Металлы образующие амфотерные оксиды список

  • Особенности строения атомов амфотерных металлов;
  • Физические и химические свойства;
  • И нашим, и вашим: обсудим амфотерность цинка и алюминия. 

Кто-то любит соленое, кто-то любит сладкое, а кто-то — и то, и другое. То же самое происходит и с амфотерными металлами. 

Характеристика амфотерных металлов

Под амфотерностью понимают способность соединений проявлять одновременно и кислотные, и основные свойства в зависимости от условий и природы реагентов, участвующих в реакции.

Список амфотерных металлов включает в себя множество наименований. Из них мы рассмотрим цинк и алюминий.

Металлы образующие амфотерные оксиды список

Характеристики элементов-металлов

Алюминий — элемент IIIA группы третьего периода. Его электронная конфигурация [Ne]3s23p1

Металлы образующие амфотерные оксиды список

В возбужденном состоянии электронная пара на 3s-орбитали распаривается. В результате образуются три неспаренных электрона, которые способны образовывать химические связи. Поэтому у алюминия постоянная степень окисления +3.

Цинк — расположен во IIВ группе в четвертом периоде. Цинк относится к d-элементам, при этом атом цинка имеет полностью заполненные 3d– и 4s– электронные подуровни. 

Его электронная конфигурация в основном состоянии [Ar]3d104s2. В соединениях цинк проявляет постоянную степень окисления +2

Металлы образующие амфотерные оксиды список

Физические свойства

Металлы образующие амфотерные оксиды список

Алюминий — лёгкий серебристо-белый металл, покрывающийся на воздухе оксидной плёнкой из-за взаимодействия с кислородом (на фото расположен слева). Из алюминия часто делают тысячи вещей, которые окружают нас в быту: от фольги на баночке йогурта до стильного корпуса смартфона.

Цинк — голубовато-белый металл (на фото расположен справа). 

Способы получения

Металлы образующие амфотерные оксиды список

Химические свойства

По химическим свойствам они являются типичными восстановителями, а значит, способны реагировать с окислителями. Как и другие металлы, они будут взаимодействовать со своими противоположностями — неметаллами. Также они будут вступать в реакции вытеснения с водой, кислотами-неокислителями, щелочами и солями менее активных металлов. 

Как типичные металлы, алюминий и цинк способны вступать в реакции с неметаллами и образовывать различные бинарные соединения.  

Металлы образующие амфотерные оксиды список Металлы образующие амфотерные оксиды список

Ввиду низких значений электроотрицательности алюминий и цинк, как и другие металлы, являются отличными восстановителями. Настолько сильными, что они даже способны восстанавливать некоторые металлы и неметаллы из их оксидов. Этот процесс называется металлотермией

Активные металлы (стоящие до алюминия в ряду активности) не получают путём восстановления из оксидов. 

Алюминий является очень активным металлом, который, помимо этого, ещё и является одним из наиболее распространённых в земной коре. 

Его очень часто используют в металлургии для получения других металлов из их оксидов. Этот процесс называется алюмотермией

Так как алюминий и цинк — металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, то они способны вытеснять водород из воды. 

Металлы образующие амфотерные оксиды список Металлы образующие амфотерные оксиды список

Алюминий, подобно другим активным металлам, при взаимодействии с водой образует гидроксид и водород

Цинк является уже менее активным металлом, поэтому нуждается в создании более жёстких условий для реакции с водой. Он взаимодействует только с перегретым водяным паром и в таких жёстких условиях вытесняет из воды ОБА атома водорода, превращаясь в оксид

Алюминий и цинк также способны вытеснять водород не только из воды, но и из кислот-неокислителей

Металлы образующие амфотерные оксиды список

С кислотами-окислителями протекают более сложные ОВР, при этом помним, что в холодных концентрированных растворах кислот-окислителей алюминий пассивируется из-за наличия оксидной плёнки на его поверхности. 

Амфотерные металлы реагируют со щелочами, причем продукты зависят от определенных условий: 

Как и другие металлы, алюминий и цинк способны вытеснять менее активные металлы из их солей. 

Оксиды алюминия и цинка

Оксиды алюминия и цинка по физическим свойствам представляют собой бесцветные порошки, нерастворимые в воде. 

По химическим свойствам это типичные амфотерные оксиды, которые способны вступать в основно-кислотные взаимодействия как с основным, так и с кислотным. Как и другие оксиды, они могут вступать в ОВР с сильными восстановителями с восстановлением из них металла.

Оксидам алюминия и цинка соответствуют нерастворимые гидроксиды Al(OH)3 и Zn(OH)2, поэтому и сами оксиды с водой не взаимодействуют.

  1. Амфотерные свойства оксидов

Как типичные амфотерные оксиды, оксиды алюминия и цинка будут реагировать как с веществами, проявляющими основные свойства (основаниями, основными оксидами), так и с веществами, проявляющими кислотные свойства (кислотами, кислотными оксидами):  

  1. ОВР с сильными восстановителями

Как и другие оксиды, оксид цинка может вступать в ОВР с сильными восстановителями (C, CO, H2, Al, Mg, Ca и т. д.) с восстановлением из них металла. 

Гидроксиды алюминия и цинка

По физическим свойствам гидроксиды алюминия и цинка представляют собой белые порошкообразные вещества, нерастворимые в воде. Все их химические свойства обусловлены тем, что они являются амфотерными гидроксидами: они способны вступать в реакции как с основным, так и с кислотным. 

Помимо этого, как и для других нерастворимых гидроксидов, для гидроксидов алюминия и цинка характерны реакции термического разложения.

  1. Гидроксиды алюминия и цинка как амфотерные гидроксиды
  1. Термическое разложение гидроксидов 

Подобно другим нерастворимым гидроксидам, нерастворимые Al(OH)3 и Zn(OH)2 способны разлагаться при нагревании на соответствующий оксид и воду.

Важнейшие химические свойства солей

  1. Реакции с растворами щелочей

Соли алюминия и цинка реагируют с растворами щелочей.

  1. Разрушение комплексных солей и их аналогов кислотами 

Если сильная кислота находится в недостатке, её хватает только для самого сильного металла (щелочного или щелочно-земельного). В результате образуется соль и амфотерный гидроксид, возможно также образование воды. 

Если сильная кислота находится в избытке, её хватает на оба металла: образуются две соли и вода. 

Со слабыми кислотами (угольной CO2(р-р), сернистой SO2(р-р), сероводородной H2S) ситуация немного сложнее:

  • Если слабая кислота находится в недостатке, её также хватает только для самого сильного металла (щелочного или щелочно-земельного). 

— Если слабая кислота находится в избытке, в продуктах образуется кислая соль (из-за избытка кислотного) и амфотерный гидроксид.Со слабой кислотой он не взаимодействует, так как сам слабый. 

При нагревании комплексной соли будет происходить выпаривание из неё воды. В анионе там, где нет воды (например, в расплаве), образуются средние соли с амфотерными металлами. 

Самые “страшные” реакции с участием комплексных солей — их реакции с солями. Чтобы их написать, можно для себя представить комплексную соль как совокупность щёлочи и амфотерного гидроксида. 

Фактчек

  • Алюминий и цинк относятся к амфотерным металлам, то есть таким, которые могут реагировать и с кислотами, и со щелочами в зависимости от природы реагирующих веществ.
  • Алюминий относится к p-элементам, его постоянная степень окисления +3; цинк относится к d-элементам, его постоянная степень окисления +2.
  • Алюминий и цинк реагируют с рядом веществ: неметаллами, водой, кислотами, щелочами, солями.
  • Оксиды и гидроксиды алюминия и цинка также обладают амфотерными свойствами ,что определяет их химическое поведение в различных реакциях.
  • Алюминий и цинк способны образовывать особый тип солей, называемый комплексными

Проверь себя 

Задание 1.Какими свойствами обладают алюминий, цинк и их оксиды и гидроксиды? 

  1. Основными свойствами;
  2. Кислотными свойствами;
  3. Амфотерными свойствами;
  4. Нейтральными свойствами.

Задание 2.Цинк реагирует с водой с образованием: 

  1. Оксида цинка и водорода;
  2. Гидроксид цинка и водорода; 
  3. Цинката и водорода;
  4. Гидрида цинка и кислорода.

Задание 3.Что можно наблюдать при приливании раствора гидроксида натрия к раствору хлорида алюминия? 

  1. Выделение газа; 
  2. Выпадение осадка; 
  3. Видимых изменений не наблюдается;
  4. Выпадение осадка, а затем его растворение. 

Задание 4.Что образуется в реакции оксида цинка и сернистого газа? 

  1. Сульфат цинка;
  2. Сульфит цинка;
  3. Сульфид цинка и кислород;
  4. Реакция не идет.
Читайте также:  Реакция металлов с разными веществами

Задание 5.Какая соль образуется при взаимодействии тетрагидроксоалюмината натрия и избытка сероводорода? 

  1. Средняя соль;
  2. Комплексная соль; 
  3. Кислая соль; 
  4. Основная соль.

ОТВЕТЫ: 1. — 3; 2. — 1; 3. — 4; 4. — 4; 5. — 3

Получение и сферы применения амфотерных металлов

Амфотерные металлы — группа простых элементов, которые похожи с материалами из металлической группы. Сходства проявляются в свойствах, характеристиках. Сами по себе компоненты из металлической группы не проявляют подобных свойств, но их соединения часто становятся амфотерными.

Металлы образующие амфотерные оксиды списокАмфотерные металлы

Какие элементы относятся к амфотерным?

Амфотерными называют — соединения, которые проявляют химическую двойственность. Они делятся на 3 группы:

  1. Оксиды — Cu2O, Cr2O, PbO2, PbO, SnO
  2. Гидроксиды — Al(OH)3, Fe(OH)3, Zn(OH)2.

К третьей группе относятся металлы — алюминий, медь, железо, цинк, бериллий, свинец и т. д. Они занимают значительную часть в периодической таблице Менделеева и находятся под порядковыми номерами — 22–32, 40–51. Другие идут по отдельности.

Представители металлов:

  1. Железо. Относится к группе амфотерных. Представляет собой простое вещество. Характерные свойства — серебристо-белый цвет, ковкость, универсальность. Если поместить железо в чистый кислород, оно полностью перегорит, а если сделать его мелкодисперсным, может произойти самовозгорание на открытом воздухе. Оксид железа образуется при его горении в среде, насыщенной чистым кислородом. Он представляет собой окалину.
  2. Алюминий. На открытом воздухе покрывается прочной оксидной пленкой, которая защищает его от образования ржавчины. Если раздробить его до мелких частиц, начинает взаимодействовать с кислородом. При контакте с кислородом выделяется большое количество тепла. Если нагреть алюминий до 200°C, он начинает взаимодействовать серой. В результате такой реакции образуется сульфид алюминия.

Амфотерные металлы — простые элементы, которые являются аналогами группы веществ металлического типа. Сходства можно увидеть в химических, физических свойствах.

Металлы образующие амфотерные оксиды список

Получение

Для получения амфотерных металлов, ученые применяют тот же процесс, что при выделении нерастворимых в воде оснований. Перед проведением работ нужно получить больше информации о взаимодействии амфотерных соединений с щелочами, поскольку с помощью щелочного раствора будет выделяться металл.

Примеры:

  1. Для получения гидроксида цинка нужно смешать раствор сульфата цинка с гидроксидом натрия.
  2. Для получения гидроксида алюминия нужно смешать раствор сульфата алюминия с раствором гидроксида калия.
  3. Для получения трехвалентных гидроксидов хрома, алюминия нужно смешать раствор карбоната с раствором на основе солей этих металлов.

Амфотерные оксиды | это… Что такое Амфотерные оксиды?

  • Оксиды металлов — это соединения металлов с кислородом. Многие из них могут соединяться с одной или несколькими молекулами воды с образованием гидроксидов. Большинство оксидов являются основными, так как их гидроксиды ведут себя как основания. Однако некоторые… …   Официальная терминология
  • ОКСИДЫ — ОКСИДЫ, неорганические соединения, в которых КИСЛОРОД связан с другим элементом. Оксиды часто образуются при горении элемента на воздухе или в присутствии кислорода. Так, магний (Mg) при горении образует оксид магния (MgO). Оксиды бывают… …   Научно-технический энциклопедический словарь
  • Оксиды — Оксид (окисел, окись)  бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом. Химический элемент кислород по электроотрицательности второй… …   Википедия
  • Амфотерные гидроксиды — Амфотерные гидроксиды  неорганические соединения, гидроксиды амфотерных элементов, в зависимости от условий проявляющие свойства кислотных или основных гидроксидов. Содержание 1 Общие свойства 2 Получение …   Википедия
  • оксиды — Соединение химического элемента с кислородом. По химическим свойствам все оксиды делятся на солеобразующие (наприме, Na2О, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7) и несолеобразующие (например, СО, N2O, NO, H2O). Солеобразующие оксиды подразделяют на… …   Справочник технического переводчика
  • ОКСИДЫ — хим. соединения элементов с кислородом (устаревшее название окислы); один из важнейших классов хим. веществ. О. образуются чаще всего при непосредственном окислении простых и сложных веществ. Напр. при окислении углеводородов образуются О.… …   Большая политехническая энциклопедия
  • ОКСИДЫ — соединения элементов с кислородом. В О. степень окисления атома кислорода Ч2. К О. относятся все соед. элементов с кислородом, кроме содержащих атомы О, соединенные друг с другом (пероксиды, надпероксиды, озо ниды), и соед. фтора с кислородом… …   Химическая энциклопедия
  • ОКСИДЫ — окиси, окислы, соединения хим. элементов с кислородом. По хим. св вам все О. делятся на солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие О. подразделяются на основные, кислотные и амфотерные (продукты их взаимодействия с водой являются… …   Большой энциклопедический политехнический словарь
  • Основные оксиды — Основные оксиды  оксиды 1, 2 и некоторых 3 валентных металлов. К ним относятся: оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li  Fr оксиды металлов главной подгруппы второй группы (щелочноземельные металлы)… …   Википедия
  • Несолеобразующие оксиды — Несолеобразующие оксиды  оксиды, не проявляющие ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств и не образующие соли. Раньше такие оксиды называли индифферентными или безразличными, но это неверно, так как по своей химической природе данные …   Википедия

Таблица оксидов

Оксиды:  основные оксиды, кислотные оксиды, амфотерные оксиды:

Оксид (именуемые также окисел, окись) – это бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом.

Химический элемент кислород по электроотрицательности находится на втором месте после фтора, поэтому к оксидам относятся почти все соединения химических элементов с кислородом. Исключение составляет, например, дифторид кислорода OF2.

В зависимости от химических свойств различают:

—  солеобразующие оксиды:

  • основные оксиды. К ним относятся оксиды металлов, степень окисления которых +1, + 2;
  • кислотные оксиды.  К ним относятся оксиды металлов со степенью окисления +5, + 6, + 7, и оксиды неметаллов;
  • амфотерные оксиды. К ним относятся оксиды металлов со степенью окисления +3, +4, и оксиды-исключения: ZnO, BeO, SnO, PbO;

—  несолеобразующие оксиды: оксид углерода (II) СО, оксид азота (I) N2O, оксид азота (II) NO, оксид кремния (II) SiO и оксид серы (II) SO.

В зависимости от количества атомов элементов в оксиде, кроме кислорода различают:

— простые, включающие в молекулу атомы одного элемента, кроме кислорода, и находящихся в в одной степени окисления. Например, оксид лития Li2O.

—  сложные оксиды, включающие в молекулу атомы двух и более элементов, кроме кислорода. Например, оксид лития-кобальта (III) Li2O·Co2O3;

— двойные оксиды, в которые атомы одного и того же элемента входят в двух или более степенях окисления. Например, оксид марганца (II, IV) Mn5O8. Во многих случаях такие оксиды могут рассматриваться как соли кислородсодержащих кислот.

Таблица оксидов (1 часть):

Атомный номер Химический элемент Символ Оксиды
1 Водород H H2O (вода)
2 Гелий He нет
3 Литий Li Li2O (оксид лития)
4 Бериллий Be BeO (оксид бериллия)
5 Бор B B2O3 (оксид бора​ (III)​)
6 Углерод C CO (оксид углерода (II), монооксид углерода, угарный газ),

  • CO2 (оксид углерода ​(IV)​, диоксид углерода, углекислый газ),
  • C3O2 (диоксид триуглерода),
  • (C3O2)n  (политрикарбодиоксид),
  • C5O2 (1,2,3,4-пентатетраен-1,5-дион),
  • C6O6 (диангидрид этилентетракарбоновой кислоты)
  • C12O9 (меллитовый ангидрид),
  • C12O12 (гексагидроксибензол трисоксалат),
  • и др.
7 Азот N N2O (оксид азота (I), закись азота, оксонитрид азота, веселящий газ),

  1. NO (оксид азота (II), мон(о)оксид азота, окись азота, нитрозил-радикал),
  2. N2O3 (оксид азота (III), азотистый ангидрид, сесквиоксид азота),
  3. NO2 (диоксид азота, оксид азота (IV), двуокись азота),
  4. N2O5 (оксид азота (V), пентаоксид азота, пентаоксид диазота, нитрат нитрила, нитрат нитрония, азотный ангидрид),
  5. N2O4 (димер диоксида азота, тетраоксид диазота, азотный тетраоксид),
  6. и др.
8 Кислород O  —
9 Фтор F нет
10 Неон Ne нет
11 Натрий Na Na2O (оксид натрия)
12 Магний Mg MgO (оксид магния)
13 Алюминий Al Al2O3 (оксид алюминия)
14 Кремний Si SiO (оксид кремния (II), монооксид кремния),
SiO2 (оксид кремния ​(IV)​, диоксид кремния, кремнезём)
15 Фосфор P P4O (монооксид тетрафосфора),

  • P4O2 (диоксид тетрафосфора),
  • P2O3 или P4O6 (оксид фосфора ​(III), фосфористый ангидрид, гексаоксид тетрафосфора),
  • P4O8 (оксид фосфора ​(IV), октаоксид тетрафосфора),
  • P2O5 или P4O10 (оксид фосфора​ (V)​, пентаоксид фосфора, фосфористый ангидрид, гексаоксид тетрафосфора)
16 Сера S SO (оксид серы (II), монооксид серы, моноокись серы),
SO2 (оксид серы​ (IV), диоксид серы, двуокись серы, сернистый газ, сернистый ангидрид​),
SO3 (оксид серы ​(VI), трёхокись серы, серный газ, ангидрид серной кислоты)
17 Хлор Cl Cl2O (оксид хлора (I), гемиоксид хлора, ангидрид хлорноватистой кислоты),

  1. ClO2 (диоксид хлора, оксид хлора (IV), двуокись хлора),
  2. ClOClO3 (перхлорат хлора ),
  3. Cl2O6 (дихлоргексаоксид, оксид хлора (V, VII), перхлорат хлорила),
  4. Cl2O7 (оксид хлора (VII), дихлорогептаоксид, хлорный ангидрид),
  5. и др.
18 Аргон Ar нет
19 Калий K K2O (оксид калия)
20 Кальций Ca CaO (оксид кальция, окись кальция, негашёная известь, в просторечии — кирабит, кипелка)
21 Скандий Sc Sc2O3 (оксид скандия, сесквиоксид скандия)
22 Титан Ti TiO  (оксид титана​ (II)),
Ti2O3 (оксид титана​(III)​, трёхокись титана),
TiO2 (оксид титана (IV), диоксид титана, двуокись титана, титановые белила)
23 Ванадий V VO (оксид ванадия ​(II), окись ванадия),

  • V2O3 (оксид ванадия (III), трехокись ванадия),
  • VO2 (оксид ванадия (IV), диоксид ванадия, двуокись ванадия),
  • V2O5 (оксид ванадия (V), пентаоксид диванадия)
24 Хром Cr CrO (оксид хрома (II), закись хрома),

  1. Cr2O3 (оксид хрoма (III), сесквиоксид хрома, хромовая зелень, эсколаит),
  2. CrO2 (оксид хрома​ (IV)​, диоксид хрома, двуокись хрома),
  3. CrO3 (оксид хрома (VI), триоксид хрома, трёхокись хрома, хромовый ангидрид)
25 Марганец Mn MnO (оксид марганца ​(II), окись марганца, монооксид марганца),

  • Mn3O4 (оксид марганца ​(II,III)​, окисел марганца),
  • Mn5O8 (оксид марганца​ (II,IV)​, окисел марганца),
  • Mn2O3 (оксид марганца​ (III), окисел марганца),
  • MnO2 (оксид марганца (IV), диоксид марганца),
  • MnO3 (оксид марганца (VI), окисел марганца),
  • Mn2O7 (оксид марганца (VII))
26 Железо Fe FeO (оксид железа (II), закись железа),

  1. Fe2O3 (оксид железа (III), окись железа, колькотар, крокус, железный сурик, гематит),
  2. Fe3O4 (оксид железа​ (II,III), закись-окись железа, железная окалина, магнетит, магнитный железняк),
  3. и др.
27 Кобальт Co CoO (оксид кобальта ​(II)​, окись кобальта),

  • Co3O4 (оксид кобальта (II,III), окись кобальта​),
  • Co2O3 (оксид кобальта (III), окись кобальта​),
  • CoO2•H2O (оксид кобальта ​(IV)​, гидрат оксида кобальта)
28 Никель Ni NiO (оксид никеля​ (II), окись никеля, бунзенит),
Ni2O3 (оксид никеля​ (III), окисел никеля; сесквиоксид никеля)
29 Медь Cu Cu2O (оксид меди (I), гемиоксид меди, оксид димеди, закись меди, куприт),
CuO (оксид меди​ (II), окись меди),
Cu2O3  (оксид меди​ (III), триоксид димеди​)
30 Цинк Zn ZnO  (оксид цинка, окись цинка)
31 Галлий Ga Ga2O (оксид галлия​ (I), ​закись галлия, гемиоксид галлия),
Ga2O3 (оксид галлия (III))
32 Германий Ge GeO (оксид германия (II), окись германия),
GeO2 (оксид германия (IV), диоксид германия, двуокись германия)
33 Мышьяк As As2O3 (оксид мышьяка (III), триоксид мышьяка),
As2O5 (оксид мышьяка (V), пентоксид мышьяка)
34 Селен Se SeO2 (оксид селена (IV), диоксид селена, двуокись селена, доунеит, селенолит),
SeO3 (оксид селена ​(VI), триоксид селена, селеновый ангидрид)
35 Бром Br Br2O (оксид брома, ​ оксид брома (I), окись брома, ангидрид бромноватистой кислоты​)
Читайте также:  Co2 это металл или неметалл

Таблица оксидов (2 часть):

36 Криптон Kr нет
37 Рубидий Rb Rb2O (оксид рубидия, окись рубидия)
38 Стронций Sr SrO (оксид стронция, окись стронция)
39 Иттрий Y Y2O3 (оксид иттрия, сесквиоксид иттрия)
40 Цирконий Zr ZrO2 (оксид циркония (IV), оксид циркония, диоксид циркония)
41 Ниобий Nb NbO (оксид ниобия ​(II), окись ниобия​),

  1. Nb2O3 (оксид ниобия​ (III), окись ниобия​),
  2. NbO2 (оксид ниобия​ (IV), окись ниобия),
  3. Nb2O5 (оксид ниобия​ (V), окись ниобия)
42 Молибден Mo Mo2O3 (оксид молибдена​ (III), окись молибдена),

  • MoO2 (оксид молибдена​ (IV), окись молибдена),
  • Mo2O5 (оксид молибдена​ (V), окись молибдена),
  • MoO3 (оксид молибдена ​(VI)​, триоксид молибдена, триоксомолибден, молибдит)
43 Технеций Tc TcO2 (оксид технеция ​(IV), окись технеция (IV)),
Tc2O7 (оксид технеция ​(VII), окись технеция (VII))
44 Рутений Ru Ru2O3 (оксид рутения​ (III), окись рутения (III), сесквиоксид рутения),
RuO2 (оксид рутения​(IV)​, окись рутения (IV)),
RuO4 (оксид рутения​(VIII)​, тетраоксид рутения)
45 Родий Rh RhO (оксид родия ​(II)​, окисел родия),
Rh2O3 (оксид родия ​(III)​, сесквиоксид родия),
RhO2 (оксид родия​ (IV), окисел родия)
46 Палладий Pd PdO (оксид палладия ​(II)​, окись палладия),
Pd2O3•n H2O (оксид палладия ​(III)​, окисел палладия),
PdO2 (оксид палладия ​(IV), окисел палладия​)
47 Серебро Ag Ag2O (оксид серебра ​(I)​),
Ag+1Ag+3O2 или Ag2O2 (оксид серебра ​(I,III)​, оксид серебра (III)-серебра (I), монооксид серебра, диоксид дисеребра)
48 Кадмий Cd Cd2O (оксид кадмия ​(I)​),
CdO (оксид кадмия ​(II)​)
49 Индий In In2O (оксид индия ​(I)​, окись индия (I), гемиоксид индия, закись индия),
InO (оксид индия ​(II)​, окись индия (II)),
In2O3 (оксид индия ​(III))
50 Олово Sn SnO (оксид олова ​(I), монооксид олова, олово окись (II), олово закись, олово одноокись​),
SnO2 (оксид олова ​(IV), окись олова, двуокись олова, диоксид олова, касситерит),
Sn3O4
51 Сурьма Sb Sb2O3 (оксид сурьмы ​(III)​, сесквиоксид сурьмы, сурьмянистый ангидрид),
Sb2O5 (оксид сурьмы ​(V)​, пятиокись сурьмы, сурмяный ангидрид),
Sb2O4 или SbIIISbVO4 (тетраоксид сурьмы, диоксид сурьмы)
52 Теллур Te TeO2 (оксид теллура (IV), диоксид теллура, теллурит, двуокись теллура, ангидрид теллуристой кислоты),

  1. TeO3 (оксид теллура (VI)​, триоксид теллура, трёхокись теллура, ангидрид теллуровой кислоты),
  2. Te2O5,
  3. Te4O9
53 Йод I I+12O (монооксид дийода),

  • I+2O (монооксид йода),
  • I+4O2 (диоксид йода),
  • I+3, +52O4 или I+3O(I+5O3) или (I+3, +5O2)2 (тетраоксид дийода, иодноватокислый йод),
  • I+52O5 или O(IO2)2 (оксид йода ​(V), пентаоксид дийода, иодноватый ангидрид​),
  • I+3, +54O9 или I+3(I+5O3)3 или I+3(OI+5O2)3 (иодат йода​ (III), иодноватокислый йод, нонаоксид тетрайода​)
54 Ксенон Xe
55 Цезий Cs
56 Барий Ba
57 Лантан La
58 Церий Ce
59 Празеодим Pr
60 Неодим Nd
61 Прометий Pm
62 Самарий Sm
63 Европий Eu
64 Гадолиний Gd
65 Тербий Tb
66 Диспрозий Dy
67 Гольмий Ho
68 Эрбий Er
69 Тулий Tm
70 Иттербий Yb

Таблица оксидов (3 часть):

Урок 8: Амфотерные элементы

  • План урока:
  • Основное понятие амфотерности
  • Расположение амфотерных элементов в таблице Менделеева
  • Представители амфотерных элементов
  • Свойства металлов Al и Zn как простых веществ
  • Получение алюминия и цинка
  • Химические свойства алюминия и цинка
  • Оксиды цинка и алюминия
  • Применение алюминия и цинка
  • Сплавы алюминия и цинка

Основное понятие амфотерности

Что такое металлы и неметаллы – понять нетрудно. Металлы обладают восстановительными свойствами и в химической реакции отдают электроны. При этом, гидроксиды металлов – это основания. Неметаллы, напротив, являются окислителями и забирают электроны. Гидроксиды неметаллов – это кислоты.

Источник

Амфотерные соединения могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства в зависимости от реакционной среды. Гидроксиды таких атомов могут выступать в качестве кислот или оснований.

Расположение амфотерных элементов в таблице Менделеева

В таблице Менделеева положение того или иного атома сообщает значительную часть информации о строении атома этого элемента и его химических свойствах.

Читайте также:  Как растворить клей момент с металла

Периодической эта система называется, потому что в разных периодах (горизонтальные строчки) и группах (вертикальные столбцы) повторяется определенное качество элементов.

Так, вся первая группа является щелочными металлами, а седьмая – галогенами (неметаллами), восьмая – инертными газами. Но, это характерно только для главной подгруппы. В побочной группе располагаются амфотерные элементы.

Строение атома амфотерных элементов

Особенность химических свойств амфотерных элементов связана со строением их атомов. У них происходит предзаполнение s-подуровня, из-за этого, незаполненным оказывается всегда d-подуровень. Все представители побочных подгрупп являются p- или d-элементами. В различных условиях может происходить перескок электронов с подуровней и увеличение неспаренных электронов.

Таблица. Строение атомов некоторых амфотерных элементов

Для некоторых из них характерен проскок электрона. Это состояние, при котором электрон с последнего уровня перескакивает на следующий. По этой причине оказывается неспаренным s-электрон.

Представители амфотерных элементов

Все элементы побочных групп являются амфотерными и проявляют сходные химические свойства. Наиболее распространены в природе три элемента: Al, Zn и Cr.

Цинк как амфотерный элемент

Цинк — это относительно мягкий светло-серый металл. Является одним из самых распространенных амфотерных элементов. В природе цинк встречается в составе 66 минералов, наиболее распространенные представлены в таблице.

Таблица. Минералы, в состав которых входит Zn

Цинк является d-элементом.

1s22s22p63s23p63d104s2

Химические свойства цинка обусловлены наличием незаполненной p-обитали. С s-подуровня происходит перескок электрона, за счет чего появляется два неспаренных электрона: Zn* 1s22s22p63s23p63d104s14p1.

Алюминий как амфотерный элемент

Al является самым распространенных элементом не только среди металлов, но и во всей таблице Менделеева. Он занимает 3 место после кислорода (O2) и кремния (Si).

Это мягкое вещество серебристо-серого цвета с низкой температурой плавления. В природе встречается как в виде минералов, так и в виде самородков. Является примесью многих минералов.

Наиболее распространенные минералы, содержащие Al:

  • Авгит ((Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6)
  • Боксит (Al2O3xH2O)
  • Нефелин (Элиолит) ((NaK)AlSiO4)
  • Алунит (K2SO4Al2(SO4)3·4Al(OH)3)
  • Силлиманит ((Al2O3)(SiO2))
  • Корунд (Al2O3)

Последний минерал в зависимости от примесей имеет разный окрас. Применяется в ювелирном деле и считается полудрагоценным камнем.

Его атом содержит 13 электронов, распределенных по 3 электронным уровням: 1s22s22p63s23p1. Это р-элемент, у которого может происходить переход электрона с s-подуровня на свободную р-орбиталь. За счет этого, металл приобретает 3 неспаренных электрона: Al* 1s22s22p63s13p2

Свойства металлов Al и Zn как простых веществ

Цинк – довольно плотный металл. Сохраняет свои качества в небольшом диапазоне температур: при низких значениях (до -30) становится хрупким, при температурах выше 1000 С очень пластичен. Это используется в металлургии, прокатывая цинковые листы толщиной несколько миллиметров (цинковая фольга). Некоторые примеси резко повышают хрупкость металла, поэтому используется очищенный материал.

Al – сильно пластичный легкий металл с низкой температурой плавления. Обладает высокой ковкостью и электропроводностью.

На воздухе он покрывается оксидной пленкой поэтому практически не подвергается коррозии. Благодаря этому он используется при изготовлении проводов и корпусов машинной техники.

Получение алюминия и цинка

Основной способ получения металлов – выделение их из состава руды. Для этого используется наиболее богатая металлом горная порода. Алюминий получают из боксита. Этот процесс состоит из трех этапов:

  • Добыча горной породы;
  • Обогащение (увеличение концентрации метала за счет очистки от примесей);
  • Выделение чистого вещества путем электролиза.
  1. Получение цинка производится несколькими методами – электролитическим (так же как и Al) и пирометаллургический. Второй способ основан на восстановлении цинка из его оксида углеродом или оксидом углерода II (угарным газом):
  2. ZnO + C ⇄ Zn + CO
  3. ZnO + CO ⇄ Zn + CO2
  4. Достоинство этого метода в том, что продукты первой реакции могут использоваться во второй, что снижает количество выбросов в атмосферу.

Химические свойства алюминия и цинка

Оба вещества способны реагировать как обычные металлы. Так же, есть ряд специфических реакций.

Взаимодействие с неметаллами

С неметаллами и оба вещества взаимодействуют с образованием бинарных соединений – солей. Как правило, скорость течения реакции и условия зависят от активности неметалла. Так, с кислородом реакция идет реакция образования оксида при нагревании с цинком:

  • 2Zn + O2 = 2ZnO
  • с алюминием в обычных условиях:
  • 4Al + 3O2 = 2Al2O3
  • Оксид алюминия покрывает изделие плотной пленкой (оксидная пленка) и доступ кислорода прекращается, поэтому, для полной реакции его нужно брать в порошке.
  • Zn не реагирует с Br, N2, Si, C, H2.
  • Al не вступает в реакцию только с H2.

Взаимодействие с металлами

С восстановителями оба металла образуют сплавы:

  • Алюминиды CuAl2, CrAl7, FeAl3
  • Латунь ZnCu

Это не является химической реакцией, так как не происходит передачи электронов или изменения химических свойств веществ.

Взаимодействие с кислотами и щелочами

  1. С кислотами и алюминий, и цинк взаимодействуют при обычных условиях с образованием солей:
  2. 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O;
  3. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2;
  4. Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2;
  5. Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

  6. Результат реакции со щелочами зависит от условий реакции: если реакция идет в растворе (в присутствии воды), то образуются комплексные соли:
  7. 2Al + 2NaOH + 10H2O = 2Na[Al(H2O)2(OH)4] + 3H2;
  8. Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2.

  9. В безводной среде (сплавление) образуются соли металлических кислот:
  10. Zn + 2KOH = K2ZnO2 + H2 (K2ZnO2 – цинкат калия);
  11. 2Al + 6KOH = 2KAlO2 + 2K2O + 3H2 (KAlO2 – алюминат калия).

Взаимодействие с водой

  • Алюминий активно взаимодействует с водой, если очистить оксидную пленку. Реакцию нужно проводить быстро, так как пленка образуется практически мгновенно:
  • 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2;
  • Zn реагирует с водой при очень высокой температуре (при накаливании до красного состояния):
  • Zn + H2O = ZnO + H2.

Оксиды цинка и алюминия

ZnO – оксид, широко используемый в химической промышленности. Он применяется для получения солей. В реакции со щелочами образуются комплексные соли, легко разрушаемые кислотами.

Al2O3 –глинозем. Имеет очень плотную кристаллическую решетку, из-за чего практически не реагирует при обычных условиях. При экстремально высоких температурах вступает в реакцию со щелочами:

 Al2O3 + 2KOH = 2KAlO2 + H2O

Может вступать в реакцию с кипящими кислотами с образованием комплексных солей.

Применение алюминия и цинка

Al как самый распространенный элемент широко используется в химической промышленности. Он способен вытеснять восстановители из соединений, поэтому применяется для получения металлов. Такой метод называется алюмотермия.

Благодаря оксидной пленке и низкой плотности используется в автомобиле-, самолето- и ракетостроении для снижения массы изделия. В строительстве алюминий применяется для изготовления каркасов высотных зданий.

Zn применяется для снижения коррозии металлических изделий –цинкование. Порошок этого металла используется для изготовления масляных красок с металлическим блеском. Также, оксид служит в качестве антисептика. Мази на основе цинкового порошка используются в лечении лишаев и других инфекционных поражений кожи.

Сплавы алюминия и цинка

В металлургии практически не применяются в чистом виде из-за высокой пластичности. Для того чтобы сохранить достоинства металлов, но убрать недостатки осуществляют сплавление с другими металлами.

Сплавы алюминия

Сплавы алюминия делятся на две группы:

  • Литейные (без сохранения пластичности);
  • Конструкционные (деформируемые).

Таблица. Характеристика основных сплавов алюминия

Сплавы цинка

Самый используемый сплав цинка – латунь (Cu — Zn). Он обладает хорошими сварными свойствами, поэтому применяется в изготовлении кухонной утвари и различных изделий интерьера.

Если к этому сплаву добавляют свинец, этот сплав называется мунц-металл. Оба сплава применяются при литье труб и каркасов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector