Ion lưỡng tính là gì

Trong hóa học, hợp chất lưỡng tính là một phân tử hoặc ion có thể phản ứng với cả axit và base.[1] Nhiều kim loại (như kẽm, thiếc, chì, nhôm và beryli) tạo thành các oxit lưỡng tính hoặc hydroxide lưỡng tính. Tính lưỡng tính còn phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa. Ví dụ Al2O3 là một oxit lưỡng tính.

Tiền tố của của từ amphoteric có nguồn gốc từ tiền tố Hy Lạp amphi-, có nghĩa là "cả hai". Trong hóa học, một hợp chất lưỡng tính là một chất có khả năng hoạt động như một axit hoặc một base. Axit là chất cho proton (hoặc nhận cặp electron) còn base nhận proton. Cho nên chất lưỡng tính là chất vừa thể hiện tính axit vừa thể hiện tính base.

Các oxit kim loại phản ứng với cả axit cũng như base để tạo ra muối và nước được gọi là oxit lưỡng tính. Chẳng hạn chì oxit và kẽm oxit.

Một loại trong nhóm hợp chất lưỡng tính là các phân tử amphiprotic, có thể cho hoặc nhận proton (H+). Các ví dụ bao gồm amino acid và protein, có các nhóm axit amin và axit cacboxylic và các hợp chất tự ion hóa như nước.

Ampholyte là các phân tử có chứa cả nhóm axit và nhóm base, tồn tại chủ yếu dưới dạng lưỡng cực (zwitterions) trong khoảng pH nhất định. Độ pH có điện tích phân tử trung bình bằng 0 được gọi là điểm đẳng điện của phân tử. Ampholyte được dùng để duy trì độ pH ổn định trong phương pháp điện di đẳng điện.

Mục lục

• 1 Từ nguyên
• 2 Phân tử lưỡng tính
• 2.1 Ví dụ:
• 2.2 Không phải tất cả các chất lưỡng tính đều cho hoặc nhận proton
• 3 Oxit lưỡng tính và hydroxide [4]
• 3.1 Oxit lưỡng tính
• 3.2 Hydroxide lưỡng tính
• 4 Xem thêm
• 5 Tài liệu tham khảo

Từ nguyênSửa đổi

Amphoteric có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp amphoteroi  (ἀμφότεροι) có nghĩa là "cả hai".  Các từ liên quan trong hóa học axit-base là amphichromatic và amphichroic, cả hai từ này đều mô tả các chất chỉ thị axit-base tạo màu khi phản ứng với axit và chuyển màu khác khi phản ứng với base.[2]

Phân tử lưỡng tínhSửa đổi

Theo thuyết Bronsted-Lowry về axit và base: axit là chất cho electron và base là chất nhận electron.[3]  Một phân tử lưỡng tính (hoặc ion) có thể cho hoặc nhận một electron, do đó hoạt động như một axit hoặc một base. Nước, amino acid, ion hydro cacbonat (ion bicacbonat) và ion hydro sunfat (ion bisunfat) là những ví dụ phổ biến của các chất lưỡng tính. Vì chúng đều có nguyên tử hydro, có thể cho electron thể hiện tính axit. Ngoài ra, chúng có thể hoạt động như một base nên chúng là chất lưỡng tính.

Ví dụ:Sửa đổi

Một ví dụ phổ biến của một chất lưỡng tính là ion hydro cacbonat, có thể hoạt động như một base:

HCO 3 + H + ⟶ CO 2 + H 2 O {\displaystyle {\ce {HCO3- +H+ -> CO2 + H2O}}}

hoặc dưới dạng axit:

HCO 3 + OH ⟶ CO 3 2 + H 2 O {\displaystyle {\ce {HCO3-+OH-->{CO3^{2-}}+H2O}}}

Do đó, nó có thể cho hoặc nhận một proton.

Nước là ví dụ phổ biến nhất, hoạt động như một base khi phản ứng với một axit như hydro chloride:

H 2 O + HCl ⟶ H 3 O + + Cl {\displaystyle {\ce {H2O + HCl -> H3O+ +Cl-}}}

và hoạt động như một axit khi phản ứng với một base như amonia:

H 2 O + NH 3 ⟶ NH 4 + + OH {\displaystyle {\ce {H2O + NH3 -> NH4+ + OH-}}}

Không phải tất cả các chất lưỡng tính đều cho hoặc nhận protonSửa đổi

Hiển nhiên một hợp chất có thể cho hoặc nhận proton là chất lưỡng tính, nhưng điều ngược lại là không đúng. Ví dụ, oxit kim loại ZnO không chứa hydro và không thể cho một proton. Thay vào đó, nó là một axit Lewis có nguyên tử Zn nhận một cặp electron từ gốc OH-. Các oxit và hydroxide kim loại khác được đề cập ở trên cũng có vai trò như axit Lewis chứ không phải là axit Bronsted.

Oxit lưỡng tính và hydroxide [4]Sửa đổi

Oxit lưỡng tínhSửa đổi

Kẽm oxit (ZnO) phản ứng với cả axit và base:

• Trong axit:  ZnO + H 2 SO 4 ⟶ ZnSO 4 + H 2 O {\displaystyle {\ce {ZnO + H2SO4 -> ZnSO4 + H2O}}}

• Trong base:  ZnO + 2 NaOH + H 2 O ⟶ Na 2 [ Zn ( OH ) 4 ] {\displaystyle {\ce {ZnO +2NaOH +H2O ->Na2[Zn(OH)4]}}}

Phản ứng này có thể được sử dụng để tách các cation khác nhau, chẳng hạn như kẽm (II) hòa tan trong base từ mangan (II) không hòa tan trong base.

Chì oxit (PbO):

• Trong axit:  PbO + 2 HCl ⟶ PbCl 2 + H 2 O {\displaystyle {\ce {PbO + 2HCl ->PbCl2 + H2O}}}

• Trong base:  PbO + 2 NaOH + H 2 O ⟶ Na 2 [ Pb ( OH ) 4 ] {\displaystyle {\ce {PbO +2NaOH +H2O ->Na2[Pb(OH)4]}}}

Nhôm oxit (Al2O3)

• Trong axit:  Al 2 O 3 + 6 HCl ⟶ 2 AlCl 3 + 3 H 2 O {\displaystyle {\ce {Al2O3 + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2O}}}

• Trong base:  Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O ⟶ 2 Na [ Al ( OH ) 4 ] {\displaystyle {\ce {Al2O3 +2NaOH +3H2O ->2Na[Al(OH)4]}}}

(hydrat natri aluminat)

Thiếc(II) oxit (SnO)

• Trong axit: SnO +2 HCl  SnCl 2 + H2O
• Trong base: SnO + 4NaOH + H2O  Na4[Sn(OH)6]

Một số nguyên tố khác cũng tạo thành oxit lưỡng tính là gallium, indium, scandium, titan, zirconium, vanadi, crom, sắt, coban, đồng, bạc, vàng, germani, antimon, bismuth, và teluride.

Hydroxide lưỡng tínhSửa đổi

Nhôm hydroxide cũng là chất lưỡng tính:

• Là một base (trung hòa một axit): Al(OH)3 + 3HCl  AlCl3 + 3H2O
• Là một axit (trung hòa một base): Al(OH)3 + NaOH  Na[Al(OH)4]

Beryllium hydroxide

• với axit: Be(OH)2 + 2HCl  BeCl2 + 2H2O
• với base: Be (OH)2 + 2NaOH  Na2[Be(OH)4].[5]

Xem thêmSửa đổi

• Zwitterion
• Điểm đẳng điện
• Ate phức tạp

Tài liệu tham khảoSửa đổi

1. ^ International Union of Pure and Applied Chemistry. "amphoteric". Toàn văn bản Giản Lược Thuật Ngữ Hoá Học.
2. ^ Từ điển khoa học chim cánh cụt 1994, Penguin Books
3. ^ RH Petrucci, WS Harwood và FG Herring, "Hóa học đại cương" (lần thứ 8, Prentice-Hall 2002), tr.669
4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Inorganic Chemistry (ấn bản 2). Prentice Hall. tr.1734. ISBN978-0130399137.
5. ^ CHEMIX School & Lab - Phần mềm học hóa học, của Arne Standnes (yêu cầu tải xuống chương trình)