11 классс. Химия.Амфотерные гидроксиды . Амфотерные гидроксиды . Опыты — Амфотерные гидроксиды
Комментарии преподавателяПонятие «амфотерность»
С греческого языка слово «amphoteros» переводится как «тот и другой». Амфотерность – это двойственность кислотно-основных свойств вещества. Амфотерными называют гидроксиды, которые в зависимости от условий могут проявлять как кислотные, так и основные свойства.
Примером амфотерного гидроксида может служить гидроксид цинка. Формула этого гидроксида в основной форме – Zn(OH)2. Но можно записать формулу гидроксида цинка в кислотной форме, поставив на первое место атомы водорода, как в формулах неорганических кислот: h3ZnO2 (Рис. 1). Тогда ZnO22- будет кислотным остатком с зарядом 2-.
Рис. 1. Формулы гидроксида цинка
Особенностью амфотерного гидроксида является то, что в нем мало различаются по прочности связи О-Н и Zn-O. Отсюда и двойственность свойств. В реакциях с кислотами, готовыми отдать катионы водорода, гидроксиду цинка выгодно разрывать связь Zn-O, отдавая ОН-группу и выступая в роли основания. В результате таких реакций образуются соли, в которых цинк является катионом, поэтому их называют солями катионного типа:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2h3O (основание)
В реакциях со щелочами гидроксид цинка выступает в роли кислоты, отдавая водород. При этом образуются соли анионного типа (цинк входит в состав кислотного остатка – аниона цинката). Например, при сплавлении гидроксида цинка с твердым гидроксидом натрия образуется Na2ZnO2 – средняя соль анионного типа цинкат натрия:
h3ZnO2 + 2NaOH(ТВ.) = Na2ZnO2 + 2h3O (кислота)
При взаимодействии с растворами щелочей амфотерные гидроксиды образуют растворимые комплексные соли. Например, при взаимодействии гидроксида цинка с раствором гидроксида натрия образуется тетрагидроксоцинкат натрия:
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
[Zn(OH)4]2- – сложный анион, который принято заключать в квадратные скобки.
Таким образом, амфотерность гидроксида цинка обусловлена возможностью существования ионов цинка в водном растворе в составе как катионов, так и анионов. Состав этих ионов зависит от кислотности среды. В щелочной среде устойчивы анионы ZnO22-, а в кислотной среде устойчивы катионы Zn2+.
Амфотерные гидроксиды – нерастворимые в воде вещества, и при нагревании они разлагаются на оксид металла и воду:
Zn(OH)2 = ZnO + h3O
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3h3O
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3h3O
Степень окисления металла в гидроксиде и оксиде должна быть одинаковой.
Получение амфотерных гидроксидов
Амфотерные гидроксиды – нерастворимые в воде соединения, поэтому их можно получить по реакции обмена между раствором соли переходного металла и щелочью. Например, гидроксид алюминия образуется при взаимодействии растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия:
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl
При сливании данных растворов образуется белый желеподобный осадок гидроксида алюминия (Рис. 2).
Но при этом нельзя допустить избытка щелочи, ведь амфотерные гидроксиды растворяются в щелочах. Поэтому вместо щелочи лучше использовать водный раствор аммиака. Это слабое основание, в котором гидроксид алюминия не растворяется. При взаимодействии хлорида алюминия с водным раствором аммиака образуется гидроксид алюминия и хлорид аммония:
AlCl3+ 3Nh4• h3O = Al(OH)3↓ + 3Nh5Cl
Рис. 2. Образование осадка гидроксида алюминия
Получение гидроксида алюминия
Амфотерные гидроксиды образованы переходными химическими элементами и проявляют двойственные свойства, т. е. являются одновременно и кислотой, и основанием. Получим и подтвердим амфотерный характер гидроксида алюминия.
Получим в пробирке осадок гидроксида алюминия. Для этого к раствору сульфата алюминия прильем небольшое количество раствора щелочи (гидроксида натрия) до появления осадка (Рис. 1). Обратите внимание: на данном этапе щелочь не должна быть в избытке. Полученный осадок белого цвета – это гидроксид алюминия:
Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4
Рис. 1. Осадок Al(OH)3
Доказательство амфотерного характера гидроксида алюминия
Для следующего опыта разделим полученный осадок на две части. Чтобы доказать, что гидроксид алюминия проявляет свойства кислоты, надо провести его реакцию со щелочью. И наоборот, для доказательства основных свойств гидроксида алюминия смешаем его с кислотой. В одну пробирку с осадком гидроксида алюминия приливаем раствор щелочи – гидроксида натрия (на этот раз берется избыток щелочи). Осадок растворяется. В результате реакции образуется комплексная соль – гидроксоалюминат натрия:
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
Во вторую пробирку с осадком прильем раствор соляной кислоты. Осадок тоже растворяется. Значит, гидроксид алюминия реагирует не только со щелочью, но и с кислотой, т. е. проявляет амфотерные свойства. В данном случае протекает реакция обмена, образуются хлорид алюминия и вода:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3h3O
Разрушение комплексной соли
Опыт № 3. Взаимодействие раствора тетрагидроксоалюминината натрия с соляной кислотой и углекислым газом
К раствору гидроксоалюмината натрия будем добавлять по каплям разбавленный раствор соляной кислоты. Наблюдаем выпадение осадка гидроксида алюминия и его последующее растворение:
Na[Al(OH)4] + HCl = Al(OH)3¯ + NaCl + h3O
Al(OH)3+ 3HCl = AlCl3 + 3h3O
Тетрагидроксоалюминат натрия неустойчив и в кислой среде разрушается. Посмотрим, разрушает ли комплекс слабая угольная кислота.
Через раствор тетрагидроксоалюмината натрия будем пропускать углекислый газ. Углекислый газ, в свою очередь, получаем по реакции между мрамором и соляной кислотой. Через некоторое время образуется взвесь нерастворимого в воде гидроксида алюминия, которая при дальнейшем пропускании углекислого газа не исчезает.
Na[Al(OH)4] + CO2= Al(OH)3¯ + NaHCO3
Т. е. избыток углекислоты не растворяет гидроксид алюминия.
Источники
http://www.youtube.com/watch?t=146&v=EQO8iViXb1s
http://www.youtube.com/watch?t=6&v=85N0v3cQ-lI
http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass
http://www.youtube.com/watch?v=peqUcXe6xaE
источник презентации — http://ppt4web. ru/khimija/amfoternye-oksidy-i-gidroksidy.html
http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass
Гидроксид алюминия — яркий представитель амфотерных гидроксидов :: SYL.ru
Одним из наиболее широко используемых в промышленности веществ является гидроксид алюминия. В этой статье о нем и пойдет речь.
Что такое гидроксид?
Это химическое соединение, которое образуется при взаимодействии оксида с водой. Существует три их разновидности: кислотные, основные и амфотерные. Первые и вторые разделяются на группы в зависимости от их химической активности, свойств и формулы.
Что такое амфотерные вещества?
Амфотерными могут быть оксиды и гидроксиды. Это такие вещества, для которых характерно проявлять как кислотные, так и основные свойства, в зависимости от условий реакции, используемых реагентов и т. д. К амфотерным оксидам относятся два вида оксида железа, оксид марганца, свинца, бериллия, цинка, а также алюминия. Последний, кстати, чаще всего получают из его гидроксида. К амфотерным же гидроксидам можно отнести гидроксид бериллия, железа, а также гидроксид алюминия, который мы сегодня и рассмотрим в нашей статье.
Физические свойства гидроксида алюминия
Данное химическое соединение представляет собой твердое белое вещество. Оно не растворяется в воде.
Гидроксид алюминия — химические свойства
Как уже было сказано выше, это наиболее яркий представитель группы амфотерных гидроксидов. В зависимости от условий реакции, он может проявлять как основные, так и кислотные свойства. Данное вещество способно растворяться в кислотах, при этом образуется соль и вода.
К примеру, если смешать его с хлорной кислотой в равном количестве, то получим алюминий хлорид с водой также в одинаковых пропорциях. Также еще одно вещество, с которым реагирует гидроксид алюминия, — гидроксид натрия. Это типичный основной гидроксид. Если смешать в равных количествах рассматриваемое вещество и раствор гидроксида натрия, то получим соединение под названием тетрагидроксоалюминат натрия. В его химической структуре содержится атом натрия, атом алюминия, по четыре атома оксигена и гидрогена. Однако при сплавлении этих веществ реакция идет несколько по-другому, и образуется уже не это соединение. В результате данного процесса можно получить метаалюминат натрия (в его формулу входят по одному атому натрия и алюминия и два атома оксигена) с водой в равных пропорциях, при условии, если смешать одинаковое количество сухих гидроксидов натрия и алюминия и подействовать на них высокой температурой. Если же смешать его с гидроксидом натрия в других пропорциях, можно получить гексагидроксоалюминат натрия, который содержит три атома натрия, один атом алюминия и по шесть оксигена и гидрогена. Для того чтобы образовалось данное вещество, нужно смешать рассматриваемое вещество и раствор гидроксида натрия в пропорциях 1:3 соответственно. По описанному выше принципу можно получить соединения под названием тетрагидроксоалюминат калия и гексагидроксоалюминат калия. Также рассматриваемое вещество подвержено разложению при воздействии на него очень высоких температур.
Вследствие такого рода химической реакции образуется оксид алюминия, который также обладает амфотерностью, и вода. Если взять 200 г гидроксида и нагреть его, то получим 50 г оксида и 150 г воды. Кроме своеобразных химических свойств, данное вещество проявляет также и обычные для всех гидроксидов свойства. Оно вступает во взаимодействие с солями металлов, которые имеют более низкую химическую активность, нежели алюминий. Для примера можно рассмотреть реакцию между ним и хлоридом меди, для которой нужно взять их в соотношении 2:3. При этом выделится водорастворимый хлорид алюминия и осадок в виде гидроксида купрума в пропорциях 2:3. Также рассматриваемое вещество реагирует и с оксидами подобных металлов, для примера можно взять соединение той же меди. Для проведения реакции потребуется гидроксид алюминия и оксид купрума в соотношении 2:3, в результате чего получим алюминий оксид и гидроксид меди. Свойствами, которые были описаны выше, также обладают и другие амфотерные гидроксиды, такие как гидроксид железа или бериллия.
Что такое гидроксид натрия?
Как видно выше, существует много вариантов химических реакций гидроксида алюминия с гидроксидом натрия. Что же это за вещество? Это типичный основной гидроксид, то есть химически активная, растворимая в воде основа. Он обладает всеми химическими свойствами, которые характерны для основных гидроксидов.
То есть он может растворяться в кислотах, к примеру, при смешивании натрий гидроксида с хлорной кислотой в равных количествах можно получить пищевую соль (хлорид натрия) и воду в пропорции 1:1. Также данный гидроксид вступает в реакции с солями металлов, которые обладают более низкой химической активностью, нежели натрий, и их оксидами. В первом случае происходит стандартная реакция обмена. При добавлении к нему, к примеру, хлорида серебра, образуется хлорид натрия и гидроксид серебра, который выпадает в осадок (реакция обмена осуществима только в случае, если одно из веществ, полученных в ее результате, будет осадком, газом либо водой). При добавлении к натрий гидроксиду, например, оксида цинка, получаем гидроксид последнего и воду. Однако намного более специфическими являются реакции данного гидроксида AlOH, которые были описаны выше.
Получение AlOH
Когда мы уже рассмотрели основные его химические свойства, можно поговорить о том, как же его добывают. Основной способ получения данного вещества — проведение химической реакции между солью алюминия и натрий гидроксидом (может использоваться и калий гидроксид).
При такого рода реакции образуется сам AlOH, выпадающий в белый осадок, а также новая соль. Например, если взять алюминий хлорид и добавить к нему в три раза больше гидроксида калия, то полученными веществами будут рассматриваемое в статье химическое соединение и в три раза больше хлорида калия. Также существует метод получения AlOH, который предусматривает проведение химической реакции между раствором соли алюминия и карбонатом основного металла, для примера возьмем натрий. Для получения гидроксида алюминия, кухонной соли и углекислого газа в пропорциях 2:6:3 необходимо смешать хлорид алюминия, карбонат натрия (соду) и воду в соотношении 2:3:3.
Где используется алюминий гидроксид?
Гидроксид алюминия находит свое применение в медицине.
Благодаря его способности нейтрализовать кислоты, препараты с его содержанием рекомендуются при изжоге. Также его выписывают при язвах, острых и хронических воспалительных процессах кишечника. Кроме того, гидроксид алюминия используют в изготовлении эластомеров. Также он широко применяется в химической промышленности для синтеза оксида алюминия, алюминатов натрия — эти процессы были рассмотрены выше. Кроме того, его часто используют во время очистки воды от загрязнений. Также данное вещество широко применяется в изготовлении косметических средств.
Где применяются вещества, которые можно получить с его помощью?
Оксид алюминия, который может быть получен вследствие термического разложения гидроксида, используется при изготовлении керамики, применяется в качестве катализатора для проведения разнообразных химических реакций. Тетрагидроксоалюминат натрия находит свое использование в технологии окрашивания тканей.
Удаление алюминия и регенерация гидроксида натрия из отходов из отходов в ханфорде с помощью литий-гидротальцита осаждения осаждения предыдущего лабораторного тестирования (Технический отчет)
Суммирование алюминия и гидроксид-гидроксид на натрия из отходов ханфорда с помощью литий-гидротальцита. отчет) | ОСТИ.GOVперейти к основному содержанию
- Полная запись
- Другое связанное исследование
Предварительные лабораторные испытания были проведены на факультете химического машиностроения Технологического института Джорджии (Технологический институт Джорджии) и в лаборатории 222-S в Хэнфорде с использованием имитаторов отходов Хэнфорда с двойным корпусом (DST) и одинарным резервуаром (SST). Эти испытания подтвердили жизнеспособность процесса осаждения гидроталькита лития в качестве решения для удаления алюминия и рециркуляции гидроксида натрия из отходов резервуара Хэнфорд, а также заложили основу для кампании валидационных испытаний, чтобы продемонстрировать уровень технологической готовности 3.
- Авторов:
- ТЛ, САМС; С, ГИЛЬО
- Дата публикации:
- Исследовательская организация:
- Hanford Site (HNF), Richland, WA (США)
- Организация-спонсор:
- Помощник министра экологии Министерства энергетики США (EM)
- Идентификатор ОСТИ:
- 1010331
- Номер(а) отчета:
- RPP-48376 Ред.
0
РНН: US1101912
- Номер контракта с Министерством энергетики:
- DE-AC27-08RV14800
- Тип ресурса:
- Технический отчет
- Страна публикации:
- США
- Язык:
- Английский
- Тема:
- 12 ОБРАЩЕНИЕ С РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ И НЕРАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ ЯДЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ; АЛЮМИНИЙ; СОЕДИНЕНИЯ ЛИТИЯ; АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ; РЕГЕНЕРАЦИЯ; УДАЛЕНИЕ; ГИДРОКСИДЫ НАТРИЯ; ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ; ПЕРЕРАБОТКА РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ; ХЭНФОРД РЕЗЕРВ
Форматы цитирования
- MLA
- АПА
- Чикаго
- БибТекс
TL, SAMS и S, ГИЛЬО.
УДАЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И РЕГЕНЕРАЦИЯ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ ИЗ ОТХОДОВ ХАНФОРДСКОГО РЕЗЕРВУАРА С ПОМОЩЬЮ ОСАЖДЕНИЯ ГИДРОТАЛИЦИТА ЛИТИЯ РЕЗЮМЕ ПРЕДЫДУЩИХ ИСПЫТАНИЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ МАСШТАБАХ . США: Н. П., 2011.
Веб. дои: 10.2172/1010331.
Копировать в буфер обмена
TL, SAMS и S, ГИЛЬО. УДАЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И РЕГЕНЕРАЦИЯ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ ИЗ ОТХОДОВ ХАНФОРДСКОГО РЕЗЕРВУАРА С ПОМОЩЬЮ ОСАЖДЕНИЯ ГИДРОТАЛИЦИТА ЛИТИЯ РЕЗЮМЕ ПРЕДЫДУЩИХ ИСПЫТАНИЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ МАСШТАБАХ
. Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1010331
Копировать в буфер обмена
TL, SAMS и S, ГИЛЬО. 2011.
«УДАЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И РЕГЕНЕРАЦИЯ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ ИЗ ОТХОДОВ ХАНФОРДСКОГО РЕЗЕРВУАРА С ПОМОЩЬЮ ОСАДКА ГИДРОТАЛИЦИТА ЛИТИЯ. РЕЗЮМЕ ПРЕДЫДУЩИХ ИСПЫТАНИЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ МАСШТАБАХ». Соединенные Штаты.
https://doi.org/10.2172/1010331. https://www.osti.gov/servlets/purl/1010331.
Копировать в буфер обмена
@статья{osti_1010331,
title = {УДАЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И РЕГЕНЕРАЦИЯ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ ИЗ ОТХОДОВ ХАНФОРДСКОГО РЕЗЕРВУАРА С ПОМОЩЬЮ ОСАЖДЕНИЯ ГИДРОТАЛИЦИТА ЛИТИЯ РЕЗЮМЕ ПРЕДЫДУЩИХ ИСПЫТАНИЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ МАСШТАБАХ},
автор = {TL, SAMS и S, GUILLOT},
abstractNote = {Обзорные лабораторные испытания были проведены на факультете химического машиностроения Технологического института Джорджии (Технологический институт Джорджии) и в лаборатории 222-S в Хэнфорде с участием двухкорпусного резервуара (DST) и однокорпусного резервуара (SST) в Хэнфорде. симуляторы отходов. Эти испытания подтвердили жизнеспособность процесса осаждения гидроталькита лития в качестве решения для удаления алюминия и рециркуляции гидроксида натрия из отходов резервуара Хэнфорд, а также заложили основу для кампании валидационных испытаний, чтобы продемонстрировать уровень технологической готовности 3.
},
дои = {10.2172/1010331},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/1010331},
журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {2011},
месяц = {1}
}
Копировать в буфер обмена
Посмотреть технический отчет (5,01 МБ)
https://doi.org/10.2172/1010331
Экспорт метаданных
Сохранить в моей библиотеке
Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.
Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:
- Аналогичные записи
Преобразование бокситовой руды в металлический алюминий
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 164512
Переработка бокситовой руды
Алюминий встречается в природе в различных количествах в виде алюмосиликатов (содержит алюминий, кремний и кислород) в различных типах глины. По мере выветривания минералы постепенно распадаются на различные формы гидратированного оксида алюминия, Al 2 O 3 .xH 2 O, известные как бокситы. Бокситы очищают по процессу Байера . Сначала руду смешивают с горячим концентрированным раствором едкого натра. NaOH растворяет оксиды алюминия и кремния, но не другие примеси, такие как оксиды железа, которые остаются нерастворимыми. Нерастворимые вещества удаляют фильтрованием. Затем раствор, который теперь содержит оксиды алюминия и кремния, обрабатывают барботированием газообразного диоксида углерода через раствор. Углекислый газ образует слабокислый раствор угольной кислоты, который нейтрализует гидроксид натрия после первой обработки. Эта нейтрализация селективно осаждает оксид алюминия, но оставляет силикаты в растворе. Для разделения снова используют фильтрацию. После этой стадии очищенный оксид алюминия нагревают для испарения воды. Алюминий в металлической форме очень трудно получить с использованием некоторых традиционных химических методов, включающих углерод или монооксид углерода в качестве восстанавливающих агентов для восстановления ионов алюминия до металлического алюминия.
Одним из самых ранних и дорогостоящих методов в 1850 году было восстановление хлорида алюминия металлическим натрием для получения металлического алюминия и хлорида натрия. (Металлический натрий также нелегко получить). В результате некоторые из самых ранних алюминиевых металлов были превращены в ювелирные изделия.
Процесс Холла-Эру
В 1886 году Чарльз Холл, американец (23 года), и Поль Эро, француз (23 года), одновременно и независимо друг от друга разработали процесс, который до сих пор используется для производства алюминия. металл. Очищенный оксид алюминия смешивают с криолитом, смесью фторида натрия и фторида алюминия, и нагревают примерно до 980 градусов Цельсия, чтобы расплавить твердые вещества. Смесь плавится при гораздо более низкой температуре, чем оксид алюминия сам по себе. Горячая расплавленная смесь подвергается электролизу при низком напряжении 4-5 вольт, но высоком токе 50000-150000 ампер. Ионы алюминия восстанавливаются до металлического алюминия на катоде (по бокам и внизу электролизера).