erilaisia ​​happoja voi olla kahta tyyppiä: ensinnäkin muodostumiseen johtavat reaktiot liukenemattomat suolat, ja toiseksi, redox-muunnoksia. Jos H + -ionin läsnäoloon liittyvät reaktiot ovat yhteisiä kaikille hapoille (laadulliset reaktiot happojen havaitsemiseksi), yksittäisille hapoille käytetään kvalitatiivisina reaktioina spesifisiä reaktioita:

Ag + + Cl - = AgCl (valkoinen sakka)

Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 (valkoinen sakka)

3Ag + + PO 4 3 - = Ag 3 PO 4 (keltainen sakka)

Jotkut happojen spesifiset reaktiot johtuvat niiden redox-ominaisuuksista.

Vesiliuoksessa olevat hapettomat hapot voivat vain hapettua.

2KMnO4 + 16HCl \u003d 5Cl2 + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O

H2S + Br2 \u003d S + 2HBg

Happea sisältävät hapot voidaan hapettaa vain, jos niiden keskusatomi on alemmassa tai keskinkertaisessa hapetustilassa, kuten esimerkiksi rikkihapossa:

H 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 2 HCl

Monilla happea sisältävillä hapoilla, joissa keskusatomilla on maksimaalinen hapetusaste (S +6, N +5, Cr +6), on voimakkaiden hapettimien ominaisuuksia. Väkevä H 2 SO 4 on voimakas hapetin.

Cu + 2H 2SO 4 (väk.) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Pb + 4HNO 3 \u003d Pb (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2SO 4 (väk.) = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

On syytä muistaa, että:

• Happoliuokset reagoivat metallien kanssa, jotka ovat sähkökemiallisessa jännitesarjassa vedyn vasemmalla puolella useissa olosuhteissa, joista tärkein on liukoisen suolan muodostuminen reaktion seurauksena. HNO 3:n ja H 2 SO 4:n (väk.) vuorovaikutus metallien kanssa etenee eri tavalla.

Väkevä rikkihappo kylmässä passivoi alumiinin, raudan, kromin.

• Vedessä hapot hajoavat vetykationeiksi ja happojäämien anioneiksi, esimerkiksi:

• Epäorgaaniset ja orgaaniset hapot ovat vuorovaikutuksessa emäksisten ja amfoteeristen oksidien kanssa edellyttäen, että muodostuu liukoinen suola:

• Sekä nämä että muut hapot reagoivat emästen kanssa. Moniemäksiset hapot voivat muodostaa sekä keski- että happamia suoloja (nämä ovat neutralointireaktioita):

• Happojen ja suolojen välinen reaktio tapahtuu vain, jos muodostuu sakka tai kaasu:

H 3 PO 4:n vuorovaikutus kalkkikiven kanssa pysähtyy, koska pinnalle muodostuu viimeinen liukenematon sakka Ca 3 (PO 4) 2.

Typpi-HNO 3:n ja väkevien rikkihappojen H 2 SO 4 (konsentraatti) ominaisuuksien ominaisuudet johtuvat siitä, että kun ne ovat vuorovaikutuksessa yksinkertaisten aineiden (metallien ja ei-metallien) kanssa, eivät H + -kationit, vaan nitraatti ja sulfaatti ionit toimivat hapettimina. On loogista odottaa, että tällaisten reaktioiden seurauksena ei muodostu vetyä H2, vaan saadaan muita aineita: välttämättä suolaa ja vettä sekä yksi nitraatti- tai sulfaatti-ionien pelkistymisen tuotteista riippuen happojen pitoisuus, metallin sijainti jännitteiden sarjassa ja reaktioolosuhteet (lämpötila, metallin hienous jne.).

Nämä HNO 3:n ja H 2 SO 4:n (kons.) kemiallisen käyttäytymisen piirteet havainnollistavat selvästi kemiallisen rakenteen teorian teesiä atomien keskinäisestä vaikutuksesta aineiden molekyyleissä.

Volatiliteetin ja vakauden (vakauden) käsitteet sekoitetaan usein. Haihtuvia happoja kutsutaan hapoiksi, joiden molekyylit siirtyvät helposti kaasumaiseen tilaan, eli ne haihtuvat. Esimerkiksi suolahappo on haihtuva, mutta pysyvä, stabiili happo. Epästabiilien happojen haihtuvuutta ei voida arvioida. Esimerkiksi haihtumaton, liukenematon piihappo hajoaa vedeksi ja SiO 2:ksi. Kloorivety-, typpi-, rikki-, fosfori- ja useiden muiden happojen vesiliuokset ovat värittömiä. Kromihapon H 2 CrO 4 vesiliuos on keltainen, permangaanihappo HMnO 4 on vadelma.

Viitemateriaali kokeen läpäisemiseen:

jaksollinen järjestelmä

Liukoisuustaulukko

Luokka: 8

Oppitunnin tavoitteet:
- "amfoteerisen" käsitteen muodostuminen, yhdisteiden happo-emäsominaisuuksia koskevan tiedon soveltaminen.

Oppitunnin tavoitteet:
- varmistaa amfoteeristen yhdisteiden ominaisuuksien assimilaatio;
- tiivistää tietoa oksidien, happojen ja emästen tunnusomaisista ominaisuuksista, valmistautua käytännön työn toteuttamiseen;
- vahvistaa reaktioyhtälöiden laatimistaitoa;
- kehittää kykyä analysoida tietoa, tuoda esiin syy-seuraus-suhteita;
- parantaa kykyä löytää yhteisiä piirteitä ja eroja aineiden koostumuksessa ja ominaisuuksissa;
- ylläpitää itseluottamusta;
- kehittää ryhmätyötaitoja ja tarkkaavaista asennetta toisen ihmisen mielipiteeseen.

Oppitunnin tyyppi:
Yhdistetty oppitunti uuden tiedon oppimisesta ja tietojen, taitojen ja kykyjen soveltamisesta.

Oppitunnin vaiheet:

minäOppitunnin alun järjestäminen.

Opettaja: Kaverit, tänään meidän on valmistauduttava käytännön työhön tutkittujen aineiden (oksidit, hapot ja emäkset) tunnusomaisista ominaisuuksista. Lisäksi tutustumme aineisiin, joilla on sekä happamia että emäksisiä ominaisuuksia, esitellen ne sen mukaan, minkä kanssa ne reagoivat. Sinulla on vakavia yksilö- ja ryhmätyötehtäviä ja käytämme avustajina värisymbolijärjestelmä ja järjestelmä heijastaa aineiden kemiallisia ominaisuuksia.
Värisymbolien järjestelmä perustuu ihmisen kykyyn muistaa käsitteitä ja termejä yhdistämällä ne väriin (esimerkiksi metroasemien nimi liitetään usein kaavion haaran väriin).

II. Edellisen materiaalin assimilaation tarkistaminen.

Opettaja: Toteutukseen 1. tehtävä pöydilläsi on punaisia ​​ja sinisiä kortteja, jokaisella kortilla on monimutkaisen aineen kaava. Aineet ovat erilaisia, mutta kuuluvat samaan luokkaan, mikä?
Opiskelijat Ota selvää, että nämä ovat oksideja (Happamien oksidien kaavat tulee kirjoittaa punaisille korteille ja emäksisten oksidien kaavat siniselle).
Opettaja: Työskentelemme pareittain, sinun on kirjoitettava reaktioyhtälöt korteille tallennettujen aineiden vuorovaikutukselle veden kanssa. Jokaisen miniryhmän tulee tehdä 2 yhtälöä. Kaksi opiskelijaa työskentelee yksilöllisesti taululla, heidän tehtävänsä on kirjoittaa oksidin vuorovaikutuksen reaktio veden kanssa ja piirtää erillisistä sanoista kaavio tällaisen vuorovaikutuksen säännöstä. (Oppilas, joka kirjoittaa yhtälön happamalla oksidilla, kutsutaan työskentelemään punaisella tussilla tai liidulla, ja emäksisen oksidin kanssa on sininen).

Tehtävän edetessä keskustele:
-emäksisten oksidien koostumus;
-happooksidien koostumus;
- oksidien ja veden vuorovaikutuksen tulos;
- mitkä happamat ja emäksiset oksidit eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa;
-koostumus ja säännöt emästen ja happojen formuloimiseksi.

Taululla pitäisi olla huomautus:

Tehtävän suorittamisen jälkeen sinun tulee keskustella seuraavista asioista:
-mitkä oksidit merkitsimme punaisella ja mitkä sinisellä;
- miten opiskelija pystyy käytännön työssä osoittamaan, että tuloksena oleva aine on happo tai emäs;
Mitä indikaattorit ovat ja miten ne muuttavat väriä?

III. Opiskelijoiden valmistaminen uuden tiedon tietoiseen omaksumiseen.

Opettaja: Keskustelimme kanssasi siitä, kuinka voit kokeellisesti todistaa tuloksena olevan hapon tai alkalin läsnäolon, mutta tänään työmme on teoreettista ja meidän on suoritettava 2. tehtävä. Nyt taulun leviämisen yhteydessä kirjoitetaan sääntökaavioita ( samoissa väreissä päätökset), ja yrität löytää esimerkkejä reaktioyhtälöistä. Työskentelemme ryhmissä, sitten 2 henkilöä tekee tehtävän taululla.

Tämä kaava muistuttaa meitä jälleen kerran säännöstä:
Tyypillisimpiä yhdisteille ovat vuorovaikutusreaktiot ominaisuuksiltaan vastakkaisten aineiden kanssa.

Opettaja: Ei ole sattumaa, että taulun keskiosa on toistaiseksi tyhjä. Siellä oli tilaa erityisille yhdisteille, niiden nimi tulee kreikan sanasta amfoteros, joka tarkoittaa "molempia". Sana sammakkoeläin on sama juuri sille, muistetaanpa mitä se tarkoittaa?

IV. Uuden materiaalin oppiminen.

Amfoteerinen - yhdisteiden kyky osoittaa joko happamia tai emäksisiä ominaisuuksia riippuen siitä, minkä kanssa ne reagoivat.
Amfoteerisia yhdisteitä on melko vähän. Oksideista sinkkioksidilla, alumiinioksidilla, kuparioksidilla, tinaoksidilla, lyijyoksidilla, rauta(III)oksidilla jne. on kaksinkertainen ominaisuus. Taululle voit kirjoittaa amfoteeristen oksidien kaavat)
Korvataan merkit suunnitelmissamme "emäksinen oksidi" ja "happooksidi" levylle "amfoteerinen oksidi" ja hanki uudet säännöt. Kolmannen tehtävän suorittamiseksi käytämme taululle kirjoitettuja kaavioita.
3 tehtävä: Kun tiedät, että sinkkioksidi on amfoteerinen, kirjoita yhtälöt sen vuorovaikutuksesta suolahapon ja natriumhydroksidin kanssa.

Opettaja: Amfoteeriset oksidit eivät reagoi veden kanssa. Vesi itsessään on kuitenkin klassinen esimerkki amfoteerisesta oksidista, koska reagoi sekä happamien että emäksisten oksidien kanssa.

V. Tiedon ensisijainen ymmärtäminen.

Opettaja: Mistä tiedät, onko yhdiste amfoteerinen?
Useimpien siirtymäalkuaineiden oksidit ja hydroksidit ja monet toissijaisten alaryhmien alkuaineet ovat luonteeltaan amfoteerisia.
Yhdisteiden luonteen määrittämisen helpottamiseksi jotkin D.I. Mendelejevin taulukon variantit on varustettu värillisillä kuvakkeilla, jotka ovat samankaltaisia ​​​​kuin tänään käytimme. Minä allekirjoitan sinisen merkin ja sinä itse allekirjoitat kaksi muuta.

Muista, että aktiivisten metallien oksidit ja hydroksidit ovat aina emäksisiä,
Epämetallien yhdisteet ovat yleensä luonteeltaan happamia.

VI. Tiedon konsolidointi.

Opettaja: Neljäs tehtäväsi on vaikein, mutta jos muistat emästen ja happojen kemialliset ominaisuudet, voit käsitellä sitä.
4 tehtävä: Kirjoita reaktioyhtälöt amfoteerisen sinkkihydroksidin vuorovaikutukselle hapon ja alkalin kanssa. Ennen kuin aloitat itsenäisen työsi tässä tehtävässä, autan sinua hieman.
Kirjoitetaan sinkkihydroksidin Zn(OH)2 kaava yhdessä. Tässä muodossa olemme tottuneet kirjoittamaan emäksiä, mutta sama aine voidaan esittää myös happona, riittää, että avataan sulut ja siirretään vety ensimmäiseen paikkaan: H2ZnO2. Sellainen happo on olemassa, sitä kutsutaan sinkiksi, ja sen suolat ovat sinkaatteja.

VII. Tiedon valvonta ja itsetutkiskelu.

Neljättä tehtävää analysoitaessa kannattaa kiinnittää huomiota:
-happojen ja emästen kemialliset ominaisuudet;
- suolojen nimeäminen;
- amfoteeristen yhdisteiden ominaisuuksien kaksinaisuus.
Tehtävän nopeasti suorittaneita opiskelijoita voidaan pyytää suorittamaan tehtävä oppikirjasta kappaleen jälkeen.

VIII. Tiedon yleistäminen ja systematisointi.

Opettaja: Jotta voisit muistaa reaktiotuotteiden kirjoittamisen säännöt, on olemassa monia erilaisia ​​​​järjestelmiä. Annan esimerkin oksideista, ja voit yrittää tehdä samanlaisia ​​​​kaavioita hapoille, emäksille ja amfoteerisille hydroksideille.

IX. Tietoa läksyistä, oppitunnin yhteenveto.

Kotitehtävänä ehdotetaan valmistautumista käytännön työhön

MÄÄRITELMÄ

Amfoteeriset yhdisteet- yhdisteet, jotka voivat reaktio-olosuhteista riippuen osoittaa sekä happojen että emästen ominaisuuksia, ts. voi sekä luovuttaa että ottaa vastaan ​​protonin (H+).

Amfoteeriset epäorgaaniset yhdisteet sisältävät seuraavien metallien oksidit ja hydroksidit - Al, Zn, Be, Cr (hapetustilassa +3) ja Ti (hapetustilassa +4). Amfoteeriset orgaaniset yhdisteet ovat aminohappoja - NH 2 -CH (R) -COOH.

Amfoteeristen yhdisteiden valmistus

Amfoteerisia oksideja saadaan vastaavan metallin palamisreaktiolla hapessa, esimerkiksi:

2Al + 3/2O 2 = Al 2 O 3

Amfoteerisia hydroksideja saadaan emäksen ja "amfoteeristä" metallia sisältävän suolan välisellä vaihtoreaktiolla:

ZnSO 4 + NaOH \u003d Zn (OH) 2 + Na 2 SO 4

Jos alkalia on ylimäärä, on mahdollista saada monimutkainen yhdiste:

ZnSO 4 + 4NaOH g = Na 2 + Na 2 SO 4

Orgaaniset amfoteeriset yhdisteet - aminohapot saadaan korvaamalla halogeeni aminoryhmällä halogeenisubstituoiduissa karboksyylihapoissa. Yleensä reaktioyhtälö näyttää tältä:

R-CH (Cl) -COOH + NH3 \u003d R-CH (NH3 + Cl -) \u003d NH 2 -CH (R) -COOH

Kemialliset amfoteeriset yhdisteet

Amfoteeristen yhdisteiden tärkein kemiallinen ominaisuus on niiden kyky reagoida happojen ja alkalien kanssa:

Al 2O 3 + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2 O

Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O

Zn (OH) 2 + NaOH \u003d Na 2

NH2-CH2-COOH + HCl \u003d Cl

Amfoteeristen orgaanisten yhdisteiden erityisominaisuudet

Kun aminohapot liuotetaan veteen, aminoryhmä ja karboksyyliryhmä ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostaen yhdisteitä, joita kutsutaan sisäisiksi suoloiksi:

NH 2 -CH 2 -COOH ↔ + H 3 N - CH 2 -COO -

Sisäistä suolamolekyyliä kutsutaan bipolaariseksi ioniksi.

Kaksi aminohappomolekyyliä voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Tässä tapauksessa vesimolekyyli hajoaa ja muodostuu tuote, jossa molekyylin fragmentit on liitetty toisiinsa peptidisidoksella (-CO-NH-). Esimerkiksi:

Aminohapoille on myös tunnusomaista kaikki karboksyylihappojen (karboksyyliryhmän mukaan) ja amiinien (aminoryhmän mukaan) kemialliset ominaisuudet.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

Harjoittele	Suorita sarja muunnoksia: a) Al → Al(OH) 3 → AlCl 3 → Na; b) Al → Al 2 O 3 → Na → Al(OH) 3 → Al 2 O 3 → Al
Ratkaisu	a) 2Al + 6H 2O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H20 AlCl3 + 4NaOH g = Na + 3NaCl b) 2Al + 3/2O 2 = Al 2O 3 Al 2O 3 + NaOH + 3H 2O \u003d 2Na 2Na + H 2SO 4 \u003d 2Al (OH) 3 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O 2Al (OH) 3 \u003d Al 2 O 3 + 3 H 2 O 2Al 2 O 3 \u003d 4Al + 3O 2

ESIMERKKI 2

Harjoittele	Laske suolan massa, joka voidaan saada antamalla 150 g 5-prosenttista aminoetikkahappoliuosta reagoida tarvittavan määrän kanssa natriumhydroksidia. Kuinka monta grammaa 12-prosenttista alkaliliuosta tarvitaan tähän?
Ratkaisu	Kirjoita reaktioyhtälö: NH 2 -CH 2 -COOH + NaOH \u003d NH 2 -CH 2 -COONa + H 2 O Laske reagoineen hapon massa: m (NH 2 -CH 2 -COOH) \u003d ώ - sinuun × m p - ra m (NH2-CH2-COOH) = 0,05 × 150 \u003d 7,5 g

Omistamme tämän oppitunnin amfoteeristen oksidien ja hydroksidien tutkimukselle. Siinä puhumme aineista, joilla on amfoteerisia (kaksois) ominaisuuksia, ja niiden kanssa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden ominaisuuksista. Mutta ensin toistetaan, minkä kanssa happamat ja emäksiset oksidit reagoivat. Kun tarkastellaan esimerkkejä amfoteerisista oksideista ja hydroksideista.

Aihe: Johdanto

Oppitunti: Amfoteeriset oksidit ja hydroksidit

Riisi. 1. Aineet, joilla on amfoteerisia ominaisuuksia

Emäksiset oksidit reagoivat happamien oksidien kanssa ja happamat oksidit emästen kanssa. Mutta on aineita, joiden oksidit ja hydroksidit reagoivat olosuhteista riippuen sekä happojen että emästen kanssa. Tällaisia ​​ominaisuuksia kutsutaan amfoteerinen.

Aineet, joilla on amfoteerisia ominaisuuksia, on esitetty kuvassa 1. Nämä ovat berylliumin, sinkin, kromin, arseenin, alumiinin, germaniumin, lyijyn, mangaanin, raudan, tinan muodostamia yhdisteitä.

Esimerkkejä niiden amfoteerisista oksideista on esitetty taulukossa 1.

Harkitse sinkin ja alumiinioksidin amfoteerisia ominaisuuksia. Esimerkkinä niiden vuorovaikutuksesta emäksisten ja happamien oksidien, hapon ja alkalin kanssa.

ZnO + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 (natriumsinkaatti). Sinkkioksidi käyttäytyy kuin happo.

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

3ZnO + P 2 O 5 → Zn 3 (PO 4) 2 (sinkkifosfaatti)

ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2O

Alumiinioksidi käyttäytyy samalla tavalla kuin sinkkioksidi:

Vuorovaikutus emäksisten oksidien ja emästen kanssa:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2 NaAlO 2 (natriummetaluminaatti). Alumiinioksidi käyttäytyy kuin happo.

Al 2 O 3 + 2 NaOH → 2 NaAlO 2 + H 2 O

Vuorovaikutus happooksidien ja happojen kanssa. Näyttää emäksisen oksidin ominaisuudet.

Al 2 O 3 + P 2 O 5 → 2AlPO 4 (alumiinifosfaatti)

Al 2O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

Tarkasteltavat reaktiot tapahtuvat kuumentamisen, fuusion aikana. Jos otamme aineiden liuoksia, reaktiot menevät hieman eri tavalla.

ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 (natriumtetrahydroksosinkaatti) Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na (natriumtetrahydroksoaluminaatti)

Näiden reaktioiden tuloksena saadaan suoloja, jotka ovat monimutkaisia.

Riisi. 2. Alumiinioksidipohjaiset mineraalit

Alumiinioksidi.

Alumiinioksidi on erittäin yleinen aine maan päällä. Se muodostaa saven, bauksiitin, korundin ja muiden mineraalien perustan. Kuva 2.

Näiden aineiden vuorovaikutuksen seurauksena rikkihapon kanssa saadaan sinkkisulfaattia tai alumiinisulfaattia.

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

Al 2O 3 + 3H 2SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Sinkki- ja alumiinihydroksidien reaktiot natriumoksidin kanssa tapahtuvat fuusiossa, koska nämä hydroksidit ovat kiinteitä eivätkä joudu liuoksiin.

Zn (OH) 2 + Na 2 O → Na 2 ZnO 2 + H 2 O suolaa kutsutaan natriumsinkaatiksi.

2Al(OH) 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2 O suolaa kutsutaan natriummetaluminaatiksi.

Riisi. 3. Alumiinihydroksidi

Amfoteeristen emästen reaktiot alkalien kanssa kuvaavat niiden happamia ominaisuuksia. Nämä reaktiot voidaan suorittaa sekä kiinteiden aineiden fuusiossa että liuoksissa. Mutta tässä tapauksessa saadaan erilaisia ​​aineita, ts. reaktiotuotteet riippuvat reaktio-olosuhteista: sulassa tai liuoksessa.

Zn(OH)2 + 2NaOH kiinteä aine. Na2ZnO2 + 2H2O

Al(OH)3 + NaOH tv. NaAlO2 + 2H20

Zn (OH) 2 + 2NaOH liuos → Na 2 Al (OH) 3 + NaOH liuos → Na natriumtetrahydroksoaluminaatti Al (OH) 3 + 3NaOH liuos → Na 3 natriumheksahydroksoaluminaatti.

Osoittautuu, että natriumtetrahydroksoaluminaatti tai natriumheksahydroksoaluminaatti riippuu siitä, kuinka paljon alkalia otimme. Viimeisessä alkalireaktiossa otetaan paljon ja muodostuu.

Amfoteerisia yhdisteitä muodostavilla alkuaineilla voi itsessään olla amfoteerisia ominaisuuksia.

Zn + 2NaOH + 2H 2O → Na 2 + H2 (natriumtetrahydroksosinkaatti)

2Al + 2NaOH + 6H 2O → 2Na + 3H 2 ((natriumtetrahydroksoaluminaatti)

Zn + H 2SO 4 (hajonnut) → ZnSO 4 + H 2

2Al + 3H 2SO 4 (diff.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

Muista, että amfoteeriset hydroksidit ovat liukenemattomia emäksiä. Ja kuumennettaessa ne hajoavat muodostaen oksideja ja vettä.

Amfoteeristen emästen hajoaminen kuumennettaessa.

2Al(OH)3Al203 + 3H20

Zn(OH)2ZnO + H2O

Yhteenveto oppitunnista.

Opit amfoteeristen oksidien ja hydroksidien ominaisuudet. Näillä aineilla on amfoteerisia (kaksois) ominaisuuksia. Niiden kanssa tapahtuvilla kemiallisilla reaktioilla on ominaisuuksia. Olet katsonut esimerkkejä amfoteerisista oksideista ja hydroksideista .

1. Rudzitis G.E. Epäorgaaninen ja orgaaninen kemia. Luokka 8: oppikirja oppilaitoksille: perustaso / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman.M.: Valaistuminen. 2011 176 s.: ill.

2. Popel P.P. Kemia: 8. luokka: oppikirja yleisille oppilaitoksille / P.P. Popel, L.S. Krivlya. -K.: IC "Akatemia", 2008.-240 s.: ill.

3. Gabrielyan O.S. Kemia. Luokka 9 Oppikirja. Kustantaja: Drofa.: 2001 224s.

1. nro 6,10 (s. 130) Rudzitis G.E. Epäorgaaninen ja orgaaninen kemia. Luokka 9: oppikirja oppilaitoksille: perustaso / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman.M.: Valaistuminen. 2008 170s.: ill.

2. Kirjoita natriumheksahydroksoaluminaatin kaava. Miten tämä aine saadaan?

3. Natriumhydroksidiliuosta lisättiin vähitellen ylimäärään alumiinisulfaattiliuokseen. Mitä sinä havaitsit? Kirjoita reaktioyhtälöt.