Επαμφοτερίζουσα χημική ένωση

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Στη χημεία, επαμφοτερίζουσα ουσία[1] είναι εκείνη που μπορεί να συμπεριφερθεί είτε ως οξύ είτε ως βάση.
Τα οξείδια και τα υδροξείδια πολλών μετάλλων (όπως ο ψευδάργυρος, ο κασσίτερος, ο μόλυβδος, το αργίλιο και το βηρύλιο) και των περισσότερων μεταλλοειδών έχουν επαμφοτερίζοντα χαρακτήρα. Ως επαμφοτερίζοντα σώματα χαρακτηρίζονται επίσης και οι αμφολύτες (όπως π.χ. τα αμινοξέα) αλλά και τα αμφιπρωτικά μόρια (αυτά δηλαδή που μπορούν να αυτοϊονιστούν, όπως π.χ., το νερό και η αμμωνία), που μπορούν δηλαδή να δράσουν είτε ως δότες είτε ως δέκτες πρωτονίων.

Σύμφωνα με την άποψη του Arrhenius για τα οξέα και τις βάσεις, τα επαμφοτερίζοντα σώματα σε υδατικό διάλυμα παρέχουν τόσο κατιόντα υδρογόνου (Η+) όσο και ανιόντα υδροξυλίου (ΟΗ-).

Σύμφωνα με τις απόψεις των Brønsted και Lowry, ως επαμφοτερίζουσες θεωρούνται οι ουσίες που συμπεριφέρονται τόσο σαν πρωτονιοδότες (οξέα) όσο και σαν πρωτονιοδέκτες (βάσεις) γιαυτό και λέγονται και αμφιπρωτικές. Κατά την άποψη του Lewis επαμφοτερίζοντα είναι τα σώματα που μπορούν να συμπεριφερθούν είτε ως ηλεκτρονιοδέκτες (οξέα) είτε σαν ηλεκτρονιοδότες (βάσεις).

Επαμφοτερίζοντα οξείδια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οξείδιο ψευδαργύρου
Οξείδιο μολύβδου

Τα πιό γνωστά επαμφοτερίζοντα οξείδια είναι : του αργιλίου (Al2O3), του ψευδαργύρου (ZnO), του μολύβδου (PbO), του κασσιτέρου (SnO) και του πυριτίου (SiO2). Όταν τα οξείδια αυτά αντιδρούν με το νερό σχηματίζουν επαμφοτερίζοντα υδροξείδια.

Συμπεριφέρονται:

  • Ως βάσεις σε όξινο περιβάλλον εξουδετερώνοντας το οξύ π.χ.

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

SiO2 + 4HF → SiF4 + H2O

  • Ως οξέα σε βασικό περιβάλλον εξουδετερώνοντας τη βάση π.χ.

Al2O3 + 2KOH → 2KAlO2 + H2O (KAlO2 = μετα-αργιλικό κάλιο)[2]

ZnO + 2KOH → K2ZnO2 + H2O

PbO + Ca(OH)2 → CaPbO2 + H2O (CaPbO2 = μολυβδώδες ασβέστιο)

Επαμφοτερίζοντα υδροξείδια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μπορούν να προκύψουν από τα αντίστοιχα οξείδια με επίδραση νερού :

Al2O3 + 3H2O → 2Al(OH)3
SnO + H2O → Sn(OH)2
ZnO + H2O → Zn(OH)2
PbO + H2O → Pb(OH)2

Τα υδροξείδια αυτά συμπεριφέρονται :

Υδροξείδιο αργιλίου
Υδροξείδιο ψευδαργύρου
  • Ως βάσεις σε όξινο περιβάλλον εξουδετερώνοντας το οξύ π.χ.

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

Be(OH)2 + H2SO4 → BeSO4 + 2H2O

Pb(OH)2 + H2S → PbS + 2H2O

  • Ως οξέα σε βασικό περιβάλλον εξουδετερώνοντας τη βάση. Σ' αυτή την περίπτωση βολεύει η αλλαγή στη συμβατική γραφή του υδροξειδίου για να μοιάζει με "οξύ" π.χ. το Al(OH)3 μπορεί να γραφεί και ως H3AlO3. Έτσι θα είναι π.χ. :

H3AlO3 + 3NaOH → Na3AlO3 + 3H2O (Η3AlO3 = αργιλικό οξύ)

H2SnO2 + 2KOH → K2SnO2 + 2H2O (Η2SnO2 = κασσιτερώδες οξύ)

Σε υδατικό διάλυμα λοιπόν έχουμε τις εξής δράσεις :

(σαν αργιλικό οξύ) 3H+ + AlO33- ⇄ Al(OH)3 ⇄ Al3+ + 3OH- (σαν υδροξείδιο του αργιλίου)
(σαν ψευδαργυρικό οξύ) 2H+ + ZnO22- ⇄ Zn(OH)2 ⇄ Zn2+ + 2OH- (σαν υδροξείδιο του ψευδαργύρου)
(σαν κασσιτερώδες οξύ) 2H+ + SnO22- ⇄ Sn(OH)2 ⇄ Sn2+ + 2OH- (σαν υδροξείδιο του κασσιτέρου)
(σαν μολυβδώδες οξύ) 2H+ + PbO22- ⇄ Pb(OH)2 ⇄ Pb2+ + 2OH- (σαν υδροξείδιο του μολύβδου)

Εξήγηση της επαμφοτερίζουσας συμπεριφοράς[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ένα οξείδιο του γενικού τύπου ΣΟ [3], όταν διαλυθεί στο νερό δίνει την ένωση Σ(ΟΗ)2 : ΣΟ + Η2Ο → Σ(ΟΗ)2. Όταν το στοιχείο Σ είναι πολύ ηλεκτροθετικό, τότε το ηλεκτρονικό νέφος είναι μετατοπισμένο προς το υδρογόνο και ο δεσμός Ο-Η είναι ενισχυμένος, ενώ ο δεσμός Σ-Ο είναι εξασθενημένος. Έτσι στο νερό η ένωση, διίσταται κατά το σχήμα : Σ(ΟΗ)2 → Σ2+ + 2ΟΗ- και παρουσιάζει σαφώς βασικό χαρακτήρα.
Όταν όμως το στοιχείο Σ είναι ηλεκτραρνητικό, συμβαίνει το αντίθετο δηλ. το Σ έλκει προς τη μεριά του το νέφος ηλεκτρονίων, ο δεσμός Σ-Ο ενισχύεται και ο δεσμός Ο-Η αποδυναμώνεται οπότε έχουμε : Σ(ΟΗ)2 → ΣΟ22- + 2Η+, δηλ. το Η αποδίδεται ως πρωτόνιο οπότε η ένωση έχει σαφώς όξινο χαρακτήρα.
Όταν οι δεσμοί Σ-Ο και Ο-Η είναι εξίσου ισχυροί δηλ. το Σ έχει ενδιάμεση τιμή ηλεκτραρνητικότητας,[4] τότε το οξείδιο ΣΟ σε όξινο περιβάλλον δίνει βάση [5] και σε βασικό περιβάλλον δίνει οξύ.[6]

Αμφιπρωτικά μόρια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ένα αμφιπρωτικό μόριο ή ιόν μπορεί να συμπεριφερθεί και ως δότης (δηλ. ως οξύ) και ως δέκτης (δηλ. ως βάση) ενός πρωτονίου, σύμφωνα με τους ορισμός των Brønsted και Lowry για τα οξέα και τις βάσεις. Το νερό, τα αμινοξέα, το όξινο ανθρακικό ανιόν, το όξινο θειικό ανιόν κ.λ.π. είναι μερικά από τα πιό συνηθισμένα παραδείγματα αμφιπρωτικών μορίων ή ιόντων. Εφόσον οι αμφιπρωτικές ουσίες δρουν και ως οξέα, περιέχουν όλες άτομο υδρογόνου. Παραδείγματα :

  • Το νερό όταν αντιδρά με υδροχλωρικό οξύ, δρα ως βάση : H2O + HCl ⟶ H3O+ + Cl-, ενώ όταν αντιδρά με την αμμωνία, δρα ως οξύ : H2Ο + ΝH3 ⇄ NH4+ + OH-
  • Το όξινο ανθρακικό ιόν (HCO3-) δημιουργείται όταν διαλυθεί στο νερό ένα άλας που το περιέχει π.χ. το όξινο ανθρακικό νάτριο : NaHCO3 ⟶ Na+ + HCO3-. Το ανιόν μπορεί να δράσει και ως οξύ : HCO3- + H2O ⇄ H2CO3 + OH- αλλά και ως βάση : HCO3- + H2O ⇄ CO32- + H3O+.

Σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Στην ελληνική βιβλιογραφία οι επαμφοτερίζουσες ουσίες λέγονται και αμφολύτες ή και αμφιπρωτικές ενώσεις παρόλο το γεγονός ότι στους επίσημους ορισμούς της IUPAC παρατηρούνται κάποιες διαφορές:
    Αμφιπρωτικοί διαλύτες
    Αμφολύτες
    Επαμφοτερίζουσες ενώσεις
  2. Μπορεί να γίνει και η αντίδραση : Al2O3 + 6KOH → 2K3AlO3 + 3H2O (όπου K2AlO3 = αργιλικό κάλιο)
  3. Σ = χημικό στοιχείο, Ο = οξυγόνο
  4. Η σειρά ηλεκτραρνητικότητας για μερικά στοιχεία είναι : F>O>Cl>N>Br>I>S>C>P>>H>Si>Al>Μέταλλα
  5. Al2O3 + H2O → Al(OH)3
  6. Al2O3 + H2O → H3AlO3

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Morrison R. T., Boyd R. N. "Οργανική Χημεία" Τόμοι 1ος,2ος,3ος, Μετάφραση:Σακαρέλλος-Πηλίδης-Γεροθανάσης, Ιωάννινα 1991.
  2. Μανουσάκης Γ.Ε. "Γενική και Ανόργανη Χημεία", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1981.
  3. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία Ανόργανης Χημείας", Έκδοση 14η, Αθήνα 1984.
  4. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Χημικές Αντιδράσεις", Αθήνα 1976.
  5. Γιαννακουδάκης Δ. Α. "Φυσική Χημεία Ομογενών και Ετερογενών Συστημάτων", Θεσσαλονίκη 1986.