Lo zinco è un elemento di un sottogruppo secondario del secondo gruppo, il quarto periodo sistema periodico elementi chimici D. I. Mendeleev, con numero atomico 30. Denotato dal simbolo Zn (lat. Zincum). Una sostanza semplice, lo zinco in condizioni normali è un fragile metallo di transizione di colore bianco-bluastro (si appanna all'aria, coprendosi con un sottile strato di ossido di zinco).

Nel quarto periodo, lo zinco è l'ultimo elemento d, i suoi elettroni di valenza 3d 10 4s 2 . Nell'istruzione legami chimici sono coinvolti solo gli elettroni del livello di energia esterno, poiché la configurazione d 10 è molto stabile. Nei composti, lo zinco ha uno stato di ossidazione di +2.

Lo zinco è un metallo reattivo, ha proprietà riducenti pronunciate, è inferiore ai metalli alcalino terrosi in attività. Mostra proprietà anfotere.

Interazione dello zinco con i non metalli
Quando è fortemente riscaldato in aria, brucia con una brillante fiamma bluastra per formare ossido di zinco:
2Zn + O2 → 2ZnO.

Una volta acceso, reagisce vigorosamente con lo zolfo:
Zn + S → ZnS.

Reagisce con gli alogeni in condizioni normali in presenza di vapore acqueo come catalizzatore:
Zn + Cl 2 → Zn Cl 2 .

Sotto l'azione del vapore di fosforo sullo zinco, si formano fosfuri:
Zn + 2P → ZnP 2 o 3Zn + 2P → Zn 3 P 2 .

Lo zinco non interagisce con idrogeno, azoto, boro, silicio, carbonio.

Interazione dello zinco con l'acqua
Reagisce con il vapore acqueo al calore rosso formando ossido di zinco e idrogeno:
Zn + H 2 O → Zn O + H 2.

L'interazione dello zinco con gli acidi
Nella serie elettrochimica delle tensioni dei metalli, lo zinco è prima dell'idrogeno e lo sposta dagli acidi non ossidanti:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2;
Zn + H 2 SO 4 → Zn SO 4 + H 2.

Reagisce con acido nitrico diluito formando nitrato di zinco e nitrato di ammonio:
4Zn + 10HNO 3 → 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Reagisce con acido solforico e nitrico concentrato formando un sale di zinco e prodotti di riduzione dell'acido:
Zn + 2H 2 SO 4 → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
Zn + 4HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Interazione dello zinco con gli alcali
Reagisce con soluzioni alcaline per formare complessi idrosso:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

una volta fuso, forma zincati:
Zn + 2KOH → K 2 ZnO 2 + H 2 .

Interazione con l'ammoniaca
Con ammoniaca gassosa a 550–600°C forma nitruro di zinco:
3Zn + 2NH 3 → Zn 3 N 2 + 3H 2;
si scioglie in una soluzione acquosa di ammoniaca, formando idrossido di tetraamminzino:
Zn + 4NH 3 + 2H 2 O → (OH) 2 + H 2.

Interazione dello zinco con ossidi e sali
Lo zinco sposta i metalli nella riga di sollecitazione alla sua destra da soluzioni di sali e ossidi:
Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4;
Zn + CuO → Cu + ZnO.

Ossido di zinco (II) ZnO - i cristalli bianchi, una volta riscaldati, acquisiscono un colore giallo. Densità 5,7 g/cm 3 , temperatura di sublimazione 1800°C. A temperature superiori a 1000°C si riduce a zinco metallico con carbonio, monossido di carbonio e idrogeno:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2 ;
ZnO + H 2 → Zn + H 2 O.

Non interagisce con l'acqua. Mostra proprietà anfotere, reagisce con soluzioni di acidi e alcali:
ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O;
ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2.

Quando fuso con ossidi metallici, forma zincati:
ZnO + CoO → CoZnO 2 .

Quando interagisce con ossidi non metallici, forma sali, dove è un catione:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4,
ZnO + B 2 O 3 → Zn(BO 2) 2.

Zinco (II) idrossido Zn(OH) 2 - cristallino incolore o sostanza amorfa. Densità 3,05 g/cm 3, a temperature superiori a 125°C si decompone:
Zn(OH) 2 → ZnO + H 2 O.

L'idrossido di zinco presenta proprietà anfotere, facilmente solubile in acidi e alcali:
Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 → Zn SO 4 + 2H 2 O;
Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2;

anche facilmente solubile in ammoniaca acquosa per formare idrossido di tetraamminzino:
Zn(OH) 2 + 4NH 3 → (OH) 2.

Si ottiene sotto forma di precipitato bianco quando i sali di zinco reagiscono con gli alcali:
ZnCl 2 + 2NaOH → Zn(OH) 2 + 2NaCl.

Entrambe le fasi principali dei processi pirometallurgici - riduzione con distillazione e condensazione dello zinco - sono di interesse sia teorico che pratico.

Processi di recupero

Il restauro è sottoposto ad agglomerato di zinco, che contiene ossido libero, ferriti, silicati e alluminati di zinco, solfuro e solfato di zinco e, inoltre, ossidi e ferriti di altri metalli.
I processi di riduzione degli ossidi metallici procedono sia in fase solida (storte e forni a tino) che in fase liquida (forni elettrici). Gli agenti riducenti possono essere carbonio solido, monossido di carbonio, idrogeno e ferro metallico. Valore più alto hanno monossido di carbonio CO e ferro metallico.
Esistono due teorie sulla riduzione degli ossidi metallici con monossido di carbonio "a due stadi" A.A. Baikov e "adsorbimento-catalitico" G.I. Chufarov.
Secondo la prima teoria, gli ossidi prima si dissociano in metallo e ossigeno secondo la reazione 2MeO=2Me+O2, quindi l'ossigeno rilasciato si combina con l'agente riducente secondo l'equazione O2+2CO=2CO2. A seconda della temperatura, il prodotto di dissociazione dell'ossido può essere un metallo solido, liquido o gassoso. Entrambe le fasi del recupero procedono indipendentemente e tendono all'equilibrio. Il risultato complessivo delle reazioni dipende dalle condizioni in cui si verificano.
Di più teoria moderna GI Chufarov assume tre stadi di riduzione: l'adsorbimento del gas riducente sulla superficie dell'ossido, il processo di riduzione stesso e la rimozione del prodotto gassoso dalla superficie di reazione. A vista generale questa teoria può essere descritta dalle seguenti equazioni:

Si noti che, secondo entrambe le teorie, la reazione totale, esprimendo il rapporto stechiometrico delle sostanze interagenti, è la stessa:

Consideriamo il comportamento dei singoli componenti nel processo di riduzione dell'agglomerato di zinco.
Composti di zinco. L'agglomerato può contenere ZnO, ZnO*Fe2O3, ZnO*SiO2, ZnO*Al2O3, ZnSO4 e ZnS.
L'ossido di zinco, a seconda delle condizioni di trattamento termico della miscela e della sua composizione, può essere ridotto con vari agenti riducenti.
Idrogeno, metano e vari idrocarburi si formano nella miscela umida come risultato della decomposizione dell'acqua e del rilascio di carbone volatile L'idrogeno e il metano riducono ZnO dalle reazioni

L'inizio del recupero è già evidente a 450-550°. Queste reazioni non sono significative e procedono solo nel periodo iniziale di distillazione in storte orizzontali.
A temperature superiori a 600° è possibile la riduzione diretta dell'ossido di zinco con carbone solido. 2ZnO+G⇔2Zn+CO2. L'intensità della reazione è limitata dalla velocità di diffusione limitata dei solidi e, di conseguenza, non ha un grande valore pratico. Flussi superiori a 1000° reazione principale riduzione dell'ossido di zinco con monossido di carbonio ZnO+CO⇔Zn+CO2. La costante di equilibrio di questa reazione, a condizione di ottenere uno zinco metallico solo allo stato di vapore, si trova dall'equazione

Dall'equazione segue che la direzione del flusso dipende dal rapporto tra le concentrazioni di CO e CO2 nella fase gassosa, che è determinato dalla ben nota curva di Boudoir. Sulla fig. 12 mostra una possibile composizione della fase gassosa nella muffola di un forno di distillazione. Al di sopra dei 1000° l'anidride carbonica non può esistere in presenza di carbonio e reagisce con quest'ultimo nella reazione CO2+C=2CO.

Pertanto, per la riuscita riduzione di ZnO con monossido di carbonio, è necessario creare condizioni favorevoli per il verificarsi di due reazioni: ZnO + CO⇔Zn + CO2 e CO2 + C⇔2CO, ovvero: avere una temperatura di processo elevata (a almeno 1000°), un forte eccesso dell'agente riducente in carica e permeabilità ai gas della carica sufficiente per una rapida rimozione di gas e vapori di zinco.
Quando la riduzione avviene nel fuso a 1300-1400° (zinco elettrotermico), Grande importanza acquisisce l'interazione dell'ossido di zinco con il ferro metallico mediante la reazione ZnO + Fe = Zn + FeO. Grazie alla possibilità di questa reazione, è possibile ottenere un alto grado di sublimazione dello zinco e delle scorie liquide a basso contenuto di metalli. Allo stesso tempo, il verificarsi di questa reazione nelle storte orizzontali è indesiderabile a causa di educazione possibile composti ferruginosi a basso punto di fusione (opachi e scorie), distruggendo le pareti delle muffole.
La ferrite di zinco a temperature inferiori a 900° e con carenza di carbonio si riduce con la formazione di ZnO e Fe3O4 strutturalmente liberi. In queste condizioni la ferrite può essere decomposta anche da ossidi di altri metalli. In alte temperature il processo di riduzione procede rapidamente con la formazione di zinco metallico, ferro metallico o ossido ferroso. La riduzione della ferrite di zinco non comporta particolari difficoltà nella pratica della distillazione.
I silicati di zinco sono facilmente ridotti anche dal carbonio e dal ferro metallico. Ad una temperatura di 1100-1200° lo zinco viene completamente ridotto dai silicati.
Gli alluminati di zinco o gli spinelli sono composti molto refrattari. A differenza dei silicati, non vengono ridotti nei forni a storta.
Il solfato di zinco, presente nell'agglomerato in piccole quantità, viene ridotto da carbonio e monossido di carbonio a solfuro e si dissocia con rilascio di anidride solforosa, mentre le reazioni procedono:

La formazione di solfuro di zinco secondo l'ultima reazione avviene nella fase gassosa.
Il solfuro di zinco non viene praticamente ridotto durante la distillazione nelle storte e passa al rimming. In un bagno di forno elettrico, il solfuro di zinco può essere decomposto dal ferro a 1250-1300° mediante la reazione ZnS+Fe=Zn+FeS.
Composti di piombo e cadmio. Nell'agglomerato, il piombo è sotto forma di composti ossidati: ossido libero, silicati, ferriti e parzialmente sotto forma di solfato. Il piombo di questi composti si riduce facilmente a piombo metallico e sublima in una certa misura, contaminando lo zinco liquido. La quantità di piombo sublimato dipende dalla temperatura di processo. Nelle storte, la maggior parte del piombo rimane nel bordo. Nei forni a tino e nei forni elettrici, dove la temperatura di processo è più alta, la maggior parte del piombo viene convertito in zinco. L'aumento del contenuto di piombo nell'agglomerato ha un effetto distruttivo sulle pareti delle storte. Pertanto, è necessario aumentare la quantità di carbone nella carica per assorbire il piombo fuso.
L'ossido di cadmio viene ridotto a una temperatura inferiore all'ossido di zinco. La tensione di vapore di questo metallo è superiore a quella dello zinco. In un processo batch, il cadmio sublima all'inizio della distillazione, quindi le prime porzioni di zinco condensato vengono arricchite in cadmio.
Le impurità di piombo e cadmio riducono il grado di zinco finito.
Composti di arsenico e antimonio. L'arsenico e l'antimonio, a causa della loro volatilità, come il piombo e il cadmio, inquinano i prodotti della distillazione. Gli ossidi superiori As2Os e Sb2O5, arsenati e antimonati vengono ridotti dal carbonio agli ossidi volatili inferiori As2O3, Sb2O3 e allo stato metallico. Alcuni di loro sono intrappolati nel condensatore insieme allo zinco.
I composti di rame sono facilmente ridotti dagli agenti riducenti carboniosi, ma rimangono nei residui di distillazione solidi o liquidi. Se c'è una certa quantità di zolfo nella carica, il rame diventa opaco. In assenza di zolfo, il rame forma con il ferro la ghisa rameosa, di cui si ottengono quantità significative nei forni elettrici.
composti di ferro. Il comportamento dei composti di ferro ossidati nel processo di riduzione è determinato dalle condizioni di processo, dalla temperatura e dalla composizione della fase gassosa. Nelle storte e nei forni elettrici si ottiene molto ferro metallico. Nel forno a tino, l'ossido di ferro viene ridotto in ossido e passa in scoria.
L'oro e l'argento non sublimano in condizioni normali e rimangono, a seconda della natura del processo, in rimming o sono distribuiti tra ghisa, opaco e scorie. Quando alla carica vengono aggiunti sali di cloruro, parte dei metalli nobili viene sublimata e condensata nei prodotti della distillazione.
Elementi rari e sparsi. In un ambiente riducente ad alte temperature, la maggior parte del tallio, dell'indio e del selenio sublima. Fino alla metà del germanio e del tellurio passa anche nei sublimi e una parte significativa del gallio rimane nei residui della distillazione.
Silice, allumina, ossidi e solfati metalli alcalini interagiscono con altri composti della carica e formano scorie.

condensazione di zinco

La principale difficoltà nell'attuazione pratica del processo di condensazione del vapore di zinco è che una parte significativa del metallo passa non in una fase liquida, ma in una solida, avente la forma di particelle di polvere separate da film di ossido. Pertanto, la produzione di zinco suino non supera il 70-75%.
La dipendenza della pressione del vapore di zinco dalla temperatura, studiata da K. Mayer, è mostrata dalla curva di fig. 13. Sopra la curva si trova l'area dei vapori supersaturi e sotto - insaturi. Il punto di rugiada del vapore di zinco senza miscela di altri gas alla pressione di 1 atm è 906°. In pratica, nei gas dei forni a muffola, elettrici e a tino, dove i vapori di zinco vengono diluiti con CO e CO2, la pressione parziale dei vapori di zinco non raggiunge 0,5 atm. Nei gas di storta nel periodo iniziale della distillazione, è di circa 300 mm Hg e nei gas superiori di un forno ad albero - solo 30-40 mm Hg. Arte. La condensazione dello zinco da questi gas inizierà a temperature rispettivamente di 820–830 e 650–660°.
Per una completa condensazione è necessario che la temperatura dei gas all'uscita del condensatore sia prossima al punto di fusione dello zinco, al quale il valore di equilibrio della tensione di vapore è minimo. In pratica la condensazione termina a 500°. In queste condizioni, la perdita di vapore di zinco con i gas emessi nell'atmosfera è di circa lo 0,4%.

Tuttavia, il rispetto del regime di temperatura di per sé non garantisce la ricezione di tutto lo zinco in forma liquida e parte di esso, come accennato in precedenza, si ottiene sotto forma di polvere. Ciò è spiegato da vari motivi. È stato notato che la condensazione dei vapori di zinco nella fase liquida procede con maggior successo superficie convessa solidi con un piccolo raggio di curvatura e su superfici bagnate con zinco liquido Per una corretta condensazione, è anche necessario che il rapporto tra la superficie del condensatore e il suo volume non superi un certo valore. A causa del fatto che la condensazione inizia principalmente sulle pareti, è necessario garantire un certo tempo di permanenza dei gas nel condensatore e non permettere loro un raffreddamento troppo brusco. Con un volume significativo di gas saturi di vapore di zinco, è impossibile garantire un'efficace condensazione senza misure speciali. che includono gas gorgoglianti attraverso un bagno di zinco e spruzzati con zinco fuso e piombo.
Importanti sono anche le condizioni chimiche di condensazione. Ad un alto contenuto di CO2 nei gas, la superficie delle goccioline viene ossidata. Zinco, che impedisce loro di fondersi in una massa compatta.
Pertanto, la velocità e la completezza della condensazione del vapore di zinco sono influenzate da: la pressione parziale del vapore di zinco, la temperatura, la velocità della miscela di gas (non superiore a 5 cm / s), la presenza di altri gas e sospensioni meccaniche, la forma , dimensioni e materiale del condensatore.

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Composti anfoteri

La chimica è sempre un'unità di opposti.

Osserva la tavola periodica.

Si formano alcuni elementi (quasi tutti i metalli che presentano stati di ossidazione +1 e +2). principale ossidi e idrossidi. Ad esempio, il potassio forma l'ossido K 2 O e l'idrossido KOH. Esibiscono proprietà di base, come l'interazione con gli acidi.

K2O + HCl → KCl + H2O

Si formano alcuni elementi (la maggior parte dei non metalli e dei metalli con stati di ossidazione +5, +6, +7). acido ossidi e idrossidi. Gli idrossidi acidi sono acidi contenenti ossigeno, sono chiamati idrossidi, perché nella struttura è presente un gruppo idrossile, ad esempio lo zolfo forma ossido acido SO 3 e idrossido acido H 2 SO 4 (acido solforico):

Tali composti mostrano proprietà acide, ad esempio reagiscono con le basi:

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

E ci sono elementi che formano tali ossidi e idrossidi che mostrano proprietà sia acide che basiche. Questo fenomeno si chiama anfotero . Tali ossidi e idrossidi saranno al centro della nostra attenzione in questo articolo. Tutti gli ossidi e gli idrossidi anfoteri sono solidi, insolubili in acqua.

Innanzitutto, come si determina se un ossido o un idrossido è anfotero? C'è una regola, un po' condizionale, ma puoi comunque usarla:

Gli idrossidi e gli ossidi anfoteri sono formati da metalli, negli stati di ossidazione +3 e +4, Per esempio (Al 2 o 3 , Al(Oh) 3 , Fe 2 o 3 , Fe(Oh) 3)

E quattro eccezioni:metalliZn , Essere , Pb , sn formano i seguenti ossidi e idrossidi:ZnO , Zn ( Oh ) 2 , BeO , Essere ( Oh ) 2 , PbO , Pb ( Oh ) 2 , SNO , sn ( Oh ) 2 , in cui mostrano uno stato di ossidazione di +2, ma nonostante ciò, questi composti esibiscono proprietà anfotere .

Gli ossidi anfoteri più comuni (e i loro idrossidi corrispondenti): 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 .

Le proprietà dei composti anfoteri non sono difficili da ricordare: interagiscono con acidi e alcali.

• con l'interazione con gli acidi tutto è semplice; in queste reazioni i composti anfoteri si comportano come quelli di base:

Al 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O

ZnO + H 2 SO 4 → Zn SO 4 + H 2 O

BeO + HNO 3 → Be(NO 3 ) 2 + H 2 O

Gli idrossidi reagiscono allo stesso modo:

Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O

Pb(OH) 2 + 2HCl → PbCl 2 + 2H 2 O

• Con l'interazione con gli alcali è un po' più difficile. In queste reazioni, i composti anfoteri si comportano come acidi e i prodotti di reazione possono essere diversi, tutto dipende dalle condizioni.

O la reazione avviene in soluzione, oppure i reagenti vengono presi come solidi e fusi.

Interazione di composti basici con composti anfoteri durante la fusione.

Prendiamo come esempio l'idrossido di zinco. Come accennato in precedenza, i composti anfoteri che interagiscono con quelli di base si comportano come acidi. Quindi scriviamo idrossido di zinco Zn (OH) 2 come acido. L'acido ha l'idrogeno davanti, estraiamolo: H 2 ZnO 2. E la reazione dell'alcali con l'idrossido procederà come se fosse un acido. "Residuo acido" ZnO 2 2-divalente:

2K Oh(TV) + H 2 ZnO 2 (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + 2 H 2 o

La sostanza risultante K 2 ZnO 2 è chiamata metazincato di potassio (o semplicemente zincato di potassio). Questa sostanza è un sale di potassio e l'ipotetico "acido di zinco" H 2 ZnO 2 (non è del tutto corretto chiamare tali composti sali, ma per nostra comodità ce ne dimenticheremo). Solo l'idrossido di zinco è scritto in questo modo: H 2 ZnO 2 non va bene. Scriviamo come al solito Zn (OH) 2, ma intendiamo (per nostra comodità) che questo è un "acido":

2KOH (solido) + Zn (OH) 2 (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Con gli idrossidi, in cui ci sono 2 gruppi OH, tutto sarà come con lo zinco:

Be (OH) 2 (solid.) + 2NaOH (solid.) (t, fusione) → 2H 2 O + Na 2 BeO 2 (sodio metaberillato o berillato)

Pb (OH) 2 (solido) + 2NaOH (solido) (t, fusione) → 2H 2 O + Na 2 PbO 2 (metaplumbato di sodio o piombo)

Con idrossidi anfoteri con tre gruppi OH (Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Fe (OH) 3) in modo leggermente diverso.

Prendiamo come esempio l'idrossido di alluminio: Al (OH) 3, scrivilo sotto forma di acido: H 3 AlO 3, ma non lo lasciamo in questa forma, ma prendiamo l'acqua da lì:

H 3 AlO 3 - H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.

Qui stiamo lavorando con questo “acido” (HAlO 2):

HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (metaalluminato di potassio, o semplicemente alluminato)

Ma l'idrossido di alluminio non può essere scritto in questo modo HAlO 2, lo scriviamo come al solito, ma lì intendiamo "acido":

Al (OH) 3 (solid.) + KOH (solid.) (t, fusione) → 2H 2 O + KAlO 2 (metaalluminato di potassio)

Lo stesso vale per l'idrossido di cromo:

Cr(OH) 3 → H 3 CrO 3 → HcrO 2

Cr (OH) 3 (solid.) + KOH (solid.) (t, fusione) → 2H 2 O + KCrO 2 (metacromato di potassio,

MA NON CROMATO, i cromati sono sali dell'acido cromico).

Con idrossidi contenenti quattro gruppi OH, è esattamente lo stesso: portiamo avanti l'idrogeno e rimuoviamo l'acqua:

Sn(OH) 4 → H 4 SnO 4 → H 2 SnO 3

Pb(OH) 4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3

Va ricordato che piombo e stagno formano due idrossidi anfoteri ciascuno: con uno stato di ossidazione di +2 (Sn (OH) 2, Pb (OH) 2) e +4 (Sn (OH) 4, Pb (OH) 4 ).

E questi idrossidi formeranno diversi "sali":

Stato di ossidazione
Formula di idrossido	Sn(OH)2	Pb (OH) 2	Sn(OH)4	Pb(OH)4
Formula di idrossido come acido	H2SnO2	H2PbO2	H2SnO3	H2PbO3
Sale (potassio)	K2SnO2	K 2 PbO 2	K2SnO3	K2PbO3
Nome del sale			metastannato	metablumbAT

Gli stessi principi dei nomi dei "sali" ordinari, l'elemento in il grado più alto ossidazione - il suffisso AT, nell'intermedio - IT.

Tali "sali" (metacromati, metaalluminati, metaberillati, metazincati, ecc.) Si ottengono non solo come risultato dell'interazione di alcali e idrossidi anfoteri. Questi composti si formano sempre quando entrano in contatto un "mondo" fortemente basico ed uno anfotero (per fusione). Cioè, proprio come gli idrossidi anfoteri con alcali, reagiranno sia gli ossidi anfoteri che i sali metallici che formano ossidi anfoteri (sali di acidi deboli). E invece di alcali, puoi prendere un ossido fortemente basico e un sale di un metallo che forma un alcali (sale di un acido debole).

Interazioni:

Ricorda, le reazioni seguenti hanno luogo durante la fusione.

Ossido anfotero con ossido fortemente basico:

ZnO (solido) + K 2 O (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 (metazincato di potassio, o semplicemente zincato di potassio)

Ossido anfotero con alcali:

ZnO (solido) + 2KOH (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Ossido anfotero con un sale di un acido debole e un metallo che forma alcali:

ZnO (solido) + K 2 CO 3 (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Idrossido anfotero con ossido fortemente basico:

Zn (OH) 2 (solido) + K 2 O (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Idrossido anfotero con alcali:

Zn (OH) 2 (solido) + 2KOH (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Idrossido anfotero con un sale di un acido debole e un metallo che forma alcali:

Zn (OH) 2 (solido) + K 2 CO 3 (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Sali di un acido debole e di un metallo che forma un composto anfotero con un ossido fortemente basico:

ZnCO 3 (solido) + K 2 O (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Sali di un acido debole e un metallo che forma un composto anfotero con un alcali:

ZnCO 3 (solido) + 2KOH (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Sali di un acido debole e un metallo che forma un composto anfotero con un sale di un acido debole e un metallo che forma un alcali:

ZnCO 3 (solido) + K 2 CO 3 (solido) (t, fusione) → K 2 ZnO 2 + 2CO 2

Di seguito sono riportate le informazioni sui sali degli idrossidi anfoteri, i più comuni nell'esame sono contrassegnati in rosso.

	Idrossido	Idrossido acido	residuo acido		Nome del sale
BeO	Sii (OH) 2	H 2 BeO 2	BeO 2 2-	K 2 BeO 2	Metaberillato (berillato)
ZnO	Zn(OH) 2	H 2 ZnO 2	ZnO 2 2-	K 2 ZnO 2	Metazincato (zincato)
Al 2 o 3	Al(OH) 3	Alone 2	AlO 2 —	CALO 2	Metaalluminato (alluminato)
Fe2O3	Fe(OH)3	HFeO 2	FeO 2 -	KFeO 2	Metaferrate (MA NON FERRATE)
	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 (stannato)
PbO2	Pb(OH)4	H2PbO3	PbO 3 2-	K2PbO3	MetablumbAT (plumbat)
Cr2O3	Cr(OH)3	HCrO 2	CrO2 -	KCrO 2	Metacromatico (MA NON CROMATO)

Interazione di composti anfoteri con soluzioni alcaline (qui solo alcali).

Nell'esame di stato unificato, questo è chiamato "la dissoluzione di idrossido di alluminio (zinco, berillio, ecc.) Alcali". Ciò è dovuto alla capacità dei metalli nella composizione degli idrossidi anfoteri in presenza di un eccesso di ioni idrossido (in un mezzo alcalino) di legare questi ioni a se stessi. Una particella è formata con un metallo (alluminio, berillio, ecc.) Al centro, che è circondato da ioni idrossido. Questa particella si carica negativamente (anione) a causa degli ioni idrossido, e questo ione sarà chiamato idrossialluminato, idrossizincato, idrossiberillato, ecc. Inoltre, il processo può procedere in diversi modi, il metallo può essere circondato da un diverso numero di ioni idrossido.

Considereremo due casi: quando il metallo è circondato quattro ioni idrossido, e quando è circondato sei ioni idrossido.

Scriviamo l'equazione ionica abbreviata di questi processi:

Al(OH) 3 + OH - → Al(OH) 4 -

Lo ione risultante è chiamato ione tetraidroxoalluminato. Viene aggiunto il prefisso "tetra" perché ci sono quattro ioni idrossido. Lo ione tetraidrossialluminato ha una carica -, poiché l'alluminio trasporta una carica 3+ e quattro ioni idrossido 4-, in totale risulta -.

Al (OH) 3 + 3OH - → Al (OH) 6 3-

Lo ione formato in questa reazione è chiamato ione esaidroxoalluminato. Il prefisso "hexo-" viene aggiunto perché ci sono sei ioni idrossido.

È necessario aggiungere un prefisso che indichi la quantità di ioni idrossido. Perché se scrivi semplicemente "idrossialluminato", non è chiaro quale ione intendi: Al (OH) 4 - o Al (OH) 6 3-.

Quando l'alcali reagisce con l'idrossido anfotero, si forma un sale in soluzione. Il cui catione è un catione alcalino e l'anione è uno ione complesso, la cui formazione abbiamo considerato in precedenza. L'anione è dentro parentesi quadre.

Al (OH) 3 + KOH → K (tetraidrossialluminato di potassio)

Al (OH) 3 + 3KOH → K 3 (esaidrossialluminato di potassio)

Quale sale esattamente (esa o tetra) scrivi come prodotto non ha importanza. Anche nelle risposte USE c'è scritto: "... K 3 (la formazione di K è accettabile". L'importante è non dimenticare di assicurarsi che tutti gli indici siano apposti correttamente. Tieni traccia degli addebiti e tieniti aggiornato ricorda che la loro somma dovrebbe essere uguale a zero.

Oltre agli idrossidi anfoteri, gli ossidi anfoteri reagiscono con gli alcali. Il prodotto sarà lo stesso. Solo se scrivi la reazione in questo modo:

Al 2 O 3 + NaOH → Na

Al 2 O 3 + NaOH → Na 3

Ma queste reazioni non pareggiano. È necessario aggiungere acqua sul lato sinistro, perché l'interazione avviene in soluzione, c'è abbastanza acqua lì e tutto si pareggia:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na

Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Oltre agli ossidi e agli idrossidi anfoteri, alcuni interagiscono in particolare con soluzioni alcaline. metalli attivi che formano composti anfoteri. Vale a dire, è: alluminio, zinco e berillio. Per pareggiare, anche la sinistra ha bisogno di acqua. E, inoltre, la principale differenza tra questi processi è il rilascio di idrogeno:

2Al + 2NaOH + 6H 2O → 2Na + 3H 2

2Al + 6NaOH + 6H 2O → 2Na 3 + 3H 2

La tabella seguente mostra i più comuni USA esempi proprietà dei composti anfoteri:

Sostanza anfotera		Nome del sale
Al2O3 Al(OH)3		Sodio tetraidrossialluminato	Al(OH) 3 + NaOH → Na Al 2 o 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
	Na 3	Sodio esaidrossialluminato	Al(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Al 2 o 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3 ore 2
Zn(OH) 2	K2	Sodio tetraidrossizincato	Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ZnO+2NaOH+H 2 O → Na 2 Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2
	K4	Sodio esaidrossizincato	Zn(OH) 2 + 4NaOH → Na 4 ZnO+4NaOH+H 2 O → Na 4 Zn + 4NaOH + 2H 2 O → Na 4 + H 2
Sii(OH)2	Li 2	Litio tetraidrossiberillato	Sii (OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → Li 2 Sii + 2LiOH + 2H 2 O → Li 2 + H 2
	Li 4	Litio esaidrossiberillato	Sii (OH) 2 + 4LiOH → Li 4 BeO + 4LiOH + H 2 O → Li 4 Sii + 4LiOH + 2H 2 O → Li 4 + H 2
Cr2O3 Cr(OH)3		Sodio tetraidrossicromato	Cr(OH) 3 + NaOH → Na Cr 2 o 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Sodio esaidrossicromato	Cr(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Cr 2 o 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
Fe2O3 Fe(OH)3		Sodio tetraidrossiferrato	Fe(OH) 3 + NaOH → Na Fe 2 o 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	N / a 3	Sodio esaidrossiferrato	Fe(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Fe 2 o 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

I sali ottenuti in queste interazioni reagiscono con gli acidi, formando altri due sali (sali di un dato acido e due metalli):

2Na 3 + 6 ore 2 COSÌ 4 → 3Na 2 COSÌ 4 + Al 2 (COSÌ 4 ) 3 + 12H 2 o

È tutto! Niente di complicato. La cosa principale è non confondere, ricordare cosa si forma durante la fusione, cosa è in soluzione. Molto spesso, si imbattono in attività su questo problema B parti.

Gli ossidi anfoteri (aventi proprietà doppie) sono nella maggior parte dei casi ossidi metallici che hanno una piccola elettronegatività. A seconda delle condizioni esterne, mostrano proprietà acide o di ossido. Si formano questi ossidi che di solito presentano i seguenti stati di ossidazione: ll, lll, lV.

Esempi di ossidi anfoteri: ossido di zinco (ZnO), ossido di cromo lll (Cr2O3), ossido di alluminio (Al2O3), ossido di stagno ll (SnO), ossido di stagno lV (SnO2), ossido di piombo ll (PbO), ossido di piombo lV (PbO2) ), ossido di titanio lV (TiO2), ossido di manganese lV (MnO2), ossido di ferro lll (Fe2O3), ossido di berillio (BeO).

Reazioni caratteristiche degli ossidi anfoteri:

1. Questi ossidi possono reagire con acidi forti. In questo caso si formano sali degli stessi acidi. Le reazioni di questo tipo sono una manifestazione delle proprietà del tipo principale. Ad esempio: ZnO (ossido di zinco) + H2SO4 (acido cloridrico) → ZnSO4 + H2O (acqua).

2. Quando interagiscono con alcali forti, si manifestano ossidi e idrossidi anfoteri Allo stesso tempo, la dualità delle proprietà (cioè l'anfotericità) si manifesta nella formazione di due sali.

Nella fusione, quando si reagisce con l'alcali, si forma un sale medio, ad esempio:
ZnO (ossido di zinco) + 2NaOH (idrossido di sodio) → Na2ZnO2 (sale medio comune) + H2O (acqua).
Al2O3 (ossido di alluminio) + 2NaOH (idrossido di sodio) = 2NaAlO2 + H2O (acqua).
2Al(OH)3 (idrossido di alluminio) + 3SO3 (ossido di zolfo) = Al2(SO4)3 (solfato di alluminio) + 3H2O (acqua).

In soluzione, gli ossidi anfoteri reagiscono con gli alcali per formare un sale complesso, ad esempio: Al2O3 (ossido di alluminio) + 2NaOH (idrossido di sodio) + 3H2O (acqua) + 2Na (Al (OH) 4) ( sale complesso sodio tetraidrossialluminato).

3. Ogni metallo di qualsiasi ossido anfotero ha il proprio numero di coordinazione. Ad esempio: per lo zinco (Zn) - 4, per l'alluminio (Al) - 4 o 6, per il cromo (Cr) - 4 (raramente) o 6.

4. L'ossido anfotero non reagisce con l'acqua e non si dissolve in essa.

Quali reazioni provano la natura anfotera di un metallo?

Relativamente parlando, un elemento anfotero può mostrare le proprietà sia dei metalli che dei non metalli. Una caratteristica simile è presente negli elementi dei gruppi A: Be (berillio), Ga (gallio), Ge (germanio), Sn (stagno), Pb, Sb (antimonio), Bi (bismuto) e alcuni altri, come così come molti elementi B -gruppi sono Cr (cromo), Mn (manganese), Fe (ferro), Zn (zinco), Cd (cadmio) e altri.

Dimostriamo quanto segue reazioni chimiche anfotericità dell'elemento chimico zinco (Zn):

1. Zn(OH)2 + N2O5 (pentossido di diazoto) = Zn(NO3)2 (nitrato di zinco) + H2O (acqua).
ZnO (ossido di zinco) + 2HNO3 = Zn(NO3)2 (nitrato di zinco) + H2O (acqua).

b) Zn(OH)2 (idrossido di zinco) + Na2O (ossido di sodio) = Na2ZnO2 (diossozincato di sodio) + H2O (acqua).
ZnO (ossido di zinco) + 2NaOH (idrossido di sodio) = Na2ZnO2 (diossozincato di sodio) + H2O (acqua).

Nel caso in cui un elemento con proprietà doppie nel composto abbia i seguenti stati di ossidazione, le sue proprietà doppie (anfotere) sono più evidenti nella fase intermedia dell'ossidazione.

Un esempio è il cromo (Cr). Questo elemento ha i seguenti stati di ossidazione: 3+, 2+, 6+. Nel caso di +3, le proprietà basiche e acide sono espresse approssimativamente nella stessa misura, mentre in Cr +2 predominano le proprietà basiche e in Cr +6 quelle acide. Ecco le reazioni che confermano questa affermazione:

Cr+2 → CrO (ossido di cromo +2), Cr(OH)2 → CrSO4;
Cr + 3 → Cr2O3 (ossido di cromo +3), Cr (OH) 3 (idrossido di cromo) → KCrO2 o solfato di cromo Cr2 (SO4) 3;
Cr+6 → CrO3 (ossido di cromo +6), H2CrO4 → K2CrO4.

Nella maggior parte dei casi, nella forma meta esistono ossidi anfoteri di elementi chimici con uno stato di ossidazione di +3. A titolo di esempio si possono citare: metaidrossido di alluminio (formula chimica AlO (OH) e metaidrossido di ferro (formula chimica FeO (OH)).

Come si ottengono gli ossidi anfoteri?

1. Il metodo più conveniente per ottenerli è precipitare da una soluzione acquosa usando idrato di ammoniaca, cioè una base debole. Per esempio:
Al (NO3) 3 (nitrato di alluminio) + 3 (H2OxNH3) (idrato acquoso) \u003d Al (OH) 3 (ossido anfotero) + 3NH4NO3 (la reazione viene eseguita a venti gradi di calore).
Al(NO3)3 (nitrato di alluminio) + 3(H2OxNH3) ( soluzione acquosa idrato di ammoniaca) \u003d AlO (OH) (ossido anfotero) + 3NH4NO3 + H2O (la reazione viene eseguita a 80 ° C)

In questo caso, in una reazione di scambio di questo tipo, in caso di eccesso di alcali, non precipiterà. Ciò è dovuto al fatto che l'alluminio diventa un anione a causa delle sue duplice proprietà: Al (OH) 3 (idrossido di alluminio) + OH- (alcali in eccesso) = - (anione idrossido di alluminio).

Esempi di reazioni di questo tipo:
Al (NO3) 3 (nitrato di alluminio) + 4NaOH (eccesso di idrossido di sodio) = 3NaNO3 + Na (Al (OH) 4).
ZnSO4 (solfato di zinco) + 4NaOH (eccesso di idrossido di sodio) = Na2SO4 + Na2 (Zn (OH) 4).

I sali che si formano in questo caso appartengono a Includono i seguenti anioni complessi: (Al (OH) 4) - e anche (Zn (OH) 4) 2 -. Ecco come vengono chiamati questi sali: Na (Al (OH) 4) - tetraidrossialluminato di sodio, Na2 (Zn (OH) 4) - tetraidrossizincato di sodio. I prodotti dell'interazione di ossidi di alluminio o zinco con alcali solidi sono chiamati in modo diverso: NaAlO2 - diossoalluminato di sodio e Na2ZnO2 - diossozincato di sodio.