Wodorotlenki – właściwości fizyczne i chemiczne - Tlenki, wodorki i wodorotlenki

Wodorotlenki metali I i II grupy układu okresowego

Wodorotlenki litowców

RvfMwwRcD3jXz1

Zdjęcie przedstawia fragment układu okresowego pierwiastków przedstawiający litowce. Są to kolejno: Lit. Liczba atomowa 3, liczba masowa 6,94, symbol: Li. Sód. Liczba atomowa 11, liczba masowa 22,99, symbol: Na. Potas. Liczba atomowa 19, liczba masowa 39,10, symbol: K. Rubid. Liczba atomowa 37, liczba masowa 85,47, symbol: Rb. Cez. Liczba atomowa 55, liczba masowa 132,91, symbol: Cs. Frans. Liczba atomowa 87, liczba masowa 223, symbol: Fr. — Fragment układu okresowego pierwiastków, przedstawiający litowce
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wodorotlenki litowców to silnie higroskopijne ciała stałe o właściwościach żrących. Mają niskie temperatury topnienia (np. $T_{topnienia NaOH} = 596 K$ ; $T_{topnienia KOH} = 679 K$ ). Rozpuszczają się w wodzie, z wydzieleniem znacznych ilości ciepła, i w alkoholu. Wodorotlenki litowców są związkami o budowie jonowej. Ulegają całkowitej dysocjacji elektrolitycznej (kationy metalu i aniony wodorotlenkowe uwalniane są do roztworu), a ich roztwory mają odczyn zasadowy:

$LiOH \overset{H_{2} O}{\to} {Li}^{+} + {OH}^{-}$

$NaOH \overset{H_{2} O}{\to} {Na}^{+} + {OH}^{-}$

Wodorotlenek litu

R6D1KBATQ44P4

Wodorotlenek sodu

RhYtOAusNMWWU

RNR02I1H1KfoO

Wodorotlenek potasu

RBlLLRSh1sV9w

R1MOMwwJTRj0N

Wodorotlenek cezu

RpDbixUbGN6lP

R1lujsKTEe7S4

Wodorotlenki berylowców

R1czxV31b5GvR1

Na grafice fragment układu okresowego pierwiastków przedstawiający berylowce. Są to kolejno: Beryl. Liczba atomowa 4, liczba masowa 9,01, symbol: Be. Magnez. Liczba atomowa 12, liczba masowa 24,31, symbol: Mg. Wapń. Liczba atomowa 20, liczba masowa 40,08, symbol: Ca. Stront. Liczba atomowa 38, liczba masowa 87,62, symbol: Sr. Bar. Liczba atomowa 56, liczba masowa 137,33, symbol: Ba. Rad. Liczba atomowa 88, liczba masowa 226, symbol: Ra. — Fragment układu okresowego pierwiastków, przedstawiający berylowce
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wodorotlenek berylu

R1TVJNQBR51JF

Wodorotlenek magnezu

RMD6KMP3AH9ZZ

Wodorotlenek wapnia

RJ8C3GU2HV437

Wybrane właściwości fizykochemiczne wodorotlenków berylowców

Polecenie 1

Jakie wartości osiągają wodorotlenki metali grupy berylowców, dla wielkości fizycznych, takich jak temperatura topnienia, gęstość, masa molowa? Czy można zaobserwować rosnącą lub malejącą zależność w grupie dla tych wielkości fizycznych? Który z wodorotlenków berylowców, czy wartości dla wybranych wielkości fizycznych, odbiegają od zależności rosnącej lub malejącej? Przeanalizuj poniższą grafikę i postaraj się udzielić odpowiedzi na powyższe pytania.

RQOPZPACEL15C

Wykres kolumnowy. Lista elementów:

1. zestaw danych:

Wzór sumaryczny wodorotlenku metalu grupy .: [bold]Be(OH)[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]2[/][/]
Masa molowa (g/mol): 43,03
Gęstość (g/cm[baseline‑shift: super; font‑size: smaller;]3[/] w 20 °C): 1,92
Temperatura topnienia (°C): 200
Δ[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]f[/]H[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]298[/] (kJ/mol): -905,84
S° (J/mol*K): 233,96

2. zestaw danych:

Wzór sumaryczny wodorotlenku metalu grupy .: [bold]Mg(OH)[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]2[/][/]
Masa molowa (g/mol): 58,32
Gęstość (g/cm[baseline‑shift: super; font‑size: smaller;]3[/] w 20 °C): 2,34
Temperatura topnienia (°C): 350
Δ[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]f[/]H[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]298[/] (kJ/mol): -924,66
S° (J/mol*K): 63,18

3. zestaw danych:

Wzór sumaryczny wodorotlenku metalu grupy .: [bold]Ca(OH)[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]2[/][/]
Masa molowa (g/mol): 74,09
Gęstość (g/cm[baseline‑shift: super; font‑size: smaller;]3[/] w 20 °C): 2,24
Temperatura topnienia (°C): 580
Δ[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]f[/]H[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]298[/] (kJ/mol): -986,09
S° (J/mol*K): 83,36

4. zestaw danych:

Wzór sumaryczny wodorotlenku metalu grupy .: [bold]Sr(OH)[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]2[/][/]
Masa molowa (g/mol): 121,63
Gęstość (g/cm[baseline‑shift: super; font‑size: smaller;]3[/] w 20 °C): 3,63
Temperatura topnienia (°C): 375
Δ[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]f[/]H[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]298[/] (kJ/mol): -968,89
S° (J/mol*K): 97,07

5. zestaw danych:

Wzór sumaryczny wodorotlenku metalu grupy .: [bold]Ba(OH)[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]2[/][/]
Masa molowa (g/mol): 171,34
Gęstość (g/cm[baseline‑shift: super; font‑size: smaller;]3[/] w 20 °C): 4,50
Temperatura topnienia (°C): 408
Δ[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]f[/]H[baseline‑shift: sub; font‑size: smaller;]298[/] (kJ/mol): -946,30
S° (J/mol*K): 123,35

Wybrane właściwości wodorotlenków berylowców – wykres interaktywny

Źródło: GroMar Sp. z o.o., korzystano z witryny https://webbook.nist.gov/, licencja: CC BY-SA 3.0.

R4J4P7ZRNVHU5

Wodorotlenki pierwiastków bloku $d$

Wodorotlenki pierwiastków bloku $d$ to m.in.:

R1LP94V0U2a6B

Wodorotlenek chromu(II), Cr(OH)₂

ciemnobrunatne ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
strąca się z roztworu CrCl₂ po dodaniu do niego zasad;
w czasie odwadniania przechodzi w Cr₂O₃.

, Wodorotlenek chromu(III), Cr(OH)₃

szarozielone ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
strąca się pod działaniem amoniaku z roztworów soli chromu(III);
wykazuje charakter amfoteryczny;

reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając heksahydroksychromian(III) sodu:

C r nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, trzy N a O H, strzałka, N a indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, nawias kwadratowy C r nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, sześć, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego

^{Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY‑SA 3.0., Wodorotlenek manganu(II), Mn(OH)₂ białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
strąca się po dodaniu wodorotlenku litowca do roztworu soli manganu(II);
reaguje z tlenem, utleniając się do brunatnego uwodnionego tlenku manganu(IV) (MnO₂·xH₂O):
dwa M n nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, strzałka, dwa M n O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, razy, dwa H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O
Zdjęcie przedstawiające wodorotlenek manganu(II), który jest białym nierozpuszczanym osadem, jednak reaguje z tlenem zawartym w powietrzu, tworząc brunatny osad tlenku manganu(IV). W tym przypadku ilość osadu tlenku jest niewielka, przez co osad ma barwę słomkowo‑żółtą. ^{Autor: Oguenther Źródło: wikimedia.org Licencja: CC BY‑SA 3.0}, Wodorotlenek żelaza(II), Fe(OH)₂ białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie,
strąca się po dodaniu wodorotlenku sodu do roztworu soli żelaza(II);
reaguje z tlenem, utleniając się do czerwonobrunatnego wodorotlenku żelaza(III):
cztery F e nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, O indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, dwa H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O, strzałka, cztery F e nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego
wykazuje słabe właściwości amfoteryczne;
ulega działaniu kwasów;
częściowo roztwarza się w silnie stężonym roztworze wodorotlenku sodu, przechodząc w niebieski heksahydroksożelazian(II) sodu:
F e nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, cztery N a O H, strzałka, N a indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, nawias kwadratowy F e nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, sześć, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego
Zdjęcie przedstawiające probówkę zawierającą częściowo utleniony i z tego względu zielonkawy osad wodorotlenku żelaza(II). ^{Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY‑SA 3.0., Wodorotlenek żelaza(III), Fe(OH)₃ bezpostaciowe, czerwonobrunatne ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
wykazuje słabe właściwości amfoteryczne:
ulega działaniu kwasów;
reaguje z wodorotlenkiem sodu i wodorotlenkiem potasu dopiero w temperaturze wrzenia.
Zdjęcie przedstawiające wodorotlenek żelaza(III) w postaci brunatnego proszku znajdującego się na szkiełku zegarkowym. ^{Autor: Leiem. Licencja: CC BY‑SA 4.0. Źródło: wikimedia.org}
podczas ogrzewania rozkłada się do tlenku żelaza(III):
dwa F e nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, ogrzewanie powyżej, strzałka, F e indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, trzy H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O
, Wodorotlenek kobaltu(II), Co(OH)₂ Powoli wytrącony w temperaturze poniżej 0℃ jest osadem o niebieskiej barwie, który po pewnym czasie zmienia barwę na różową.
Wodorotlenek kobaltu(II) występuje w dwóch formach – niebieskiej i, trwalszej, różowej (niebieska opisywana jest jako hydroksochlorek kobaltu(II), CoCl(OH), wytrącający się jako pierwszy produkt reakcji CoCl₂ z wodorotlenkiem, który później przechodzi w różowy Co(OH)₂.
Zdjęcie przedstawiające probówkę zawierającą świeżo wytrącony hydroksychlorek kobaltu, który stanowi niebieski osad oraz powstający z niego wodorotlenek kobaltu(II) w postaci jasnoróżowego osadu. ^{Osad koloru niebieskiego to hydroksochlorek kobaltu(II), osad koloru różowego to wodorotlenek kobaltu(II) Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY‑SA 3.0., Wodorotlenek niklu(II), Ni(OH)₂ jasnozielone ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie.
Zdjęcie przedstawiające jasnozielony wodorotlenek niklu(II) w postaci proszku znajdujący się w szklanej probówce z nakrętką. ^{Licencja: domena publiczna. Źródło: wikimedia.org}
, Wodorotlenek miedzi(II), Cu(OH)₂ niebieskie ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
podczas ogrzewania przechodzi w ciemnobrunatny tlenek miedzi(II):
C u nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ogrzewanie powyżej, strzałka, C u O, plus, H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O
wykazuje słabe właściwości amfoteryczne:
reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje ze stężonymi wodorotlenkami litowców, np. z wodorotlenkiem sodu dając tetrahydroksomiedzian(II) sodu:
C u nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, dwa N a O H, strzałka, N a indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, nawias kwadratowy C u nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego
w roztworze amoniaku roztwarza się, tworząc wodorotlenek tetraaminamiedzi(II) o lazurowej barwie:
C u nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, cztery N H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, strzałka, nawias kwadratowy C u nawias N H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego
Zdjęcie przedstawiające probówkę ze świeżo strąconym niebieskim, galaretowatym osadem wodorotlenku miedzi(II). ^{Autor: Chemik2001. Licencja: CC BY‑SA 4.0. Źródło: wikimedia.org}, Wodorotlenek cynku, Zn(OH)₂ białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
wykazuje właściwości amfoteryczne:
reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając tetrahydroksocynkan sodu:
Z n nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, dwa N a O H, strzałka, N a indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, nawias kwadratowy Z n nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego
w roztworze amoniaku roztwarza się, tworząc wodorotlenek tetraaminacynku:
Z n nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, cztery N H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, strzałka, nawias kwadratowy Z n nawias, N H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego}}}

Zdjęcie przedstawiające biały wodorotlenek cynku w postaci sproszkowanej znajdujący się w probówce z nakrętką. ^{Licencja: domena publiczna. Źródło: wikimedia.org}

Wodorotlenek chromu(II), Cr(OH)₂

ciemnobrunatne ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
strąca się z roztworu CrCl₂ po dodaniu do niego zasad;
w czasie odwadniania przechodzi w Cr₂O₃.

, Wodorotlenek chromu(III), Cr(OH)₃

szarozielone ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
strąca się pod działaniem amoniaku z roztworów soli chromu(III);
wykazuje charakter amfoteryczny;

reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając heksahydroksychromian(III) sodu:

Zdjęcie przedstawiające biały wodorotlenek cynku w postaci sproszkowanej znajdujący się w probówce z nakrętką. ^{Licencja: domena publiczna. Źródło: wikimedia.org}

Wodorotlenki pierwiastków bloku $p$

Wodorotlenki pierwiastków bloku $p$ to:

RU7HMz2WqAiN6

Wodorotlenek cyny(II), Sn(OH)₂

białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
wykazuje właściwości amfoteryczne:

reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając tetrahydroksocynian(II) sodu:

S n nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, dwa N a O H, strzałka, N a indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, nawias kwadratowy S n nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego

, Wodorotlenek ołowiu(II), Pb(OH)₂

białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
wykazuje właściwości amfoteryczne:

reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając tetrahydroksoołowian(II) sodu:

P b nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, dwa N a O H, strzałka, N a indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, nawias kwadratowy P b nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego

ogrzewany powyżej 145°C, rozkłada się do PbO:

P b nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ogrzewanie powyżej, strzałka, P b O, plus, H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O

Zdjęcie przedstawiające biały wodorotlenek ołowiu(II) w postaci białego proszku znajdujący się w probówce z nakrętką. ^{Licencja: domena publiczna. Źródło: wikimedia.org}, Wodorotlenek glinu, Al(OH)₃

białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;

wykazuje właściwości amfoteryczne:
reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając tetrahydroksoglinian sodu lub, przy dużym nadmiarze jonów wodorotlenkowych, heksahydroksoglinian sodu:

A l nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, N a O H, strzałka, N a nawias kwadratowy, A l nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego

A l nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, trzy N a O H, strzałka, N a indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, nawias kwadratowy A l nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, sześć, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu kwadratowego

ogrzewany rozkłada się do Al₂O₃:

dwa A l nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, ogrzewanie powyżej, strzałka, A l indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, trzy H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O

^{Licencja: domena publiczna. Źródło: wikimedia.org}

Wodorotlenek cyny(II), Sn(OH)₂

białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
wykazuje właściwości amfoteryczne:

reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając tetrahydroksocynian(II) sodu:

, Wodorotlenek ołowiu(II), Pb(OH)₂

białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;
wykazuje właściwości amfoteryczne:

reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając tetrahydroksoołowian(II) sodu:

ogrzewany powyżej 145°C, rozkłada się do PbO:

P b nawias O H zamknięcie nawiasu indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ogrzewanie powyżej, strzałka, P b O, plus, H indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, O

białe ciało stałe;
nierozpuszczalny w wodzie;

wykazuje właściwości amfoteryczne:
reaguje z mocnymi kwasami;
reaguje z mocnymi wodorotlenkami, np. z wodorotlenkiem sodu, dając tetrahydroksoglinian sodu lub, przy dużym nadmiarze jonów wodorotlenkowych, heksahydroksoglinian sodu:

ogrzewany rozkłada się do Al₂O₃:

^{Licencja: domena publiczna. Źródło: wikimedia.org}

Wybrane właściwości fizyczne wodorotlenków

Polecenie 2

Przeanalizuj podane powyżej informacje dotyczące poszczególnych wodorotlenków pod kątem ich rozpuszczalności w wodzie i uzupełnij poniższą mapę pojęciową, umieszczając w odpowiednich kategoriach nazwy wodorotlenków.

R1SR9ZHKKPATC

Polecenie 3

R1M8AAU33BMM6

Charakter chemiczny wodorotlenków

Polecenie 4

Przeanalizuj podane powyżej informacje dotyczące poszczególnych wodorotlenków pod kątem ich reaktywności z kwasami oraz mocnymi wodorotlenkami (sodu i potasu) i uzupełnij poniższą mapę pojęciową, umieszczając w odpowiednich kategoriach nazwy lub wzory sumaryczne wodorotlenków.

RPBPD4JP2H7KC

W reakcja pomiędzy kwasem a wodorotlenkiem, kationy $H_{3} O^{+}$ obecne w roztworach kwasów łączą się z anionami wodorotlenkowymi ${OH}^{-}$ tworząc wodę. Reakcja ta nosi nazwę reakcji zobojętniania. Możliwa jest również reakcja wodorotlenku z tlenkiem kwasowym, czyli tlenkiem niemetalu, który po połączeniu z wodą daje kwas. W wyniku tej reakcji powstaje odpowiednia sól.

Wśród wodorotlenków możemy wyróżnić również związki o zmiennym charakterze chemicznym. Reagują one zarówno z mocnymi kwasami, jak i roztworami mocnych wodorotlenków.

Wodorotlenki, które reagują jedynie z kwasami (lub tlenkami kwasowymi) mają charakter zasadowy, natomiast te wodorotlenki, które oprócz reakcji z kwasami ulegają także reakcjom z mocnymi wodorotlenkami (sodu lub potasu) maja charakter amfoteryczny.

R1WwuC8Vi7vXF1

Schemat dotyczy podziału wodorotlenków ze względu na charakter chemiczny. Wodorotlenki dzielą się na zasadowe i amfoteryczne. Zasadowe reagują z kwasami, równanie reakcji: N a O H + H C l → N a C l + H 2 O . Nie reagują z zasadami: K O H + B a ( O H ) 2 strzałka w prawo reakcja nie zachodzi. Wodorotlenki amfoteryczne: reagują z mocnymi kwasami A l ( O H ) 3 + 3 H C l → A I C l 3 + 3 H 2 O . Reagują z mocnymi zasadami: C r ( O H ) 3 + K O H → K C r ( O H ) 4 . — Podział wodorotlenków ze względu na charakter chemiczny
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rozpatrując amfoteryczność należy rozważyć, jaki wpływ ma położenie pierwiastków w układzie okresowym na ich właściwości. Zaczynając od lewej strony układu okresowego, mamy związki o charakterze skrajnie zasadowym (I, II grupa układu okresowego). Poruszając się w prawo stopniowo wzrasta charakter kwasowy związków. Najbardziej wysunięte na prawo pierwiastki (oprócz gazów szlachetnych) tworzą związki o charakterze skrajnie kwasowym (grupa 17). Pierwiastki, znajdujące się pośrodku układu okresowego, mają zatem zbliżone udziały zarówno jednego, jak i drugiego charakteru chemicznego.

Na amfoteryczność danego wodorotlenku bezpośredni wpływ ma również różnica elektroujemności pary metal‑tlen w stosunku do różnicy elektroujemności wiązania $O - H$ . Przeanalizujmy różnicę elektroujemności dla wybranych grup układu okresowego pierwiastków.

Grupa/blok układu okresowego	Blok s		Blok d		Blok p
Grupa/blok układu okresowego	Grupa 1	Grupa 2	Grupa 6	Grupa 12	Grupa 13
Wybrany wodorotlenek	$NaOH$	$Mg$	${Cr(OH)}_{3}$	$Zn$	${Al(OH)}_{3}$
Różnica elektroujemności $M e - OH$	∆xIndeks dolny O‑H = 1,4 wiązanie kowalencyjne spolaryzowane	∆xIndeks dolny O‑H = 1,4 wiązanie kowalencyjne spolaryzowane	∆xIndeks dolny O‑H = 1,4 wiązanie kowalencyjne spolaryzowane	∆xIndeks dolny O‑H = 1,4 wiązanie kowalencyjne spolaryzowane	∆xIndeks dolny O‑H = 1,4 wiązanie kowalencyjne spolaryzowane
Różnica elektroujemności $M e - OH$	∆xIndeks dolny Na‑O = 2,6	∆xIndeks dolny Mg‑O = 2,3	∆xIndeks dolny Cr‑O = 1,6	∆xIndeks dolny Zn‑O = 1,9	∆xIndeks dolny Al‑O = 2
% udział wiązania jonowego	82%	73%	47%	58%	63%

Na charakter chemiczny wodorotlenku wpływa również stopień utlenienia metalu, z którego jest zbudowany. Wraz ze wzrostem stopnia utlenienia pierwiastka rośnie jego charakter kwasowy, natomiast maleje jego charakter zasadowy. W przypadku pierwiastków, które występują na kilku stopniach utlenienia, właściwości amfoteryczne będą wykazywały związki na pośrednich stopniach utlenienia. Możemy to zaobserwować na przykładzie chromu, który może występować na następujących stopniach utlenienia: II, III, VI. Tę zmianę charakteru chemicznego, świetnie obrazuje sytuacja tlenków chromu gdzie tlenek chromu(II) wykazuje charakter zasadowy, ${Cr}_{2} O_{3}$ - amfoteryczny, a tlenek chromu(VI) - charakter kwasowy. Chrom tworzy dwa wodorotlenki $Cr {(OH)}_{2}$ i $Cr {(OH)}_{3}$ pierwszy z nich wykazuje charakter zasadowy, a drugi amfoteryczny.

Zbadaj charakter wodorotlenku

Laboratorium 1

Czy wiesz, jak sprawdzić, czy wodorotlenek posiada charakter amfoteryczny czy nie? Jak można odróżnić wodorotlenek o charakterze zasadowym od wodorotlenku o charakterze amfoterycznym? Przeprowadź eksperyment w wirtualnym laboratorium chemicznym. Sformułuj własną hipotezę. W formularzu zanotuj swoje obserwacje, a następnie sformułuj wyniki i wnioski. Następnie rozwiąż ćwiczenie.

R19tk4e2dWLBd

Podpowiedźgreenwhite

Wodorotlenki zasadowe reagują z kwasami, ale nie nie reagują z zasadami. Przykładami są: $NaOH$ , $Ca {(OH)}_{2}$ .

Wodorotlenki amfoteryczne są to wodorotlenki, które reagują zarówno z mocnymi kwasami, jak i mocnymi zasadami. Przykładami są: $Al {(OH)}_{3}$ , $Pb {(OH)}_{2}$ .

R1FF4tJvNHle8

Zadanie: jak sprawdzić, czy wodorotlenek posiada charakter amfoteryczny czy nie.

Analiza eksperymentu: Badanie właściwości chemicznych wodorotlenków.

Problem badawczy: Czy wszystkie wodorotlenki posiadają ten sam charakter chemiczny (zasadowy)?.

Hipoteza: Nie wszystkie wodorotlenki posiadają ten sam charakter chemiczny.

Sprzęt laboratoryjny: probówki - podłużne naczynie szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych - w statywie - prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki; zlewki - naczynie szklane o kształcie cylindrycznym, stosowane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych; pipety Pasteura - wąska rurka pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki.

Odczynniki chemiczne: roztwór wodorotlenku sodu, roztwór azotanu glinu, roztwór chlorowodoru, roztwór chlorku magnezu.

Przebieg eksperymentu: Eksperyment 1. Do dwóch probówek należy dodać 2 centymetry sześcienne wodnego roztworu chlorku magnezu. Następnie dodano do obu probówek 2 centymetry sześcienne wodorotlenku sodu. Do jednej z probówek dodano kwasu chlorowodorowego, a do drugiej wodorotlenek sodu. Eksperyment 2. Do dwóch probówek należy dodać 2 centymetry sześcienne wodnego roztworu azotanu(V) glinu. Następnie dodano do obu probówek 2 centymetry sześcienne zasady sodowej. Po zaobserwowaniu objawów reakcji do jednej z probówek dodano kwasu chlorowodorowego, a do drugiej wodorotlenek sodu.

Obserwacje: Eksperyment 1. W pierwszym etapie doświadczenia w obu probówkach wytrącił się biały osad. W drugim etapie doświadczenia, biały osad ulega roztworzeniu po dodaniu kwasu solnego, w drugiej probówce brak widocznych oznak reakcji. Eksperyment 2. W pierwszym etapie doświadczenia w obu probówkach wytrącił się biały osad. W drugim etapie doświadczenia, biały osad w obu probówkach ulega roztworzeniu, powstaje klarowny bezbarwny roztwór.

Wyniki: Wodorotlenek magnezu reaguje z kwasami. Wodorotlenek glinu rozpuszcza się w kwasie i w zasadzie.

Wnioski: Eksperyment 1. Wodorotlenek magnezu jest substancją trudno rozpuszczalną w wodzie, zatem możemy go otrzymywać metodą strąceniową. Reaguje z kwasami nie reaguje z zasadami, zatem wykazuje charakter zasadowy. Eksperyment 2. Wodorotlenek glinu jest substancją trudno rozpuszczalną w wodzie, zatem możemy go otrzymywać metodą strąceniową. Reaguje z kwasami i zasadami. Wykazuje charakter amfoteryczny. Hipoteza została potwierdzona.

RMQqXYkfRXJna

Ćwiczenie 1

R19YEnNwjvTv9

Ćwiczenie 2

Ćwiczenie 1

W jaki sposób można potwierdzić amfoteryczny charakter wodorotlenku glinu?

Rq1WEXcgW3o0g

Równania reakcji wodorotlenku amfoterycznego z mocnym kwasem:

zapis cząsteczkowy: $Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 HCl \to {ZnCl}_{2} + 2 H_{2} O$

zapis jonowy: $Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 H_{3} O^{+} + 2 {Cl}^{-} \to {Zn}^{2 +} + 2 {Cl}^{-} + 4 H_{2} O$

zapis jonowy skrócony: $Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 H_{3} O^{+} \to {Zn}^{2 +} + 4 H_{2} O$

Podczas reakcji wodorotlenku cynku z kwasem solnym powstaje sól, w której metal, pochodzący od wodorotlenku, stanowi kation. Osad wodorotlenku cynku roztwarza się.

Równania reakcji wodorotlenku amfoterycznego z roztworem mocnego wodorotlenku (na przykładzie reakcji z wodorotlenkiem sodu):

Podczas reakcji wodorotlenku cynku z wodorotlenkiem sodu powstaje związek koordynacyjny, w którym jon metalu pochodzący od wodorotlenku amfoterycznego wchodzi w skład anionu.

zapis cząsteczkowy: $Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 NaOH \to {Na}_{2} [Zn {(OH)}_{4}]$
Gdzie: $4$ – liczba koordynacyjna

zapis jonowy: $Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 {Na}^{+} + 2 {OH}^{-} \to 2 {Na}^{+} + [Zn {(OH)}_{4}]^{2 -}$

zapis jonowy skrócony: $Zn {(OH)}_{2} ↓ + 2 {OH}^{-} \to [Zn {(OH)}_{4}]^{2 -}$

Polecenie 5

Zapoznaj się z poniższym filmem samouczkiem, który pomoże Ci zrozumieć powyższe równania. Następnie zweryfikuj swoją wiedzę, rozwiązując poniższe ćwiczenia.

RKyG71QKQd4DJ

Film samouczek pt. „Jak powstają hydroksokompleksy?”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ważne!

Liczba koordynacyjna (Lk) może przyjmować wartości 2, 4, 6 w zależności od rodzaju metalu. Można zastosować regułę: Lk = 2 × wartość stopnia utlenienia metalu. Jednak nie zawsze owa reguła ma zastosowanie, np dla atomów żelaza w hydroksokompleksach liczba koordynacyjna wynosi 6, nie zależnie czy w związku koordynacyjnym atomy żelaza występują na II czy III stopniu utlenienia.

Ćwiczenie 2

R15Plv4dTzNdt

R152aib0o9xCK

Ćwiczenie 3

bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wodorotlenki – otrzymywanie

Wodorotlenki – zastosowanie

Wodorotlenki – właściwości fizyczne i chemiczne

Wodorotlenki metali I i II grupy układu okresowego

Wodorotlenki litowców

Wodorotlenek litu

Wodorotlenek sodu

Wodorotlenek potasu

Wodorotlenek cezu

Wodorotlenki berylowców

Wodorotlenek berylu

Wodorotlenek magnezu

Wodorotlenek wapnia

Wybrane właściwości fizykochemiczne wodorotlenków berylowców

Wodorotlenki pierwiastków bloku $d$

Wodorotlenki pierwiastków bloku $p$

Wybrane właściwości fizyczne wodorotlenków

Charakter chemiczny wodorotlenków

Zbadaj charakter wodorotlenku

Notatnik

Wodorotlenki – otrzymywanie

Wodorotlenki – zastosowanie

Wodorotlenki – właściwości fizyczne i chemiczne

Wodorotlenki metali I i II grupy układu okresowego

Wodorotlenki litowców

Wodorotlenek litu

Wodorotlenek sodu

Wodorotlenek potasu

Wodorotlenek cezu

Wodorotlenki berylowców

Wodorotlenek berylu

Wodorotlenek magnezu

Wodorotlenek wapnia

Wybrane właściwości fizykochemiczne wodorotlenków berylowców

Wodorotlenki pierwiastków bloku d

Wodorotlenki pierwiastków bloku p

Wybrane właściwości fizyczne wodorotlenków

Charakter chemiczny wodorotlenków

Zbadaj charakter wodorotlenku

Notatnik

Wodorotlenki pierwiastków bloku $d$

Wodorotlenki pierwiastków bloku $p$