Вопрос ✔, страница 103 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Вопрос в параграфе. Параграф 20. Неорганические и органические амфотерные соединения. Глава III. Вещества и их свойства - страница 103.

Условие.

Кислоты и основания иллюстрируют философский закон единства и борьбы противоположностей. Являясь химическими антонимами, эти классы соединений ведут себя противоположно по отношению к протону: одни принимают его, другие отдают. Эти процессы взаимосвязаны. Существуют ли соединения, которые могут и отдавать, и принимать протоны?

Решение.

Решение 2.

Да, такие соединения существуют, и они играют важнейшую роль в химии и биологии. Их называют амфотерными соединениями или амфолитами. Амфотерность — это способность некоторых химических соединений проявлять в зависимости от условий как кислотные, так и основные свойства.

В рамках протонной теории Брёнстеда-Лоури, о которой идет речь в вопросе (отдача и принятие протона $H^+$), такие вещества называются амфипротными. Они могут и донировать (отдавать) протон, и акцептировать (принимать) его. Это означает, что в реакции с более сильной кислотой они ведут себя как основание, а в реакции с более сильным основанием — как кислота.

Пример 1: Вода ($H_2O$)
Вода — классический пример амфотерного соединения. В реакции с кислотой, например, с соляной ($HCl$), вода выступает как основание, принимая протон: $HCl + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + Cl^-$. Здесь вода приняла протон $H^+$. В реакции же с основанием, например, с аммиаком ($NH_3$), вода выступает как кислота, отдавая протон: $NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$. Здесь вода отдала протон.

Пример 2: Анионы многоосновных кислот
Гидрокарбонат-ион ($HCO_3^-$), являющийся анионом угольной кислоты, также амфотерен. Он может вести себя как кислота, отдавая протон: $HCO_3^- + OH^- \rightleftharpoons CO_3^{2-} + H_2O$. А может и как основание, принимая протон: $HCO_3^- + H_3O^+ \rightleftharpoons H_2CO_3 + H_2O$.

Пример 3: Аминокислоты
Это органические амфолиты. В их молекуле одновременно присутствуют кислотная карбоксильная группа ($-COOH$) и основная аминогруппа ($-NH_2$). Карбоксильная группа может отдать протон ($-COOH \rightleftharpoons -COO^- + H^+$), а аминогруппа — принять его ($-NH_2 + H^+ \rightleftharpoons -NH_3^+$). В результате внутримолекулярной реакции они существуют в виде цвиттер-ионов, например, глицин: $H_3N^+-CH_2-COO^-$.

Пример 4: Гидроксиды амфотерных металлов
Гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ — неорганический пример. Он реагирует с кислотами как основание ($Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$) и со щелочами как кислота ($Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$).

Таким образом, существование амфотерных соединений не нарушает, а наоборот, диалектически дополняет концепцию кислот и оснований, демонстрируя, что кислотные и основные свойства являются относительными и зависят от партнера по химической реакции.

Ответ: Да, существуют соединения, называемые амфотерными (или амфолитами), которые способны в зависимости от условий и отдавать протоны (проявляя свойства кислот), и принимать протоны (проявляя свойства оснований). Примерами являются вода, анионы многоосновных кислот (например, $HCO_3^-$), аминокислоты и гидроксиды некоторых металлов (например, $Al(OH)_3$).