آمفوتر چیست؟

آمفوتر، یون یا مولکولی است که می تواند در واکنشهای مختلف نقش اسید یا باز را بر عهده گیرد. به طوریکه این مواد در یک واکنش همانند اسید پروتون آزاد می کنند و در واکنش دیگری می توانند همانند یک باز پروتون دریافت نمایند. به همین دلیل ترکیبات مهمی می باشند که در صنعت، به وفور به کار برده می شوند.

آمفوترها به عنوان ترکیباتی هستند که در محیط های مختلف خواص متفاوتی از خود نشان می دهند؛ یعنی همانطور که از نام آنها بر می آید، دو خصلتی می باشند که آمفو به معنی هر دو است و یک پیشوند یونانی است. در همین راستا نیز باید گفت آمفوترها هر دو خصلت اسید و باز را از خود نشان می دهند. به طوری که در مقابل اسیدها مانند بازها ظاهر می شوند و در مقابل بازها همچون اسید عمل می نمایند. باید متذکر شد وقتی می گوییم مولکول یا یونی مانند اسید عمل می کند بدین معنا است که طبق تعریفی که وجود دارد، دهنده پروتون و یا گیرنده الکترون می باشد و وقتی می گوییم این مولکول یا یون مانند باز عمل می کند یعنی طبق تعاریف، از باز، گیرنده پروتون و یا دهنده الکترون است. لذا ترکیبات آمفوتریک مورد توجه میباشند.

حتی در ترکیبات زیستی نیز ترکیبات آمفوتری را می بینیم، آمینو اسیدها نمونه این ترکیبات هستند. البته لازم است متذکر شود ترکیباتی مانند آمینواسیدها آمفولیت می باشند. آمفولیتها ترکیباتی می باشند که گروه بازی و اسیدی را باهم دارند، لذا می توانند ویژگی آمفوتریک را از خود نشان دهند. البته در این میان ممکن است این ترکیبات را با بافرها اشتباه بگیریم، در حالی که این دو متفاوت می باشند. در ادامه بررسی آمفوترها باید گفت در ساختار اغلب آنها به غیر از بعضی از اکسیدهای فلزی، هیدروژن موجود است.

انواع آمفوتر

آمفوترها در حقیقت اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزات و شبه فلزات می باشند. در همین راستا اگر بخواهیم به فلزاتی مهمی که عمدتا به اکسید و یا هیدروکسید آنها آمفوتر می گویند  بپردازیم، می توان به آلومینیوم، مس، قلع و سرب اشاره کرد. البته ترکیباتی که به خودی خود یونیزه می گردند نیز آمفوتر هستند، در همین راستا می توان به آب اشاره نمود. البته یون بیکربنات و یون هیدروژن سولفات نیز آمفوتر می باشند. اما در کل آمفوترها یه دو دسته اکسید و هیدروکسید تقسیم می شوند که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت.

اکسیدهای آمفوتری

اکسیدهای آمفوتری به رنگ آبی ظاهر می شوند. آنها با هر دو گروه اسید و باز واکنش می دهند و آنها را  خنثی می کنند. این ترکیبات  قابل حل در آب حل هستند و محلولهای قلیایی تولید می کنند. قبل ازتوضیح درباره اکسیدهای آمفوتری لازم است توضیحاتی درباره اسیدها داده شود. اسیدها ترکیباتی می باشند که در ساختار خود اکسیژن دارند. اکسیژن در اسیدها ممکن است با فلز و یا نافلز ترکیب گردد. در دسته بندی اسیدها اکسیدهای آمفوتر جزو اکسیدهای فلزی طبقه بندی می گردند. از واکنش این ترکیبات با اسیدها و بازها آب و نمک تولید می شود. همان طور که گفتیم، در تعریف اکسیدهای آمفوتری این ترکیبات را ترکیبات اکسیژن داری معرفی می نمایند که دوخصلتی می باشند.

از جمله اکسیدهای آمفوتر می توان به اکسیدهای اسکاندیم، وانادیم، کروم، آنتیموان، گالیم، سرب، روی، بیسموت تیتانیوم، ایندیم، کبالت، کروم، سیلیسیوم، تلوریم، زیرکونیوم (زرگون)، ژرمانیوم، نقره مس، آهن و طلا اشاره نمود. اما از معروف ترین اسیدهای آمفوتر، اکسید آلومینیوم (III)است، زیرا این اکسید آلومینیوم که آلومینا نام دارد، در سنگ معدن کرندوم موجود است و برای تولید آلومینیوم استفاده می شود.

اکسید آلومینیوم

آلومینیوم فلز مهمی است، زیرا نقطه ذوب بالایی دارد، لذا به عنوان یک ماده نسوز کاربرد دارد. همچنین به دلیل سختی به عنوان ساینده نیز مورد استفاده است. اکسید آلومینیوم به علت دوخصلتی بودن، هم با هیدروفلوئوریک و اسید کلریدریک و هم با هیدروکسید سدیم وارد واکنش شده و آنها را خنثی می کند تا نمک تولید گردد. البته از این اکسید در تولید لوازم آرایشی و انواع کرمهای ضدآفتاب و در واکنشهای آبگیری الکلها به عنوان کاتالیزور استفاده می کنند. آلومینیوم اکسید قابل حل شدن در آب نیست و پودر آن آب را به یک مخلوط شیری رنگ کدر تبدیل می نماید. اما در اسید و باز حل می شود و محلول بی رنگ و شفافی حاصل می گردد .همچنین نمکی که تهیه می گردد، قابل حل شدن در آب است.

همچنین  به غیر از اکسید آلومینیوم، اکسیدهای آمفوتر مهمی دیگری نیز مانند اکسید روی وجود دارد که در بین سایرین معروف می باشند. اکسید روی در تولید محدوده وسیعی از محصولات همانند رنگها، سیمان، پلاستیک، شیشه، سرامیک، باتری و چسب کاربرد دارد. اکسید سرب هم نمونه دیگر آمفوترها است، در ساخت شیشه کاربرد دارد و سبب افزایش خاصیت انعکاس نور، مقاومت الکتریکی، جذب اشعه ایکس و کاهش ویسکوزیته شیشه می گردد. همچنین در زمان تولید سرامیک از اکسید روی جهت کاهش خاصیت الکتریکی و مغناطیسی استفاده می کنند، این ترکیب دمای کوری را افزایش می دهد. همانطور که میبینید این ترکیبات کاربرد گسترده ای در صنعت دارند. گرچه واکنشهای آمفوتری بسیار پیچیده هستند و موارد ناشناخته زیادی فعلا وجود دارند، اما  ترکیبات شیمیایی بسیار مفید و مهمی می باشند.

هیدروکسید آمفوتر

هیدروکسید تعدادی از فلزات آمفوتر هستند. بدین معنا که هم در نقش اسید و هم در نقش باز ظاهر می شوند. هیدروکسیدهای آمفوتر در آب نامحلول می باشند، اما در محلولهایی که pH اسیدی و یا بازی داشته باشند، حل می شوند.  بعضی از این هیدروکسیدها در شیمی تجزیه مورد استفاده قرار می گیرند، به صورتی که برای جدا نمودن منیزیم و روی، هیدروکسیدهای آمفوتر کاربرد دارند.

در حال حاضر هیدروکسیدهای آمفوتریک همانند هیدروکسید آلومینیوم، کرم، برلیوم، سرب و مس مورد استفاده قرار می گیرند. این آمفوترها نیز در برابر اسید همانند یک باز عمل می نمایند و در مقابل یک باز همانند یک اسید رفتار می کنند. به طوری که هیدروکسیدی مانند هیدروکسید روی هم با اسید هیدروکلریک و هم با سدیم هیدروکسید واکنش می دهد. البته اگر بخواهیم یک هیدروکسید آمفوتر مهم را نام ببریم، همانطور که در بالا به اکسید آلومینیوم اشاره شد، به هیدروکسید آلومینیوم نیز می توان اشاره نمود.

هیدروکسید آلومینیوم

هیدروکسید آلومینیوم نیز مانند اکسید آلومینیوم، برای تولید فلز آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین این آمفوتر برای تولید سرامیک، لعاب فلز، فرآورده های نسوز، شیشه، مواد ساینده و الکترو کروندوم کاربرد دارد. البته پرکننده پلی استرها و رزینهای اپوکسی هم  می باشد.

سوالات متداول آمفوتر چیست

1-  رابطه عدد اکسایش با آمفوتر بودن، چیست؟

فلزاتی که درجه اکسایش پایینی دارند، اکسید و هیدروکسید آنها آمفوتر است. .اگر چه فلزاتی مانند آلومینیوم به نسبت عدد اکسایش آنها کمی بالا می باشد. اما ترکیبات اکسید و هیدروکسید آلومینیوم دوخصلتی می باشند و به خوبی در صنعت کاربرد دارند.

2- تفاوت ترکیبات بافری با آمفوتری چیست؟

ترکیبات بافری در مقابل تغییرات pH  از خود مقاومت نشان داده و  به میزان بسیدار ناچیزی pH آنها تغيير مي‌كند. در حالی که آمفوترها اگرچه در مقابل تغییر جزئی اسید و باز مقاومت از خود نشان می دهند؛ اما بسته به اسیدیته محیط، در نقش اسید یا باز ظاهر می شوند. این ترکیبات در pH  بالا و پایین حل می شوند.

3- آیا اسیدهایی که اکسیژن ندارند می توانند آمفوتر باشند؟

بله اسیدهایی که چند ظرفیتی می باشند، اما عنصر اکسیژن ندارند، نیز می توانند آمفوتر باشند. در همین راستا می توان به اسیدهای آمینه اشاره نمود که به علت دارا بودن یک قسمت اسیدی و یک قسمت بازی اموفتر بوده و مانند آنها رفتار می کنند.

4- ساده ترین روش تولید اکسید چیست؟

با توجه به اینکه اسیدها در ساختار خود اکسیژن دارند. لذا ساده ترین راه تولید اسیدها، حرارت دادن عناصر در جوار اکسیژن می باشد. اگر عنصری عدد اکسایش پایینی داشته باشد، بدین ترتیب می توان از اکسید آن به عنوان آمفوتر استفاده نمود.

5- رفتار آب در مقابل اسید و باز چگونه است؟

آب در مقابل اسیدی مانند اسید هیدروکلریک، نقش باز را بازی می کند و در مقابل بازی همچون آمونیاک، نقش اسید را بازی می کند. یعنی در هنگام مواجه با اسیدها گیرنده پروتن است و در مقابل باز ها، همانند یک اسید، دهنده پروتون می باشد.