Образование и разрушение гидроксокомплексов

Образование и разрушение комплексных солей на примере
гидроксокомплексов.

Амфотерные свойства имеют оксиды и гидроксиды многих металлов. Они нерастворимы в воде, но взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами. При подготовке к ЕГЭ нужно усвоить материал о свойствах соединений цинка, бериллия, алюминия, железа и хрома. Рассмотрим эти свойства с точки зрения амфотерности.

1 Основные свойства при взаимодействии с сильными кислотами. Например,

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O,

Zn(OH)₂ + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂O,

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O,

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O.

2 Кислотные свойства при взаимодействии со щелочами.

1) Реакции при сплавлении:

Формулу гидроксида цинка записывают в кислотной форме – H₂ZnO₂ (цинковая кислота). Кислотная форма гидроксида алюминия – H₃AlO₃ (ортоалюминиевая кислота), но она неустойчива, и при нагревании отщепляется вода:

H₃AlO₃   H₂O + HAlO₂,

получается метаалюминиевая кислота. По этой причине при сплавлении соединений алюминия со щелочами получаются соли – метаалюминаты:

Al(OH)₃ + NaOH   NaAlO₂ + 2H₂O,

Al₂O₃ + 2NaOH   2NaAlO₂ + H₂O.

2) Реакции в растворе происходят с образованием комплексных солей:

Следует отметить, что при взаимодействии соединений алюминия со щелочами в растворе получаются разные формы комплексных солей:

Na₃[Al(OH)₆] – гексагидроксоалюминат натрия;

Na[Al(H₂O)₂(OH)₄] – тетрагидроксодиакваалюминат натрия.

Форма соли зависит от концентрации щелочи.

Соединения бериллия (ВеО и Ве(ОН)₂) взаимодействуют со щелочами аналогично соединениям цинка, соединения хрома(III) и железа(III) (Cr₂O₃, Cr(OH)₃, Fe₂O₃, Fe(OH)₃) – аналогично соединениям алюминия, но оксиды этих металлов взаимодействуют со щелочами только при сплавлении.

При взаимодействии гидроксидов этих металлов со щелочами в растворе получаются комплексные соли с координационным числом 6.

Гидроксид хрома(III) легко растворяется в щелочах:

Гидроксид железа(III) имеет очень слабые амфотерные свойства, взаимодействует только с горячими концентрированными растворами щелочей:

3 Металлические бериллий, цинк и алюминий взаимодействуют с растворами щелочей, вытесняя из них водород:

Железо и хром с растворами щелочей не реагируют, образование солей возможно только при сплавлении с твердыми щелочами.

4 При рассмотрении способов разрушения гидроксокомплексов можно выделить несколько случаев.

1) При действии избытка сильной кислоты получаются две средних соли и вода:

Na[Al(OH)₄] + 4HCl (изб.) = NaCl + AlCl₃ + 4H₂O,

K₃[Cr(OH)₆] + 6HNO₃ (изб.) = 3KNO₃ + Cr(NO₃)₃ + 6H₂O.

2) При действии сильной кислоты (в недостатке) получаются средняя соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:

Na[Al(OH)₄] + HCl = NaCl + Al(OH)₃  + H₂O,

K₃[Cr(OH)₆] + 3HNO₃ = 3KNO₃ + Cr(OH)₃  + 3H₂O.

3) При действии слабой кислоты получаются кислая соль активного металла, амфотерный гидроксид и вода:

Na[Al(OH)₄] + H₂S = NaHS + Al(OH)₃  + H₂O,

4) При действии углекислого или сернистого газа получаются кислая соль активного металла и амфотерный гидроксид:

Na[Al(OH)₄] + CO₂ = NaHCO₃ + Al(OH)₃ ,

K₃[Cr(OH)₆]+ 3SO₂ = 3KHSO₃ + Cr(OH)₃ .

5) При действии солей, образованных сильными кислотами и катионами Fe³⁺, Al³⁺ и Cr³⁺, происходит взаимное усиление гидролиза, получаются два амфотерных гидроксида и соль активного металла:

3Na[Al(OH)₄] + FeCl₃ = 3Al(OH)₃  + Fe(OH)₃  + 3NaCl,

K₃[Cr(OH)₆] + Al(NO₃)₃ = Al(OH)₃  + Cr(OH)₃  + 3KNO₃.

6) При нагревании гидроксокомплексов щелочных металлов выделяется вода:

Na[Al(OH)₄]   NaAlO₂ + 2H₂O ,

K₃[Cr(OH)₆]   KCrO₂ + 2H₂O  + 2KOH.