Was bedeutet „amphoter“ in der Chemie?
Zur Erinnerung: Wir erklären Ihnen, was „amphoter“ bedeutet. Oxide werden in saure, basische, neutrale, amphotere, peroxidische, gemischte und Superoxide eingeteilt. Diese Klassifizierung basiert auf der Fähigkeit eines Oxids, mit Säuren oder Basen zu reagieren, oder auf der Oxidationszahl seines Sauerstoffatoms.
Mit dieser Vorlage ist ein Oxid amphoter, wenn es mit Säuren und Basen reagieren kann. Reagiert es mit einer Base (oder befindet es sich im basischen Zustand), wird es zu einer Säure und bildet Salz und Wasser. Im sauren Zustand wirkt es hingegen als Base und bildet oft ein komplexes Salz. In manchen Fällen, wie bei Aluminium- und Zinkoxiden, kann es Salz und Wasser bilden.
Ist Berylliumoxid amphoter?
Ja, Berylliumoxid ist amphoter. Folglich wird es in Gegenwart einer Base zur Säure. Ebenso wird es bei der Reaktion mit einer Säure zur Base. Doch wie erreicht es seine amphoteren Eigenschaften? Wir erklären es Ihnen in diesem Abschnitt im Detail.
Ein einfacher Beweis dafür, dass Berylliumoxid amphoter ist, ist seine metallische Natur und die Fähigkeit, kovalente Bindungen zu bilden. Metalloxide haben basische Eigenschaften. Beryllium gehört zur Gruppe II (Erdalkalimetalle). Obwohl es kein typisches Metall wie seine Mitglieder der Gruppe II, z. B. Kalium und Magnesium, ist, ist es basisch. Daher wirkt es in Gegenwart von Säuren als Base.
Obwohl Beryllium ein Metall ist, bildet es im Gegensatz zu anderen Elementen der Gruppen I und II nicht nur ionische Bindungen. Das Berylliumion (Be2+) hat eine geringe Größe und eine hohe Ladungsdichte, wodurch es kovalenter ist. Dadurch kann es als Säure wirken und Bindungen mit Nukleophilen wie Hydroxidionen eingehen.
Eine andere Erklärung für die Amphoterität von Berylliumoxid ist die Elektronegativität (die Fähigkeit eines Atoms, Elektronen an sich zu ziehen). Ein Unterschied in der Elektronegativität zwischen einem Element X und Sauerstoff > 2 bedeutet, dass das Oxid des Elements seinen Sauerstoff leicht abgeben kann. Ein Unterschied < 1 bedeutet, dass das Oxid dies nicht tut.
Beryllium und Sauerstoff haben einen Elektronenunterschied zwischen 1 und 2. Daher bestimmen die Reaktionsbedingungen, ob der Sauerstoff leicht entweicht oder nicht, d. h., es entsteht ein amphoterer Bereich. Unter sauren Bedingungen gibt Berylliumoxid seinen Sauerstoff an das Proton (H+) ab und bildet Wasser, das wiederum das entsprechende Salz bildet. Unter basischen Bedingungen bildet es jedoch einen Komplex.
Wie Berylliumoxid als Base wirkt
Unter sauren Bedingungen wirkt Berylliumoxid als Base. Es gibt leicht Sauerstoff ab, der die Protonen (H⁺) der Säure aufnimmt. Das Sauerstoffatom ist dazu in der Lage, da es aufgrund seiner höheren Elektronegativität als das Proton (H+) elektronenreich ist.
Eine Zusammenfassung des Prozesses:
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Eine Säure HX dissoziiert in H+ und X-
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Das Proton (H+) verbindet sich mit O2− und bildet Wasser.
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Das Berylliumion Be2+ verbindet sich mit X und bildet BeX.
Mithilfe von Salzsäure (HCl) nimmt der elektronenreiche Sauerstoff das Proton (H+) auf und bildet Wasser. Andererseits nimmt das Berylliumion das Chloridion auf und bildet Berylliumchlorid.
BeO+2HCl→BeCl2+H2O
Mithilfe von Schwefelsäure (H2SO4) nimmt der elektronenreiche Sauerstoff das Proton (H+) auf und bildet Wasser. Das Berylliumion nimmt das Sulfation auf und bildet Berylliumsulfat.
BeO + H2SO4 → BeSO4 + H2O
Das letzte Beispiel ist Salpetersäure (HNO3). Man könnte meinen, die hohe Oxidationskraft von HNO3 habe einen Einfluss auf BeO, doch das ist falsch. Berylliumoxid ist stabil, und die Reaktion verläuft wie bei den beiden anderen. Das Sauerstoffion nimmt das Proton (H+) auf und bildet Wasser, und das Berylliumion verbindet sich mit dem Nitration zu Berylliumnitrat.
BeO+2HNO3→Be(NO3)2+H2O
Wie Berylliumoxid als Säure wirkt
Im basischen Zustand wird Berylliumoxid zu einer Säure. Die geringere Elektronegativität und die partielle Positivität des Berylliumions machen es zu einem Elektrophil. Dadurch kann es sich mit Nukleophilen wie Hydroxidionen (OH-) zu einem komplexen Salz verbinden.
Das bekannteste Beispiel ist die Reaktion zwischen Natriumhydroxid und Berylliumoxid. Berylliumoxid bildet in Gegenwart von NaOH einen Kaliumberrylatkomplex.
BeO+2NaOH+H2O→Na2Be(OH)4
Ein weiteres Beispiel für eine Base, die mit Berylliumoxid reagieren kann, ist Kaliumhydroxid (KOH). Das Oxid bildet ein lösliches Komplexsalz namens Kaliumberryllat.
BeO+2KOH+2H2O→K2[Be(OH)4]
Kann Berylliumoxid mit schwachen Säuren und Basen reagieren?
Ja, Berylliumoxid ist amphoter und reagiert mit schwachen Säuren und Basen, wie bereits erläutert. Diese Reaktionen erfordern jedoch gewisse Anpassungen, um die gewünschten Produkte schnell zu bilden.
Beispielsweise ist die Reaktion zwischen Berylliumoxid und Essigsäure (CH3COOH) aufgrund der niedrigen Dissoziationskonstante der Säure langsam und weniger heftig. Dennoch läuft die Reaktion ab und führt zu Berylliumacetat und Wasser.
BeO + 2CH3COOH → (CH3COO)2Be + H2O
Bei schwachen Basen kann die Reaktion von Berylliumoxid mit Ammoniak (NH₃) Wärme erfordern. Es bildet sich jedoch ein löslicher Beryllium-Ammoniak-Komplex. Im Vergleich zu einer starken Base wie Natriumhydroxid ist die Reaktion jedoch langsamer.
BeO + 2NH3 +H2O → [Be(NH3)2(OH)2]
Auch mit Ammoniumhydroxid ist die Reaktion weniger ausgeprägt. Dennoch weist BeO immer noch seine amphotere Eigenschaft auf und bildet ein Berylliumhydroxid-Komplexion.
BeO + NH4OH + H2O → [Be(OH)3] − + NH4 +
Die Reaktionsgeschwindigkeit (entweder schwache Säure oder Base) hängt vom Dissoziationsgrad der Säure bzw. Base ab. Je weniger reaktive Ionen (H+ oder OH−) vorhanden sind, desto langsamer verläuft die Reaktion und desto mehr Produkte werden gebildet.
Fazit
Sie haben die Antwort auf Ihre Frage. Falls Sie sich fragen, ob Berylliumoxid amphoter, also sauer und basisch, ist, ist es das. Berylliumoxid ist amphoter, genau wie andere Elemente wie Aluminium, Blei und Zink. Das bedeutet, dass es unter den richtigen Bedingungen sowohl sauer als auch basisch sein kann.