УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ

ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10 КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

УЧЕБНИКЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ

Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14/2004

§ 7.5. Амфотерность

В самом общем понимании амфотерность – это двойственность в поведении и свойствах какого-либо изучаемого объекта. Хотя мы и не говорим «амфотерный» человек, но сейчас вы поймете, что мы часто именно так думаем о некоторых людях.
Еще из этого раздела вы узнаете о том, почему всегда при получении веществ следует строго соблюдать ту последовательность действий (смешение компонентов), которая изложена в предписании (рецепте).

Под термином «амфотерность» в химии понимают способность некоторых веществ проявлять как кислотные, так и основные свойства. Такие вещества называют амфотерными электролитами (амфолитами).
Понятие амфотерности может быть распространено и на некоторые простые вещества – алюминий, цинк и др. Так, алюминий «растворяется» в растворах кислот и щелочей:

2Al (кр.) + 6H⁺ (р-р) = 2Аl³⁺ (р-р) + 3Н₂ (г.),

2Аl (кр.) + 2OH^- (р-р) + 2Н₂О = 2Al (р-р) + 3Н₂ (г.).

Типичное амфотерное вещество – вода – диссоциирует на ионы водорода (гидроксония) и гидроксид-ионы:

Н₂О = Н⁺ + ОН^-,

или

2Н₂О = Н₃О⁺ + ОН^-.

Гидроксид алюминия в водном растворе диссоциирует по двум направлениям:

Аl(OH)₃ = Al³⁺ + 3OH^–,

Аl(OH)₃ = HAlO₂ + H₂O = Al + H⁺ + H₂O.

Проявление амфотерности элементом зависит от его положения в периодической таблице элементов Д.И.Менделеева.
Понятие «амфотерность» можно распространить также и на явление изменения состава иона в зависимости от среды раствора. При изменении среды раствора состав некоторых ионов изменяется – усложняется или упрощается. Так, хромат-ион устойчив в щелочной среде, а дихромат-ион существует в кислотной среде. Эти два иона превращаются друг в друга при изменении рН раствора:

2 + 2H⁺ = + H₂O,

+ 2ОН^– = 2 + H₂O.

Хромат-ион при действии кислоты (ионов водорода) переходит в дихромат-ион, дихромат-ион превращается в хромат-ион при действии щелочи (гидроксид-ионов).
Перепишите эти уравнения в обратном направлении. Что вы получили? Интересно, какая же среда в растворах хромата и дихромата калия?
Дихромат-ион можно перевести в трихромат-ион:

3 + 2H⁺ = 2 + H₂O.

Обратите внимание, что каждое такое превращение ионов формально сопровождается присоединением или отдачей одной «молекулы» оксида хрома CrО₃. Это полезно вспомнить, если вы забыли формулу дихромат- или трихромат-иона.

При составлении уравнений реакций подобного типа можно пользоваться следующими правилами (алгоритм деятельности).

1. Записать схему процесса:

.

2. Уравнять число атомов металлического характера (хрома) в обеих частях схемы:

2 .

3. В правую часть схемы вписать формулу молекулы воды, т. к. в правой части число атомов кислорода меньше:

2 + Н₂О.

Вода, как слабый электролит, обусловливает прохождение процесса.

4. Подсчитать число атомов кислорода в обеих частях схемы (перед стрелкой и после нее). Если число атомов кислорода в правой части больше, чем в левой, внести в левую часть схемы формулу гидроксид-иона. Если число атомов кислорода справа и слева одинаково, в левой части схемы указать ион водорода:

2 + Н⁺ + Н₂О.

5. Уравнять число атомов водорода в правой и левой частях схемы и записать уравнение, заменив стрелку на знак равенства:

2 + 2Н⁺ = + Н₂О.

6. Для того чтобы быть уверенным в правильности составленного уравнения, проверить равенство чисел всех атомов кислорода (еще раз) и зарядов ионов в правой и левой частях уравнения. Если окажется, что сумма зарядов в правой части уравнения не равна сумме зарядов в левой его части, рассматриваемый процесс не является кислотно-основным переходом, а относится к окислительно-восстановительным реакциям.
Перепишите полученное уравнение в противоположном направлении. Какую реакцию отображает это уравнение?
Для составления уравнения обратного перехода дихромат-иона в хромат-ион нельзя просто переписать полученное выше уравнение в противоположном направлении, поскольку это будет уравнение реакции гидролиза, которая в водном растворе проходит в незначительной степени. Уравнение перехода дихромат-иона в хромат-ион составляем в той же последовательности.
1. Записываем схему процесса:

.

2. Уравниваем число атомов хрома в обеих частях схемы:

2.

3. В правой части схемы записываем формулу молекулы воды:

2 + Н₂О.

Формула воды как продукта подобных реакций обязательно присутствует в уравнении реакции, т.к. благодаря воде (слабому электролиту) реакции проходят в нужном направлении.
4. Подсчитываем число атомов кислорода в правой и левой частях схемы. Если число атомов кислорода в правой части схемы больше, чем в левой, записываем в левой ее части формулу гидроксид-иона:

+ ОН^– 2 + Н₂О.

5. Подсчет числа гидроксид-ионов облегчается, если использовать правило: число гидроксид-ионов ОН^– должно в два раза превышать разность чисел атомов кислорода в формулах всех анионов и . Составляем равенство:

+ 2ОН^– = 2 + Н₂О.

6. Проверяем равенство чисел всех атомов и зарядов ионов в правой и левой частях полученного уравнения.
Этот способ составления уравнений позволяет предсказать среду раствора, в которой происходит переход иона (для этого обязательно в правой части уравнения записывается формула молекулы воды, а в левой – ионов водорода или гидроксид-ионов).
Очень часто ученики затрудняются написать формулы сложных ионов, таких, как дихромат-ион . Но в действительности сделать это крайне просто. Напишите формулу оксида элемента (СrО₃), простейшую формулу отвечающей ему кислоты, полученную формальным (алгебраическим) прибавлением к формуле оксида молекулы воды (СrО₃ + Н₂О = Н₂СrО₄, хромовая кислота). К формуле кислоты прибавьте одну «молекулу» оксида, и получится ди…....ая кислота (Н₂СrО₄ + СrО₃ = Н₂Сr₂О₇, дихромовая кислота с дихромат-ионом ). Прибавьте к формуле ди…....ой кислоты еще одну «молекулу» оксида, и вы получите формулу три…....ой кислоты
(Н₂Сr₂О₇ + СrО₃ = Н₂Сr₃О₁₀, трихромовая кислота с трихромат-ионом ).

Список новых и забытых понятий и слов

О.С.ЗАЙЦЕВ