A cink a második csoport, a negyedik periódus másodlagos alcsoportjának eleme periodikus rendszer kémiai elemek D. I. Mengyelejev, 30-as rendszámmal. Zn (lat. Zincum) szimbólummal jelölve. Egy egyszerű anyag, a cink normál körülmények között egy törékeny, kékesfehér színű átmeneti fém (levegőn elhalványul, vékony cink-oxid réteggel borítja be).

A negyedik periódusban a cink az utolsó d-elem, vegyértékelektronjai 3d 10 4s 2 . Az iskoláztatásban kémiai kötések csak a külső energiaszintű elektronok vesznek részt, mivel a d 10 konfiguráció nagyon stabil. A vegyületekben a cink oxidációs foka +2.

A cink reaktív fém, kifejezett redukáló tulajdonságokkal rendelkezik, aktivitása gyengébb, mint az alkáliföldfémek. Amfoter tulajdonságokat mutat.

A cink kölcsönhatása nemfémekkel
Levegőn erősen hevítve fényes kékes lánggal ég, és cink-oxid képződik:
2Zn + O2 → 2ZnO.

Meggyújtáskor heves reakcióba lép a kénnel:
Zn + S → ZnS.

Halogénekkel reagál normál körülmények között, vízgőz, mint katalizátor jelenlétében:
Zn + Cl 2 → ZnCl 2.

A foszforgőznek a cinkre gyakorolt ​​hatására foszfidok képződnek:
Zn + 2P → ZnP 2 vagy 3Zn + 2P → Zn 3 P 2 .

A cink nem lép kölcsönhatásba hidrogénnel, nitrogénnel, bórral, szilíciummal, szénnel.

A cink kölcsönhatása vízzel
Vörös hő hatására vízgőzzel reagál, cink-oxidot és hidrogént képezve:
Zn + H 2 O → ZnO + H 2.

A cink kölcsönhatása savakkal
A fémek elektrokémiai feszültségsorában a cink a hidrogén előtt van, és kiszorítja azt a nem oxidáló savakból:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2;
Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2.

Híg salétromsavval reagál, cink-nitrátot és ammónium-nitrátot képezve:
4Zn + 10HNO 3 → 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Tömény kénsavval és salétromsavval reagál, cinksót és savredukciós termékeket képezve:
Zn + 2H 2SO 4 → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
Zn + 4HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

A cink kölcsönhatása lúgokkal
Lúgos oldatokkal reagál, hidroxo komplexeket képezve:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

összeolvadáskor cinket képez:
Zn + 2KOH → K 2 ZnO 2 + H 2 .

Kölcsönhatás ammóniával
Gáz-halmazállapotú ammóniával 550-600°C-on cink-nitridet képez:
3Zn + 2NH3 → Zn3N2 + 3H2;
feloldódik ammónia vizes oldatában, tetraammincink-hidroxidot képezve:
Zn + 4NH3 + 2H 2O → (OH) 2 + H 2.

A cink kölcsönhatása oxidokkal és sókkal
A cink kiszorítja a fémeket a tőle jobbra lévő feszültségsorban a sók és oxidok oldataiból:
Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4;
Zn + CuO → Cu + ZnO.

Cink(II)-oxid ZnO - a fehér kristályok hevítéskor sárga színt kapnak. Sűrűség 5,7 g/cm 3, szublimációs hőmérséklet 1800°C. 1000 °C feletti hőmérsékleten szénnel fémes cinkké redukálódik, szén-monoxidés hidrogén:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2 ;
ZnO + H 2 → Zn + H 2 O.

Nem lép kölcsönhatásba vízzel. Amfoter tulajdonságokat mutat, reagál savak és lúgok oldataival:
ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O;
ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2.

Fém-oxidokkal összeolvasztva cinket képez:
ZnO + CoO → CoZnO 2 .

Nemfém-oxidokkal kölcsönhatásba lépve sókat képez, ahol kationként van jelen:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4,
ZnO + B 2 O 3 → Zn(BO 2) 2.

Cink(II)-hidroxid Zn(OH) 2 - színtelen kristályos ill amorf anyag. Sűrűsége 3,05 g / cm 3, 125 ° C feletti hőmérsékleten lebomlik:
Zn(OH) 2 → ZnO + H 2 O.

A cink-hidroxid amfoter tulajdonságokkal rendelkezik, savakban és lúgokban könnyen oldódik:
Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O;
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na 2;

vizes ammóniában is könnyen oldódik, így tetraammincink-hidroxidot képez:
Zn(OH)2 + 4NH3 → (OH)2.

Fehér csapadék formájában nyerik, amikor a cinksók lúgokkal reagálnak:
ZnCl 2 + 2NaOH → Zn(OH) 2 + 2NaCl.

A pirometallurgiai eljárások mindkét fő szakasza - a cink desztillációjával végzett redukció és kondenzáció - elméleti és gyakorlati szempontból egyaránt érdekes.

Helyreállítási folyamatok

A helyreállítást cink-agglomerátumnak vetik alá, amely szabad oxidot, ferriteket, szilikátokat és cink-aluminátokat, cink-szulfidot és -szulfátot, valamint egyéb fémek oxidjait és ferritjeit tartalmazza.
A fémoxidok redukciós folyamatai mind a szilárd fázisban (retorták és aknakemencék), mind a folyékony fázisban (elektromos kemencék) zajlanak. Redukálószer lehet szilárd szén, szén-monoxid, hidrogén és fémvas. Legmagasabb érték szén-monoxid-CO-t és fémvasat tartalmaznak.
Két elmélet létezik a fém-oxidok redukciójáról szén-monoxid „kétlépcsős” A.A. Bajkov és az "adszorpciós katalitikus" G.I. Csufarov.
Az első elmélet szerint az oxidok először fémre és oxigénre disszociálnak a 2MeO=2Me+O2 reakció szerint, majd a felszabaduló oxigén az O2+2CO=2CO2 egyenlet szerint egyesül a redukálószerrel. A hőmérséklettől függően az oxid disszociációs termék szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú fém lehet. A felépülés mindkét szakasza egymástól függetlenül megy végbe, és egyensúlyba kerül. A reakciók általános eredménye attól függ, hogy milyen körülmények között zajlanak le.
Több modern elmélet GI. Chufarov a redukció három szakaszát feltételezi: a redukáló gáz adszorpcióját az oxid felületén, magát a redukciós folyamatot és a gáznemű termék eltávolítását a reakciófelületről. BAN BEN Általános nézet ez az elmélet a következő egyenletekkel írható le:

Megjegyzendő, hogy mindkét elmélet szerint a teljes reakció, amely a kölcsönható anyagok sztöchiometrikus arányát fejezi ki, azonos:

Tekintsük az egyes komponensek viselkedését a cink-agglomerátum redukciója során.
Cink vegyületek. Az agglomerátum tartalmazhat ZnO, ZnO*Fe2O3, ZnO*SiO2, ZnO*Al2O3, ZnSO4 és ZnS.
A cink-oxid a keverék hőkezelésének körülményeitől és összetételétől függően különféle redukálószerekkel redukálható.
A nedves elegyben a vízbomlás és az illékony szén felszabadulása következtében hidrogén, metán és különféle szénhidrogének keletkeznek, a reakciók során a hidrogén és a metán redukálja a ZnO-t

A gyógyulás kezdete már 450-550°-nál észrevehető. Ezek a reakciók nem jelentősek, és csak a vízszintes retortákban történő desztilláció kezdeti szakaszában mennek végbe.
600° feletti hőmérsékleten lehetséges a cink-oxid közvetlen redukciója szilárd szénnel. 2ZnO+G⇔2Zn+CO2. A reakció intenzitását korlátozza a szilárd anyagok korlátozott diffúziós sebessége, és ennek eredményeként nincs nagy sebessége. gyakorlati érték. 1000° felett folyik fő reakció cink-oxid redukciója szén-monoxiddal ZnO+CO⇔Zn+CO2. Ennek a reakciónak az egyensúlyi állandója abban a feltételben, hogy egy fémes cinket csak gőzállapotban kapjunk, az egyenletből megtudható.

Az egyenletből következik, hogy az áramlás iránya a gázfázisban lévő CO és CO2 koncentrációk arányától függ, amit a jól ismert Boudouard-görbe határoz meg. ábrán A 12. ábra a gázfázis lehetséges összetételét mutatja egy desztilláló kemence tokjában. 1000° felett a szén-dioxid nem létezhet szén jelenlétében, és ez utóbbival reagál a CO2+C=2CO reakcióban.

A ZnO szén-monoxiddal történő sikeres redukálásához tehát két reakció lezajlásához szükséges kedvező feltételeket teremteni: ZnO + CO⇔Zn + CO2 és CO2 + C⇔2CO, nevezetesen: magas folyamathőmérsékletre van szükség (kb. legalább 1000°), a töltésben lévő redukálószer nagy feleslege és a töltet gázáteresztő képessége elegendő a gázok és cinkgőzök gyors eltávolításához.
Amikor a redukció az olvadékban 1300-1400°-on megy végbe (elektrotermikus cink), nagyon fontos a cink-oxid és a fémvas kölcsönhatását a ZnO + Fe = Zn + FeO reakció révén szerzi meg, ennek a reakciónak köszönhetően a cink és a folyékony salakok nagyfokú szublimációja érhető el alacsony fémtartalom mellett. Ugyanakkor ennek a reakciónak a fellépése vízszintes retortákban nem kívánatos, mivel lehetséges oktatás alacsony olvadáspontú vastartalmú vegyületek (matt és salak), roncsolják a tokfalak falát.
A cink-ferrit 900° alatti hőmérsékleten és szénhiány esetén szerkezetileg szabad ZnO és Fe3O4 képződésével redukálódik. Ilyen körülmények között a ferrit más fémek oxidjaival is lebontható. Nál nél magas hőmérsékletek a redukciós folyamat gyorsan lezajlik fémes cink, fémvas vagy vas-oxid képződésével. A cink-ferrit redukciója nem okoz különösebb nehézséget a desztilláció gyakorlatában.
A cink-szilikátokat a szén és a fémvas is könnyen redukálja. 1100-1200°-os hőmérsékleten a cink teljesen leredukálódik a szilikátokból.
A cink-aluminátok vagy spinellek nagyon tűzálló vegyületek. A szilikátokkal ellentétben a retortakemencékben nem redukálódnak.
Az agglomerátumban kis mennyiségben jelenlévő cink-szulfát szén és szén-monoxid hatására szulfiddá redukálódik, és kén-dioxid felszabadulásával disszociál, miközben a következő reakciók lépnek fel:

A cink-szulfid képződése az utolsó reakció szerint a gázfázisban történik.
A cink-szulfid gyakorlatilag nem redukálódik a desztilláció során a retortákban, és átmegy a peremezésbe. Elektromos kemencefürdőben a cink-szulfid 1250-1300°-on ZnS+Fe=Zn+FeS reakcióval vas bontható le.
Ólom és kadmium vegyületei. Az agglomerátumban az ólom oxidált vegyületek formájában van: szabad oxid, szilikátok, ferritek, részben pedig szulfát formájában. Az ezekből a vegyületekből származó ólom könnyen fém ólommá redukálódik, és bizonyos mértékig szublimálódik, szennyezve a folyékony cinket. A szublimált ólom mennyisége a folyamat hőmérsékletétől függ. A retortáknál az ólom nagy része a peremben marad. Aknakemencékben és elektromos kemencékben, ahol a folyamat hőmérséklete magasabb, az ólom nagy része cinkké alakul. Az agglomerátum megnövekedett ólomtartalma romboló hatással van a retorták falára. Ezért az olvadt ólom elnyeléséhez növelni kell a töltetben lévő szén mennyiségét.
A kadmium-oxid a cink-oxidnál alacsonyabb hőmérsékleten redukálódik. Ennek a fémnek a gőznyomása magasabb, mint a cinké. A szakaszos eljárásban a kadmium a desztilláció elején szublimál, így a kondenzált cink első részei kadmiummal dúsulnak.
Az ólom és a kadmium szennyeződései csökkentik a kész cink minőségét.
Arzén és antimon vegyületek. Az arzén és az antimon illékonyságuk miatt, mint az ólom és a kadmium, szennyezik a desztillációs termékeket. A magasabb szénatomszámú As2Os és Sb2O5 oxidok, arzenátok és antimonátok a szén hatására redukálódnak az alacsonyabb illékonyságú As2O3, Sb2O3 oxidokká és fémes állapotba. Némelyikük a cinkkel együtt a kondenzátorban rekedt.
A rézvegyületeket széntartalmú redukálószerek könnyen redukálják, de szilárd vagy folyékony desztillációs maradékban maradnak. Ha van egy bizonyos mennyiségű kén a töltetben, a réz mattá válik. Kén hiányában a réz a vassal réztartalmú öntöttvasat képez, amelyből jelentős mennyiséget elektromos kemencékben nyernek.
vasvegyületek. Az oxidált vasvegyületek viselkedését a redukciós folyamatban a folyamat körülményei, a hőmérséklet és a gázfázis összetétele határozzák meg. A retortákban és elektromos kemencékben sok fémvasat nyernek. Az aknakemencében a vas-oxid oxiddá redukálódik, és salakká alakul.
Az arany és az ezüst normál körülmények között nem szublimál, és a folyamat természetétől függően peremben marad, vagy megoszlik az öntöttvas, a matt és a salak között. Ha a töltethez kloridsókat adunk, a nemesfémek egy része szublimálódik és kondenzálódik a desztillációs termékekben.
Ritka és szétszórt elemek. Redukáló környezetben magas hőmérsékleten a tallium, az indium és a szelén nagy része szublimál. A germánium és a tellúr fele is átmegy szublimátumokba, a gallium jelentős része a desztillációs maradékban marad.
Szilícium-dioxid, alumínium-oxid, oxidok és szulfátok alkálifémek kölcsönhatásba lépnek a töltet más vegyületeivel és salakot képeznek.

cink kondenzáció

A cinkgőz kondenzációs folyamat gyakorlati megvalósításának fő nehézsége az, hogy a fém jelentős része nem folyékony fázisba, hanem szilárd fázisba kerül, porszemcsék formájában, amelyeket oxidfilmek választanak el. Ezért a sertéscink termelése nem haladja meg a 70-75%-ot.
A cink gőznyomásának hőmérséklettől való függését K. Mayer vizsgálta a 3. ábrán látható görbe mutatja. 13. A görbe felett a túltelített, alatta pedig a telítetlen gőzök területe található. A cinkgőz harmatpontja más gázok hozzáadása nélkül 1 atm nyomáson 906°. A gyakorlatban a tokos, elektromos és aknakemencék gázaiban, ahol a cinkgőzöket CO-val és CO2-vel hígítják, a cinkgőzök parciális nyomása nem éri el a 0,5 atm-t. A retortgázokban a desztilláció kezdeti szakaszában körülbelül 300 Hgmm, az aknás kemence felső gázaiban pedig csak 30-40 Hgmm. Művészet. A cink kondenzációja ezekből a gázokból 820–830, illetve 650–660 °C hőmérsékleten kezdődik meg.
A teljes kondenzációhoz szükséges, hogy a kondenzátor kimeneténél a gázok hőmérséklete közel legyen a cink olvadáspontjához, amelynél a gőznyomás egyensúlyi értéke minimális. A gyakorlatban a kondenzáció 500°-nál ér véget. Ilyen körülmények között a cinkgőz vesztesége a légkörbe kibocsátott gázokkal körülbelül 0,4%.

A hőmérsékleti rendszer betartása azonban önmagában nem garantálja, hogy az összes cinket folyékony formában kapják meg, és egy része, amint fentebb említettük, por formájában keletkezik. Ezt különböző okok magyarázzák. Megállapították, hogy a cinkgőzök kondenzációja a folyékony fázisba sikeresebben megy végbe domború felület szilárd anyagok kis görbületi sugárral és folyékony cinkkel nedvesített felületeken A sikeres kondenzációhoz az is szükséges, hogy a kondenzátor felületének és térfogatának aránya ne haladjon meg egy bizonyos értéket. Tekintettel arra, hogy a kondenzáció főként a falakon kezdődik, biztosítani kell a gázok kondenzátorban meghatározott tartózkodási idejét, és nem szabad hagyni, hogy túl hirtelen lehűljenek. Jelentős mennyiségű cinkgőzzel telített gáz esetén speciális intézkedések nélkül lehetetlen hatékony kondenzációt biztosítani. amelyek magukban foglalják a gázok átbuborékolását egy cinkfürdőn és az olvadt cinkkel és ólommal történő permetezést.
A kondenzáció kémiai körülményei is fontosak. A gázok magas CO2-tartalma esetén a cseppek felülete oxidálódik. Cink, amely megakadályozza, hogy tömör masszává olvadjanak össze.
Így a cinkgőz kondenzációjának sebességét és teljességét befolyásolja: a cinkgőz parciális nyomása, hőmérséklet, a gázelegy sebessége (legfeljebb 5 cm/s), egyéb gázok és mechanikai szuszpenziók jelenléte, alakja , a kondenzátor mérete és anyaga.

17.12.2019

A Far Cry sorozat továbbra is stabilitással kedveskedik játékosainak. Sok időre világossá válik, mit kell tenned ebben a játékban. Vadászat, túlélés, befogás...

16.12.2019

A lakótér kialakításánál különös figyelmet kell fordítani a nappali belsejére - ez lesz az "univerzum" központja....

15.12.2019

Lehetetlen elképzelni egy ház felépítését állványok használata nélkül. Más területeken gazdasági aktivitás ilyen kialakításokat is használnak. TÓL TŐL...

14.12.2019

A fémtermékek állandó összekapcsolásának módszereként a hegesztés valamivel több mint egy évszázaddal ezelőtt jelent meg. Ugyanakkor fontosságát jelenleg nem lehet túlbecsülni. BAN BEN...

14.12.2019

A környező tér optimalizálása rendkívül fontos mind a kis, mind a nagy raktárak számára. Ez nagyban leegyszerűsíti a munkát, és...

Amfoter vegyületek

A kémia mindig az ellentétek egysége.

Nézd meg a periódusos táblázatot.

Néhány elem (majdnem minden +1 és +2 oxidációs állapotú fém) képződik fő- oxidok és hidroxidok. Például a kálium alkotja a K 2 O oxidot és a KOH hidroxidot. Bázikus tulajdonságokat mutatnak, például kölcsönhatásba lépnek savakkal.

K2O + HCl → KCl + H2O

Egyes elemek (a legtöbb nemfém és +5, +6, +7 oxidációs állapotú fémek) kialakulnak savas oxidok és hidroxidok. A savas hidroxidok oxigéntartalmú savak, ezeket hidroxidoknak nevezik, mert a szerkezetben hidroxilcsoport van, például a kén savas oxidot SO 3 és savas hidroxidot H 2 SO 4 (kénsavat) képez:

Az ilyen vegyületek savas tulajdonságokat mutatnak, például reagálnak bázisokkal:

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

És vannak olyan elemek, amelyek olyan oxidokat és hidroxidokat képeznek, amelyek savas és bázikus tulajdonságokat is mutatnak. Ezt a jelenséget az ún amfoter . Ebben a cikkben az ilyen oxidok és hidroxidok állnak figyelmünk középpontjában. Minden amfoter oxid és hidroxid szilárd anyag, vízben oldhatatlan.

Először is, hogyan lehet meghatározni, hogy egy oxid vagy hidroxid amfoter? Van egy szabály, kissé feltételes, de továbbra is használhatod:

Amfoter hidroxidokat és oxidokat fémek képeznek, +3 és +4 oxidációs állapotban, például (Al 2 O 3 , Al(Ó) 3 , Fe 2 O 3 , Fe(Ó) 3)

És négy kivétel:fémekZn , Lenni , Pb , sn a következő oxidokat és hidroxidokokat képezik:ZnO , Zn ( Ó ) 2 , BeO , Lenni ( Ó ) 2 , PbO , Pb ( Ó ) 2 , SNO , sn ( Ó ) 2 , amelyben +2 oxidációs állapotot mutatnak, de ennek ellenére ezek a vegyületek amfoter tulajdonságok .

A leggyakoribb amfoter oxidok (és a megfelelő hidroxidok): ZnO, Zn(OH) 2, BeO, Be(OH) 2, PbO, Pb(OH) 2, SnO, Sn(OH) 2, Al 2 O 3, Al (OH) 3 , Fe 2 O 3 , Fe(OH) 3 , Cr 2 O 3 , Cr(OH) 3 .

Az amfoter vegyületek tulajdonságait nem nehéz megjegyezni: kölcsönhatásba lépnek velük savak és lúgok.

• savakkal való kölcsönhatás esetén minden egyszerű; ezekben a reakciókban az amfoter vegyületek bázikusként viselkednek:

Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

BeO + HNO 3 → Be(NO 3 ) 2 + H 2 O

A hidroxidok hasonló módon reagálnak:

Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O

Pb(OH) 2 + 2HCl → PbCl 2 + 2H 2 O

• Lúgokkal való kölcsönhatás esetén ez egy kicsit nehezebb. Ezekben a reakciókban az amfoter vegyületek savaként viselkednek, és a reakciótermékek eltérőek lehetnek, minden a körülményektől függ.

A reakció vagy oldatban megy végbe, vagy a reagenseket szilárd anyagként vesszük fel és olvasztjuk össze.

Bázikus vegyületek kölcsönhatása amfoter vegyületekkel a fúzió során.

Vegyük például a cink-hidroxidot. Mint korábban említettük, a bázikus vegyületekkel kölcsönhatásba lépő amfoter vegyületek savakként viselkednek. Tehát a cink-hidroxidot Zn (OH) 2 savnak írjuk. A sav előtt hidrogén van, vegyük ki: H 2 ZnO 2. A lúg és a hidroxid reakciója úgy megy végbe, mintha sav lenne. "Savmaradék" ZnO 2 2-divalens:

2K Ó(TV) + H 2 ZnO 2 (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + 2 H 2 O

A kapott K 2 ZnO 2 anyagot kálium-metazinkátnak (vagy egyszerűen kálium-cinkátnak) nevezik. Ez az anyag a kálium sója és a hipotetikus "cinksav" H 2 ZnO 2 (nem teljesen helyes az ilyen vegyületeket sóknak nevezni, de saját kényelmünk érdekében elfelejtjük). Csak a cink-hidroxidot írják így: H 2 ZnO 2 nem jó. A szokásos módon Zn (OH) 2-t írunk, de azt értjük (saját kényelmünk érdekében), hogy ez egy "sav":

2KOH (szilárd) + Zn (OH) 2 (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

A hidroxidok esetében, amelyekben 2 OH csoport van, minden ugyanaz lesz, mint a cink esetében:

Legyen (OH) 2 (szilárd.) + 2NaOH (szilárd.) (t, fúzió) → 2H 2 O + Na 2 BeO 2 (nátrium-metaberilát vagy berillát)

Pb (OH) 2 (szilárd) + 2NaOH (szilárd.) (t, fúzió) → 2H 2 O + Na 2 PbO 2 (nátrium-metaplumbát vagy plumbát)

A három OH csoportot tartalmazó amfoter hidroxidokkal (Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Fe (OH) 3) kicsit másképp.

Vegyük például az alumínium-hidroxidot: Al (OH) 3, írjuk fel sav formájában: H 3 AlO 3, de nem hagyjuk ebben a formában, hanem vegyük ki onnan a vizet:

H 3 AlO 3 - H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.

Itt ezzel a „savval” (HAlO 2) dolgozunk:

HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (kálium-metaluminát vagy egyszerűen aluminát)

De az alumínium-hidroxidot nem lehet így felírni a HAlO 2-re, szokás szerint felírjuk, de itt „savat” értünk:

Al (OH) 3 (szilárd.) + KOH (szilárd.) (t, fúzió) → 2H 2 O + KAlO 2 (kálium-metaluminát)

Ugyanez igaz a króm-hidroxidra is:

Cr(OH) 3 → H 3 CrO 3 → HCrO 2

Cr (OH) 3 (szilárd.) + KOH (szilárd.) (t, fúzió) → 2H 2 O + KCrO 2 (kálium-metakromát,

DE NEM KROMÁT, a kromátok a krómsav sói).

A négy OH-csoportot tartalmazó hidroxidok esetében pontosan ugyanaz: a hidrogént előre vezetjük és eltávolítjuk a vizet:

Sn(OH) 4 → H 4 SnO 4 → H 2 SnO 3

Pb(OH) 4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3

Emlékeztetni kell arra, hogy az ólom és az ón két-két amfoter hidroxidot képez: +2 (Sn (OH) 2, Pb (OH) 2) és +4 (Sn (OH) 4, Pb (OH) 4 oxidációs állapotú ).

És ezek a hidroxidok különböző "sókat" képeznek:

Oxidációs állapot
Hidroxid formula	Sn(OH)2	Pb (OH) 2	Sn(OH)4	Pb(OH)4
A hidroxid mint sav képlete	H2SnO2	H2PbO2	H2SnO3	H2PbO3
Só (kálium)	K2SnO2	K 2 PbO 2	K2SnO3	K2PbO3
Só név			metastannat	metablumbAT

Ugyanazok az elvek, mint a közönséges "sók" nevében, az elem in a legmagasabb fokozat oxidáció - az AT utótag, a köztesben - IT.

Ilyen „sók” (metakromátok, metaaluminátok, metaberilátok, metacinkátok stb.) nemcsak lúgok és amfoter hidroxidok kölcsönhatása eredményeként keletkeznek. Ezek a vegyületek mindig akkor keletkeznek, amikor egy erősen bázikus "világ" és egy amfoter (fúzió útján) érintkezik. Vagyis, ahogy az amfoter hidroxidok lúgokkal, úgy az amfoter oxidok és az amfoter oxidokat (gyenge savak sóit) képező fémsók is reagálnak. És lúg helyett vehet egy erősen bázikus oxidot, és egy fém sóját, amely lúgot képez (gyenge sav sója).

Interakciók:

Ne feledje, az alábbi reakciók a fúzió során mennek végbe.

Amfoter oxid erősen bázikus oxiddal:

ZnO (szilárd) + K 2 O (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 (kálium-metacinkát vagy egyszerűen kálium-cinkát)

Amfoter oxid lúggal:

ZnO (szilárd) + 2KOH (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoter-oxid egy gyenge sav és egy lúgképző fém sójával:

ZnO (szilárd) + K 2 CO 3 (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Amfoter hidroxid erősen bázikus oxiddal:

Zn (OH) 2 (szilárd) + K 2 O (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoter hidroxid lúggal:

Zn (OH) 2 (szilárd) + 2KOH (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Amfoter hidroxid egy gyenge sav és egy lúgképző fém sójával:

Zn (OH) 2 (szilárd) + K 2 CO 3 (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Egy gyenge sav és egy fém sói, amelyek erősen bázikus oxiddal amfoter vegyületet képeznek:

ZnCO 3 (szilárd) + K 2 O (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Gyenge sav és egy lúggal amfoter vegyületet képező fém sói:

ZnCO 3 (szilárd) + 2KOH (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Gyenge sav és egy fém sói, amelyek amfoter vegyületet képeznek egy gyenge sav és egy fém sójával, amely lúgot képez:

ZnCO 3 (szilárd) + K 2 CO 3 (szilárd) (t, fúzió) → K 2 ZnO 2 + 2CO 2

Az alábbiakban az amfoter hidroxidok sóira vonatkozó információk találhatók, a vizsgán a leggyakoribbak pirossal vannak jelölve.

	Hidroxid	Savas hidroxid	savmaradék		Só név
BeO	Be(OH) 2	H 2 BeO 2	BeO 2 2-	K 2 BeO 2	Metaberillát (berilát)
ZnO	Zn(OH) 2	H 2 ZnO 2	ZnO 2 2-	K 2 ZnO 2	metazinkát (cinkát)
Al 2 O 3	Al(OH) 3	HAlO 2	AlO 2 —	KALO 2	Metaaluminát (aluminát)
Fe2O3	Fe(OH)3	HFeO 2	FeO 2 -	KFeO 2	Metaferrát (DE NEM FERRÁT)
	Sn(OH)2	H2SnO2	SnO 2 2-	K2SnO2
	Pb(OH)2	H2PbO2	PbO 2 2-	K 2 PbO 2
SnO 2	Sn(OH)4	H2SnO3	SnO 3 2-	K2SnO3	MetastannAT (stannate)
PbO2	Pb(OH)4	H2PbO3	PbO 3 2-	K2PbO3	MetablumbAT (plumbat)
Cr2O3	Cr(OH)3	HCrO 2	CrO2 -	KCrO 2	Metachromat (DE NEM KROMÁT)

Amfoter vegyületek kölcsönhatása lúgoldatokkal (itt csak lúgokkal).

Az Egységes Államvizsgán ezt "alumínium-hidroxid (cink, berillium stb.) lúgok feloldásának" nevezik. Ez annak köszönhető, hogy az amfoter hidroxidok összetételében lévő fémek feleslegben lévő hidroxidionok jelenlétében (lúgos közegben) képesek ezeket az ionokat magukhoz kötni. Részecske képződik, amelynek közepén egy fém (alumínium, berillium stb.) található, amelyet hidroxidionok vesznek körül. Ez a részecske negatív töltésűvé (anion) válik a hidroxidionok hatására, és ezt az iont hidroxoaluminátnak, hidroxozinkátnak, hidroxoberilátnak stb. fogják nevezni. Ráadásul a folyamat többféleképpen is lezajlik, a fémet különböző számú hidroxidion veszi körül.

Két esetet fogunk figyelembe venni: amikor a fém körül van véve négy hidroxidion, és amikor körül van véve hat hidroxidion.

Írjuk fel ezeknek a folyamatoknak a rövidített ionegyenletét:

Al(OH) 3 + OH - → Al(OH) 4 -

A kapott iont tetrahidroxoaluminát ionnak nevezzük. A „tetra” előtagot azért adjuk hozzá, mert négy hidroxidion van. A tetrahidroxoaluminát ion - töltéssel rendelkezik, mivel az alumínium 3+ töltést hordoz, és négy hidroxidion 4-, összességében kiderül -.

Al (OH) 3 + 3OH - → Al (OH) 6 3-

Az ebben a reakcióban keletkező iont hexahidroxoaluminát ionnak nevezik. A "hexo-" előtag azért van hozzáadva, mert hat hidroxidion van.

Szükséges a hidroxidionok mennyiségét jelző előtag hozzáadása. Mert ha csak azt írod, hogy "hidroxoaluminát", akkor nem egyértelmű, hogy melyik ionra gondolsz: Al (OH) 4 - vagy Al (OH) 6 3-.

Amikor a lúg amfoter hidroxiddal reagál, oldatban só képződik. Ennek a kationja egy alkálikation, az anion pedig egy komplex ion, amelynek képződésével korábban foglalkoztunk. Az anion benne van szögletes zárójelek.

Al (OH) 3 + KOH → K (kálium-tetrahidroxoaluminát)

Al (OH) 3 + 3KOH → K 3 (kálium-hexahidroxoaluminát)

Nem mindegy, hogy pontosan milyen (hexa- vagy tetra-) sót írsz terméknek. Még a USE válaszokban is ez van írva: "... K 3 (a K képződése elfogadható". A lényeg az, hogy ne felejtsd el megbizonyosodni arról, hogy minden index helyesen van felhelyezve. Kövesse nyomon a díjakat, és tartsa be ne feledje, hogy összegüknek nullának kell lennie.

Az amfoter hidroxidok mellett az amfoter oxidok reakcióba lépnek lúgokkal. A termék ugyanaz lesz. Csak akkor, ha így írod le a reakciót:

Al 2 O 3 + NaOH → Na

Al 2 O 3 + NaOH → Na 3

De ezek a reakciók nem fognak kiegyenlíteni. Vizet kell hozzáadni a bal oldalhoz, mert az oldatban kölcsönhatás történik, ott van elegendő víz, és minden kiegyenlítődik:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na

Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Az amfoter oxidok és hidroxidok mellett egyesek különösen kölcsönhatásba lépnek lúgos oldatokkal. aktív fémek amelyek amfoter vegyületeket képeznek. Mégpedig ez: alumínium, cink és berillium. Az egyenlítéshez a baloldalnak is víz kell. Ezenkívül a fő különbség ezen folyamatok között a hidrogén felszabadulása:

2Al + 2NaOH + 6H 2O → 2Na + 3H 2

2Al + 6NaOH + 6H 2O → 2Na3 + 3H 2

Az alábbi táblázat a leggyakoribbakat mutatja be USE példák Az amfoter vegyületek tulajdonságai:

Amfoter anyag		Só név
Al2O3 Al(OH)3		Nátrium-tetrahidroxoaluminát	Al(OH) 3 + NaOH → Na Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
	Na 3	Nátrium-hexahidroxoaluminát	Al(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2
Zn(OH)2	K2	Nátrium-tetrahidroxozinkát	Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2
	K4	Nátrium-hexahidroxozinkát	Zn(OH) 2 + 4NaOH → Na 4 ZnO + 4NaOH + H 2 O → Na 4 Zn + 4NaOH + 2H 2 O → Na 4 + H 2
Legyen(OH)2	Li 2	Lítium-tetrahidroxoberillát	Be(OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → Li 2 Legyen + 2LiOH + 2H 2 O → Li 2 + H 2
	Li 4	Lítium-hexahidroxoberillát	Be(OH) 2 + 4LiOH → Li 4 BeO + 4LiOH + H 2 O → Li 4 Be + 4LiOH + 2H 2 O → Li 4 + H 2
Cr2O3 Cr(OH)3		Nátrium-tetrahidroxokromát	Cr(OH) 3 + NaOH → Na Kr 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Nátrium-hexahidroxokromát	Cr(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Kr 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
Fe2O3 Fe(OH)3		Nátrium-tetrahidroxoferrát	Fe(OH) 3 + NaOH → Na Fe 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Nátrium-hexahidroxoferrát	Fe(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Fe 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Az ezekben a kölcsönhatásokban kapott sók reakcióba lépnek savakkal, és két másik sót képeznek (egy adott sav és két fém sói):

2Na 3 + 6H 2 ÍGY 4 → 3Na 2 ÍGY 4 + Al 2 (ÍGY 4 ) 3 + 12H 2 O

Ez minden! Semmi bonyolult. A lényeg az, hogy ne keverjük össze, emlékezzünk arra, hogy mi képződik a fúzió során, mi van az oldatban. Nagyon gyakran felmerülnek ezzel a kérdéssel kapcsolatos feladatok B alkatrészek.

Az amfoter oxidok (kettős tulajdonságokkal) a legtöbb esetben olyan fém-oxidok, amelyek kis elektronegativitással rendelkeznek. A külső körülményektől függően savas vagy oxidos tulajdonságokat mutatnak. Ezek az oxidok képződnek, amelyek általában a következő oxidációs állapotokat mutatják: ll, lll, lV.

Példák amfoter oxidokra: cink-oxid (ZnO), króm-oxid lll (Cr2O3), alumínium-oxid (Al2O3), ón-oxid ll (SnO), ón-oxid lV (SnO2), ólom-oxid ll (PbO), ólom-oxid lV (PbO2) ) , titán-oxid lV (TiO2), mangán-oxid lV (MnO2), vas-oxid lll (Fe2O3), berillium-oxid (BeO).

Az amfoter oxidokra jellemző reakciók:

1. Ezek az oxidok reakcióba léphetnek erős savakkal. Ebben az esetben ugyanazon savak sói képződnek. Az ilyen típusú reakciók a fő típus tulajdonságainak megnyilvánulásai. Például: ZnO (cink-oxid) + H2SO4 (sósav) → ZnSO4 + H2O (víz).

2. Erős lúgokkal kölcsönhatásba lépve amfoter oxidok és hidroxidok mutatkoznak, ugyanakkor a tulajdonságok kettőssége (azaz az amfoteritás) két só képződésében nyilvánul meg.

Az olvadékban lúggal reagálva átlagos só képződik, például:
ZnO (cink-oxid) + 2NaOH (nátrium-hidroxid) → Na2ZnO2 (közönséges só) + H2O (víz).
Al2O3 (alumínium-oxid) + 2NaOH (nátrium-hidroxid) = 2NaAlO2 + H2O (víz).
2Al(OH)3 (alumínium-hidroxid) + 3SO3 (kén-oxid) = Al2(SO4)3 (alumínium-szulfát) + 3H2O (víz).

Az oldatban az amfoter oxidok lúggal reagálva komplex sót képeznek, például: Al2O3 (alumínium-oxid) + 2NaOH (nátrium-hidroxid) + 3H2O (víz) + 2Na (Al (OH) 4) ( komplex só nátrium-tetrahidroxoaluminát).

3. Bármely amfoter oxid minden fémének megvan a saját koordinációs száma. Például: cinkhez (Zn) - 4, alumíniumhoz (Al) - 4 vagy 6, krómhoz (Cr) - 4 (ritkán) vagy 6.

4. Az amfoter oxid nem lép reakcióba vízzel és nem oldódik benne.

Milyen reakciók bizonyítják egy fém amfoter természetét?

Viszonylagosan egy amfoter elem fémek és nemfémek tulajdonságait egyaránt felmutathatja. Hasonló jellemző van az A-csoportok elemeiben is: Be (berillium), Ga (gallium), Ge (germánium), Sn (ón), Pb, Sb (antimon), Bi (bizmut) és néhány más, mint pl. valamint számos B -csoport elem: Cr (króm), Mn (mangán), Fe (vas), Zn (cink), Cd (kadmium) és mások.

Bizonyítsuk be a következőket kémiai reakciók a cink (Zn) kémiai elem amfoteritása:

1. Zn(OH)2 + N2O5 (dianitrogén-pentoxid) = Zn(NO3)2 (cink-nitrát) + H2O (víz).
ZnO (cink-oxid) + 2HNO3 = Zn(NO3)2 (cink-nitrát) + H2O (víz).

b) Zn(OH)2 (cink-hidroxid) + Na2O (nátrium-oxid) = Na2ZnO2 (nátrium-dioxozinkát) + H2O (víz).
ZnO (cink-oxid) + 2NaOH (nátrium-hidroxid) = Na2ZnO2 (nátrium-dioxo-cinkát) + H2O (víz).

Abban az esetben, ha a vegyületben egy kettős tulajdonságú elem a következő oxidációs állapotokkal rendelkezik, kettős (amfoter) tulajdonságai leginkább az oxidáció köztes szakaszában észrevehetők.

Ilyen például a króm (Cr). Ennek az elemnek a következő oxidációs állapotai vannak: 3+, 2+, 6+. A +3 esetében a bázikus és a savas tulajdonságok megközelítőleg azonos mértékben fejeződnek ki, míg a Cr +2-ben a bázikus, a Cr +6-ban pedig a savas tulajdonságok vannak túlsúlyban. Íme a reakciók, amelyek alátámasztják ezt az állítást:

Cr+2 → CrO (króm-oxid +2), Cr(OH)2 → CrSO4;
Cr + 3 → Cr2O3 (króm-oxid +3), Cr (OH) 3 (króm-hidroxid) → KCrO2 vagy króm-szulfát Cr2 (SO4) 3;
Cr+6 → CrO3 (króm-oxid +6), H2CrO4 → K2CrO4.

A legtöbb esetben a kémiai elemek +3 oxidációs állapotú amfoter oxidjai meta formában léteznek. Példaként említhetjük az alumínium-metahidroxidot (kémiai képlet AlO (OH) és a vas-metahidroxidot (kémiai képlet FeO (OH)).

Hogyan állítják elő az amfoter oxidokat?

1. Megszerzésük legkényelmesebb módja, ha vizes oldatból ammónia-hidrátot, azaz gyenge bázist használunk. Például:
Al (NO3) 3 (alumínium-nitrát) + 3 (H2OxNH3) (vizes hidrát) \u003d Al (OH) 3 (amfoter-oxid) + 3NH4NO3 (a reakciót húsz hőfokon hajtjuk végre).
Al(NO3)3 (alumínium-nitrát) + 3(H2OxNH3) ( vizes oldat ammónia-hidrát) \u003d AlO (OH) (amfoter-oxid) + 3NH4NO3 + H2O (a reakciót 80 ° C-on hajtjuk végre)

Ebben az esetben egy ilyen típusú cserereakcióban, feleslegben lévő lúg esetén nem válik ki. Ennek oka az a tény, hogy az alumínium kettős tulajdonsága miatt válik anionná: Al (OH) 3 (alumínium-hidroxid) + OH- (többlet lúg) = - (alumínium-hidroxid-anion).

Példák az ilyen típusú reakciókra:
Al (NO3) 3 (alumínium-nitrát) + 4NaOH (nátrium-hidroxid felesleg) = 3NaNO3 + Na (Al (OH) 4).
ZnSO4 (cink-szulfát) + 4NaOH (feleslegben lévő nátrium-hidroxid) = Na2SO4 + Na2 (Zn (OH) 4).

Az ebben az esetben képződő sók a következő komplex anionokat tartalmazzák: (Al (OH) 4) - és (Zn (OH) 4) 2 - is. Így nevezik ezeket a sókat: Na (Al (OH) 4) - nátrium-tetrahidroxoaluminát, Na2 (Zn (OH) 4) - nátrium-tetrahidroxo-cinkát. Az alumínium vagy cink-oxidok és a szilárd lúgok kölcsönhatásának termékeit másképpen nevezik: NaAlO2 - nátrium-dioxo-aluminát és Na2ZnO2 - nátrium-dioxo-cinkát.