I GIG B	Michał Palarczyk
Grupa 1 / 2 9.12.2008	Temat: Amfoteryczność

1. Wstęp teoretyczny:

Amfoteryczność - właściwość niektórych związków chemicznych oraz pierwiastków polegająca na wykazywaniu przez nie charakteru zarówno kwasowego jak i zasadowego. Pierwiastki amfoteryczne występują w odmianach alotropowych metalicznych i niemetalicznych, a ich tlenki roztwarzają się w roztworach kwasów i zasad i, oprócz kationów prostych, tworzą aniony złożone (np. chrom tworzy Cr³⁺ i CrO²); należą tu m.in. mangan, cynk, cyna, glin. Związki amfoteryczne (amfolity), reprezentowane przez wodorotlenki pierwiastków amfoterycznych (np. As(OH)₃, Sn(OH)₂, Al(OH)₃, Zn(OH)₂), są zdolne do odszczepiania w określonych warunkach jonów wodorotlenkowych (dysocjacja zasadowa) lub wodorowych (dysocjacja kwasowa). Nie rozpuszczają się w wodzie, natomiast reagują z mocnymi kwasami ( HCl, H₂SO₄) oraz z mocnymi zasadami ( NaOH, KOH). W reakcji z mocnymi kwasami substancje amfoteryczne wykazują właściwości zasadowe, natomiast w reakcji z mocnymi zasadami wykazują właściwości kwasowe.

II. Doświadczenie

Wstęp:

Na przykładzie następujących wodorotlenków: Pb(OH)₂, Ni(OH)₂, Al.(OH)₃, Zn(OH)₂, Bi(OH)₃ musieliśmy sprawdzić ich amfoteryczność. Ćwiczenie polegało na napełnieniu 10 probówek kolejnymi solami: Pb(NO₃)₂, NiSO₄,Al₂(SO₄)₃, ZnSO₄, BiCl₃. Każda sól była rozdzielona na 2 probówki. Następnie dodajemy do każdej z probówek wodorotlenku sodu NaOH aż do momentu wytrącenia się osadu lub wyraźnego zmętnienia roztworu. Następnie rozdzielamy probówki na dwie równe części tak, aby obie z tym samym roztworem były położone w statywie równolegle. Następnie do probówek w pierwszym szeregu statywu dodajemy kwas solny HCl lub kwas azotowy (V) HNO₃. Do probówek z drugiego szeregu dodajemy NaOH w celu określenia amfoteryczności.

Obserwacje:

1. Pb(NO₃)₂ siarczan (VI) ołowiu - po dodaniu do probówki NaOH wytrąca się biały drobnokrystaliczny osad.

2. NiSO₄ siarczan (VI) niklu - po dodaniu do probówki NaOH powstaje zielony, galaretowaty osad.

3. Al₂(SO₄)₃ siarczan (VI) glinu - po dodaniu wodorotlenku sodu powstaje galaretowaty biały osad.

4. ZnSO₄ siarczan (VI) cynku - dodanie NaOH spowodowało wytracenie się białego drobnokrystalicznego osadu.

5. BiCl₃ chlorek bizmutu (III) - po dodaniu NaOH wytrącił się osad koloru cienistego.

Ponowne dodanie do wszystkich nowopowstałych związków wodorotlenku sodu powoduje roztwarzanie się osadu we wszystkich probówkach.

Wnioski:

1. Pb(NO₃)₂ - w celu otrzymania wodorotlenku dodajemy do roztworu NaOH. Zatem reakcja jest następująca: osad

Pb(NO₃)₂ + 2 NaOH = Pb(OH)₂ + 2 NaNO₃

Azotan (V) ołowiu wodorotlenek wodorotlenek azotan (V) sodu

sodu ołowiu

Pb(NO₃)₂ = Pb ²⁺ + 2 NO₃^-, Na OH = Na⁺ + OH^-

Kation anion kation anion

ołowiowy azotanowy sodowy wodorotlenowy

NaNO₃ = Na ⁺ + NO₃^-

Kation anion

sodu azotanowy

Reakcja wykazała wytrącenie się osadu w postaci wodorotlenku ołowiu. Dodanie do roztworu HNO₃ powoduje nast. reakcję: osad

Pb(OH)₂ + 2 HNO₃ = Pb(NO₃)₂ + 2 H₂O

Kwas azotowy(V) azotan(V) ołowiu woda

HNO₃ = H⁺ + NO₃^-,

Kation anion

wodoru azotanowy

Reakcja spowodowała otrzymanie azotanu ołowiu, czyli substratu początkowego. Do drugiej probówki dodajemy po raz drugi NaOH:

Pb(OH)₂ + 2 NaOH = Na₂PbO₂ + 2 H₂O

Ołowian (II)

sodu

Na₂PbO₂ = 2 Na⁺ + PbO₂^2-

Kation sodu anion ołowiany

Ponowne zastosowanie NaOH spowodowało powstanie nowego związku chemicznego jakim jest ołowian (II) sodu. Reakcja ta świadczy o amfoterycznym charakterze wodorotlenku ołowiu (II), czyli wodorotlenek ten potrafi mieć charakter zarówno zasadowy jak i kwasowy.

2. NiSO₄ - reakcja siarczanu niklu z wodorotlenkiem sodu zachodzi następująco:

osad

NiSO₄ + 2 NaOH = Ni(OH)₂ + Na₂SO₄

Siarczan (VI) niklu wodorotlenek siarczan(VI) sodu

Niklu

NiSO₄ = Ni²⁺ + SO₄^2-, Na₂SO₄ = 2 Na⁺ + SO₄^2-

Kation nilu anion siarczanowy kation sodu anion siarczanowy

Do wodorotlenku niklu dodajemy kwas azotowy. Reakcja jest następująca:

osad

Ni(OH)₂ + HNO₃ = Ni(NO₃)₂ + 2 H₂O

Kwas azotowy(V) azotan (V) niklu

Ni(NO₃)₂ = Ni²⁺ + 2 NO₃^-

Kation niklu anion azotanowy

Reakcja wodorotlenku niklu z wodorotlenkiem sodu nie zachodzi, ponieważ nikiel nie należy do grupy pierwiastków amfoterycznych, zatem związek ten nie jest amfoteryczny.

3. Al₂(SO₄)₃ - sól ta reaguje z wodorotlenkiem sodu następująco:

osad

Al₂(SO₄)₃ + 6 NaOH = 2 Al(OH)₃ + 3 Na₂SO₄

Siarczan (VI) glinu wodorotlenek siarczan(VI) sodu

glinu

Al₂(SO₄)₃ = 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-, Na₂SO₄ = 2 Na⁺ + SO₄^2-

Kation glinu anion siarczany kation sodu anion siarczany

W reakcji z wodorotlenkiem sodu powstaje zasada Al(OH)₃. Nowa zasada reaguje z kwasem azotowym (V) oraz z wodorotlenkiem sodu.

osad

Al(OH)₃ + 3 HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3 H₂O

Azotan(V) glinu

Al(NO₃)₃ = Al³⁺ + 3 NO₃^-

Kation glinu anion azotanowy

Al(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2 H₂O

Wodorotlenek glinu glinian(III) sodu

NaAlO₂ = Na⁺ + AlO₂^{-
kation sodu anion gliniany}

Reakcja wodorotlenku glinu z wodorotlenkiem sodu umożliwiła powstanie nowego związku amfoterycznego: glinianu (III) sodu. Zatem glin należy do pierwiastków amfoterycznych.

4. ZnSO₄ - aby otrzymać wodorotlenek dodajemy do soli wodorotlenek sodu:

osad

ZnSO₄ + 2 NaOH = Zn(OH)₂ + Na₂SO₄

_siarczan(VI) cynku wodorotlenek cynku siarczan(VI) sodu

ZnSO₄ = Zn²⁺ + SO₄^2-

Kation cynku anion siarczany

Reakcje zachodzące po dodaniu do probówek kolejno kwasu solnego HCl oraz NaOH są następujące: osad

Zn(OH)₂ + 2 HCl = ZnCl₂ + 2 H₂O

Kwas solny chlorek cynku

HCl = H⁺ + Cl^-

Kation wodoru anion chloru

ZnCl₂ = Zn²⁺ + 2 Cl^-

Kation cynku anion chloru

osad

Zn(OH)₂ + 2 NaOH = Na₂ZnO₂ + 2 H₂O

Cynian (II) sodu

Na₂ZnO₂ = 2 Na⁺ + ZnO₂^2-

Kation sodu anion cynianu

Powstanie w reakcji z wodorotlenkiem sodu spowodowało powstanie cynianu (II) sodu, co świadczy o tym, że wodorotlenek sodu jest związkiem amfoterycznym, oraz że cynk należy do pierwiastków amfoterycznych.

5. BiCl₃ - reakcja łączenia soli chlorku bizmutu(III) z NaOH przebiega następująco:

osad

BiCl₃ + 3 NaOH = Bi(OH)₃ + 3 NaCl

Wodorotlenek chlorek sodu

Bizmutu (III)

BiCl₃ = Bi³⁺ + 3 Cl^- NaCl = Na⁺ + Cl^-

Kation bizmutu anion chloru kation sodu anion chloru

Powstałą zasadę Bi(OH)₃ łączymy z kwasem solnym HCl oraz wodorotlenkiem sodu NaOH:

osad

Bi(OH)₃ + 3 HCl = BiCl₃ + 3 H₂O

Po połączeniu z kwasem wodorotlenek bizmutu (III) tworzy chlorek bizmutu (III), czyli substancję początkową. Reakcja wodorotlenku bizmutu (III) z wodorotlenkiem sodu nie zachodzi, ponieważ bizmut nie należy do pierwiastków amfoterycznych, zatem związek Bi(OH)₃ nie jest związkiem amfoterycznym.

Pb(OH)2	Ni(OH)2	Al(OH)3	Zn(OH)2	Bi(OH)3
amfoteryczny H2PbO2	Nie amfoteryczny	amfoteryczny HAlO2	amfoteryczny H2ZnO2	Nie amfoteryczny

2

---