Способи добування амфотерних гідроксидів

Для добування амфотерних гідроксидів застосовують реакцію обміну між сіллю металу (у розчині) та розчином лугу чи аміаку. Щоб запобігти розчиненню амфотерних гідроксидів у надлишку лугів, дотримуються молярних співвідношень реагентів відповідно до рівнянь реакцій. В осад повинен випадати тільки гідроксид, який необхідно добути. Решта учасників реакції повинні бути добре розчинними.

Солі

Солями називають сполуки, які складаються з катіона металу та аніона кислотного залишку і є продуктами заміщення гідрогену кислоти металом або продуктами обміну гідроксигрупи гідроксидів металів на кислотні залишки кислот.

Солі поділяються на середні, кислі, основні та комплексні.

Середні солі є продуктами повного заміщення атомів гідрогену кислоти на катіони металів (наприклад , ін.) чи амонію (). До середніх солей належать, наприклад, . Якщо катіон металу зв’язаний з двома різними кислотними залишками (аніонами), такі солі називають змішаними. Змішані солі можуть утворювати лише багатокислотні основи. До змішаних солей можна віднести, наприклад, , яка є сіллю двох кислот – хлоридної () та гіпохлоритної (). Якщо атоми гідрогену багатоосновної кислоти заміщено на катіони різних металів (чи катіони амонію), то такі солі відносять до подвійних, наприклад , . Як подвійні, так і змішані солі як індивідуальні сполуки відомі лише в кристалічному стані, оскільки в розчинах вони повністю дисоційовані на катіони металів та кислотні залишки.

Назви середніх солей складаються з назв кислотного залишку в називному відмінку і залишку основи в родовому відмінку. Наприклад, - сульфат калію, - нітрат феруму (ІIІ), - йодид купруму (І).

Середні солі реагують:

а. з кислотами за реакціями обміну, якщо утворюються:

важкорозчинні солі:

важкорозчинні кислоти:

нестійкі кислоти:

леткі кислоти:

слабкі кислоти:

Якщо середня сіль реагує з однойменною багатоосновною кислотою, утворюються кислі солі:

б. з кислотними оксидами (за нагрівання) з утворенням нової солі та нового кислотного оксиду, якщо останній більш леткий, ніж той, що вступив у реакцію:

в. з основами, утворюючи за реакціями обміну основні солі (за нестачі основи) або відповідні малорозчинні основні чи амфотерні гідроксиди. Якщо гідроксид металу, що може утворитися, є амфотерним, то, за надлишку сильної основи, утворюються комплексні солі:

г. з середніми солями за реакціями обміну, якщо в результаті може утворитися інша малорозчинна середня сіль:

Кислі солі – продукти неповного заміщення гідрогену кислоти на катіони металів. Утворення кислих солей характерно тільки для багатоосновних кислот. Кислі солі складаються з катіона металу, кислотного залишку та гідрогену, здатного заміщуватись на катіон металу (наприклад , ). Принцип складання формул кислих солей можна подати за допомогою таблиці 3:

Табл.3

Формула кислоти	Залишки кислоти	Формули солей
		-кислі солі
	-середня сіль
		-кисла сіль
	-середня сіль

Назви кислих солей утворюють з назв середніх солей, додаючи префікс гідро -: - гідросульфат калію, - гідрокарбонат кальцію. Якщо в кислій солі є декілька атомів гідрогену, вказують їх кількість: - дигідроортофосфат натрію (дигідрофосфат натрію), - дигідроортосилікат калію.

У хімічних реакціях кислі солі можуть поводитися аналогічно до середніх солей (наприклад вступати в реакції обміну з іншими солями) або до кислот (реагуючи з основами, утворюючи середні солі).

Кислі солі реагують:

а. з кислотами за реакціями обміну, якщо утворюються:

важкорозчинні кислоти:

нестійкі кислоти:

леткі кислоти:

слабкі кислоти:

б. з середніми солями, утворюючи внаслідок реакції обміну

малорозчинні солі (тобто поводяться аналогічно до середніх солей):

слабкі, малорозчинні або нестійкі кислоти, якщо кислота, яка утворювала кислу сіль, є достатньо сильною. У цьому випадку кисла сіль поводить себе аналогічно до кислот:

в. з основними солями, утворюючи внаслідок часткової нейтралізації середні солі та воду:

г. з основами, утворюючи кислі (за нестачі лугу), середні або комплексні солі (за надлишку лугу, якщо вихідна сіль утворена залишком амфотерного гідроксиду):

Основні солі – продукти неповного заміщення гідроксильних груп гідроксидів на кислотні залишки. Утворення основних солей характерно тільки для багатокислотних гідроксидів. Подібно до середніх солей, основні солі складаються з залишку основи (багатокислотної) та залишку кислоти. Залишок основи містить атом металу та одну або декілька гідроксигруп (наприклад ). Принцип складання формул основних солей можна подати за допомогою таблиці 4:

Табл.4

Формула амфотерного гідроксиду або основи	Залишки амфотерного гідроксиду чи основи	Формули солей
		-основні солі
	-середня сіль
		-основна сіль
	-середня сіль

Назви основних солей утворюють з назв середніх солей, додаючи префікс гідрокси -: - гідроксихлорид алюмінію, - гідроксисульфат купруму (ІІ). Якщо в основній солі є декілька гідроксильних груп, вказують їх кількість: - дигідроксинітрат алюмінію, - дигідроксихлорид хрому (ІІІ).

Основні солі реагують:

а. з кислотами, утворюючи середні солі:

Утворюється одна сіль, бо кислота та вихідна основна сіль мають однакові кислотні залишки.

Утворюються дві солі, бо кислота та вихідна основна сіль мають різні кислотні залишки.

б. з основами, утворюючи малорозчинні гідроксиди, основні солі (за нестачі основи), а за надлишку лугу та наявності залишку амфотерного гідроксиду у складі вихідної солі — комплексну сіль:

Комплексні солі – сполуки, до складу яких входять комплексні частинки, що складаються з центрального атома чи іона (комплексоутворювача), оточеного лігандами.

Комплексоутворювач – центральний атом чи іон, до якого приєднуються нейтральні молекули або іони. Оскільки комплексні частинки утворюються за донорно-акцепторним механізмом, то комплексоутворювачі мають бути акцепторами електронів і мати вільні електронні орбіталі. Наприклад, у комплексній солі комплексоутворювачем є іон , у - іон .

Ліганди (приєднані частинки) – молекули або іони, які координуються навколо комплексоутворювача і є донорами електронів. Наприклад, у комплексних солях та лігандами є іони . Число атомів ліганду, які одночасно можуть утворювати зв’язки з комплексоутворювачем, називають дентатністю. Наприклад, є монодентатним, оскільки здатний утворити лише один хімічний зв’язок, використовуючи одну з неподілених електронних пар атома оксигену.

Координаційне число визначається числом місць у просторі, які може надавати комплексоутворювач для приєднання лігандів (число хімічних зв’язків між комплексоутворювачем і лігандами). Координаційне число для іонів залежить від електронної будови іона-комплексоутворювача та від його радіуса. Найчастіше координаційні числа дорівнюють 4 та 6. Наприклад, у комплексній солі координаційне число іона дорівнює 6, у координаційне число іона - 4.

Внутрішню координаційну сферу комплексної солі складають комплексоутворювач разом з лігандами, які приєдналися відповідно до координаційного числа комплексоутворювача. Внутрішню координаційну сферу позначають у квадратних дужках. Наприклад, у комплексній солі внутрішня координаційна сфера - , у - .

Зовнішня координаційна сфера – це катіони або аніони (протиіони), які компенсують заряд внутрішньої координаційної сфери, щоб речовина загалом була електронейтральною. Наприклад, у комплексних солях та протиіонами є катіони .

Приклади складання формул комплексних солей:

а. Скласти формулу комплексної солі, яка утворюється під час реакції гідроксиду хрому (ІІІ) з гідроксидом калію (координаційне число комплексоутворювача дорівнює 6).

Комплексоутворювач - , координаційне число – 6; ліганди - , монодентатні; отже склад внутрішньої координаційної сфери - . Оскільки заряд внутрішньої координаційної сфери -3, компенсуємо трьома іонами . Рівняння заданої реакції

б. Скласти формулу комплексної солі, яка утворюється під час реакції гідроксиду стануму (ІІ) з гідроксидом натрію (координаційне число комплексоутворювача дорівнює 4).

Комплексоутворювач - , координаційне число – 4; ліганди - , монодентатні; отже склад внутрішньої координаційної сфери - . Оскільки заряд внутрішньої координаційної сфери -2, компенсуємо двома іонами . Рівняння заданої реакції

Комплексні солі реагують:

1. з кислотами з утворенням середніх солей, якщо кислоту взято у надлишку:

2. за нестачі кислоти може утворитися або суміш основної та середньої солі, або (найчастіше) осад гідроксиду та середня сіль. В обох випадках середня сіль утворюється з іонів зовнішньої сфери.