Anfótero

Anfotericidad (de otro griego ἀμφότεροι "doble, dual; mutuo"): la capacidad de algunos productos químicos y compuestos para exhibir propiedades tanto ácidas como básicas según las condiciones .

El concepto de anfotericidad como característica del comportamiento dual de una sustancia fue introducido en 1814 por J. Gay-Lussac y L. Tenard . A. Hanch , en el marco de la teoría química general de las interacciones ácido-base (1917-1927), definió la anfotericidad como “la capacidad de algunos compuestos para exhibir propiedades tanto ácidas como básicas, dependiendo de las condiciones y naturaleza de los reactivos involucrados. en la interacción ácido-base, especialmente en función de las propiedades del disolvente » [1] .

Hidróxidos anfóteros de elementos de los subgrupos principales como berilio , aluminio , galio , arsénico , antimonio , selenio , etc., elementos de subgrupos secundarios como cromo, zinc, molibdeno, tungsteno y muchos otros. Por lo general, el comportamiento químico de los hidróxidos está dominado por el carácter ácido o básico [2] .

La anfotericidad como propiedad química

La anfotericidad como propiedad química de una sustancia puede manifestarse de diferentes formas:

1. En el marco de la teoría de la disociación electrolítica , esta es la capacidad de una sustancia para la disociación electrolítica tanto por el mecanismo de los ácidos (con la eliminación de iones hidronio, H + ), como por el mecanismo de las bases (la eliminación de iones de hidróxido, OH - ). Los electrolitos , que en solución son ionizados simultáneamente por tipos ácidos y básicos, se denominan anfolitos [3] . Si denotamos el electrolito anfótero por la fórmula XOH, entonces su disociación se puede describir mediante el esquema:

{\mathsf {H^{+}+XO^{-}\rightleftarrows XOH\rightleftarrows X^{+}+OH^{-}}}

Por ejemplo, las propiedades ácido-base del ácido nitroso están determinadas por procesos de disociación en equilibrio con la formación de un anión nitrito y un catión nitrosilo:

{\mathsf {HNO_{2}\rightleftarrows H^{+}+NO_{2}^{-}\ \ K_{a}\aprox. 10^{{-5))))

{\mathsf {HNO_{2}\rightleftarrows NO^{+}+OH^{-}\ \ K_{b}\aprox. 10^{{-7))))

El anfolito ideal sería el agua:

{\mathsf {H_{2}O\rightleftarrows H^{+}+OH^{-}}}

Además, el hidróxido de galio Ga(OH) 3 se encuentra entre los anfolitos ideales , cuyas segunda y tercera constantes de disociación son prácticamente las mismas en los tipos ácido y básico [2] .

2. En el marco de la teoría protolítica de Bronsted-Lowry, la manifestación de la anfotericidad se considera como la capacidad del protolito para actuar como donante y aceptor de protones . Por ejemplo, para el agua, la anfotericidad se manifiesta como autoprotolisis [4] :

{\mathsf {2H_{2}O\rightarrow H_{3}O^{+}+OH^{-}}}

Los anfolitos serán también sustancias que tengan en su composición grupos funcionales que puedan ser donantes y aceptores de protones. Por ejemplo, los electrolitos orgánicos anfóteros incluyen proteínas , péptidos y aminoácidos . Entonces, los aminoácidos tienen al menos un grupo carboxilo -COOH y un grupo amino -NH 2 en su composición . En solución, estos grupos sufren una ionización parcial:

{\mathsf {H_{2}N{\text{-}}CH(R){\text{-}}COOH+H_{2}O\rightleftarrows H_{2}N{\text{-}}CH( R){\text{-}}COO^{-}+H_{3}O^{+}}}

{\mathsf {H_{2}N{\text{-}}CH(R){\text{-}}COOH+H_{2}O\rightleftarrows [H_{3}N{\text{-}}CH (R){\text{-}}COOH]^{+}+OH^{-}}}

Así, la molécula de aminoácido se encuentra en dos formas de equilibrio, cargada ( zwitterion ) y sin carga. En estas combinaciones, R–COOH y R–NH 3 + son ácidos potenciales (donadores de protones y cationes), y R–COO– y R–NH 2 son bases conjugadas potenciales (aceptores de protones y cationes).

3. La anfotericidad puede manifestarse como la capacidad de una sustancia para interactuar tanto con ácidos como con bases. Esto es característico de los óxidos , hidróxidos y compuestos complejos de algunos elementos p y la mayoría de los elementos d en estados de oxidación intermedios. La anfotericidad en un grado u otro es una propiedad común de los hidróxidos [3] . Por ejemplo, para los compuestos de cromo (III), se conocen reacciones [5] :

{\mathsf {Cr(OH)_{3}+3HCl\rightarrow CrCl_{3}+3H_{2}O))

{\mathsf {Cr(OH)_{3}+3NaOH\rightarrow Na_{3}[Cr(OH)_{6}]}}

{\mathsf {Cr_{2}O_{3}+6HCl\rightarrow 2CrCl_{3}+3H_{2}O}}

{\mathsf {Cr_{2}O_{3}+2NaOH{\xrightarrow[ {}]{^{o}t))2NaCrO_{2}+H_{2}O))

Las ideas tradicionales sobre la manifestación de la anfotericidad de los hidróxidos como disociación según los tipos ácido y básico no se corresponden con la realidad [2] . En términos generales, el comportamiento anfótero de los hidróxidos insolubles de cromo (III), aluminio, zinc puede describirse como reacciones de intercambio iónico de iones medios con ligandos H 2 O y OH - . Por ejemplo, para Al(OH) 3 los equilibrios iónicos se pueden escribir de la siguiente manera:

{\mathsf {[Al(OH)_{3}(H_{2}O)_{3}]+3H_{3}O^{+}\rightleftarrows [Al(H_{2}O)_{6} ]^{{3+}}+3H_{2}O}}

{\mathsf {[Al(OH)_{3}(H_{2}O)_{3}]+3OH^{-}\rightleftarrows [Al(OH)_{6}]^{{3-)) +3H_{2}O}}

4. En algunos casos, un importante signo indirecto de anfotericidad es la capacidad de un elemento para formar dos filas de sales, de tipo catiónico y aniónico [6] . Por ejemplo, para zinc: ZnCl 2 , [Zn(H 2 O) 4 ]SO 4 (catiónico) y Na 2 ZnO 2 , Na 2 (Zn(OH) 4 ) (aniónico).

Enlaces

Anfótero // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.

Literatura

Hidróxidos anfóteros y su comportamiento en soluciones acuosas / Korolkov DV Fundamentos de química inorgánica. - M.: Ilustración, 1982. - 271 p.
Propiedades ácidas y básicas / Química general. ed. E. M. Sokolovskaya y L. S. Guzeya. - M .: Editorial de Moscú. un-ta, 1989. - 640 p. un-ta, 1989. - 640 p.

Notas

↑ Tanganov B.B. Métodos químicos de análisis. - Ulan-Ude, 2005. - 550 p.
↑ 1 2 3 Hidróxidos anfóteros y su comportamiento en soluciones acuosas / Korolkov DV Fundamentos de química inorgánica . - M.: Ilustración, 1982. - 271 p.
↑ 1 2 Ugay Ya. A. Química general e inorgánica. - M.: Escuela superior, 1997. - 527 p.
↑ Autoprotólisis del agua Copia de archivo del 13 de octubre de 2011 en Wayback Machine / Zhukov S. T. Chemistry. 8-9 grado
↑ Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Propiedades químicas de sustancias inorgánicas. - M.: Química, 2000. - 480 p.: il.
↑ Propiedades ácidas y básicas / Química general. ed. E. M. Sokolovskaya y L. S. Guzeya. - M .: Editorial de Moscú. un-ta, 1989. - 640 p. un-ta, 1989. - 640 p.