Que signifie « amphotère » en chimie ?
Rafraîchissons-nous la mémoire en expliquant ce que signifie « amphotère ». Les oxydes sont classés en acides, basiques, neutres, amphotères, peroxydes, mixtes et superoxydes. Ces classifications sont établies en fonction de la capacité d'un oxyde à réagir avec les acides ou les bases, ou du nombre d'oxydation de son atome d'oxygène.
Selon ce modèle, un oxyde est amphotère lorsqu'il peut réagir avec les acides et les bases. Lorsqu'il réagit avec une base (ou est en milieu basique), il devient acide, produisant du sel et de l'eau. En milieu acide, en revanche, il agit comme une base, produisant souvent un sel complexe. Dans certains cas, comme dans les oxydes d'aluminium et de zinc, il peut former du sel et de l'eau.
L'oxyde de béryllium est-il amphotère ?
Oui, l'oxyde de béryllium est amphotère. Par conséquent, en présence d'une base, il devient acide. De même, lorsqu'il réagit avec un acide, il devient base. Mais comment acquiert-il ses propriétés amphotères ? Expliquons-le en détail dans cette section.
Une façon simple de démontrer que l'oxyde de béryllium est amphotère est d'utiliser sa nature métallique et sa capacité à former des liaisons covalentes. Les oxydes métalliques ont des propriétés basiques. Le béryllium appartient au groupe II (métaux alcalino-terreux). Bien qu'il ne soit pas un métal typique comme ses membres du groupe II, comme le potassium et le magnésium, il est basique. Par conséquent, en présence d'acides, il agit comme base.
Bien que le béryllium soit un métal, contrairement aux autres membres des groupes I et II, il ne forme pas uniquement des liaisons ioniques. L'ion béryllium (Be2+) présente une petite taille et une densité de charge élevée, ce qui le rend plus covalent. De ce fait, il peut agir comme un acide, formant une liaison avec des nucléophiles comme les ions hydroxyde.
Une autre façon d'expliquer le caractère amphotère de l'oxyde de béryllium est d'utiliser l'électronégativité (la capacité d'un atome à attirer des électrons vers lui). Une différence d'électronégativité entre un élément X et l'oxygène > 2 signifie que l'oxyde de cet élément peut facilement libérer son oxygène. Une différence < 1 signifie que l'oxyde ne le fera pas.
Le béryllium et l'oxygène présentent une différence d'électronégativité comprise entre 1 et 2. Par conséquent, les conditions de réaction déterminent si l'oxygène quitte facilement la solution, c'est-à-dire s'il devient une région amphotère. En milieu acide, l'oxyde de béryllium cède son oxygène au proton (H+) pour former de l'eau, qui forme elle-même le sel correspondant. En revanche, en milieu basique, il forme un complexe.
Comment l'oxyde de béryllium agit comme base
En milieu acide, l'oxyde de béryllium agit comme une base. Il libère facilement son oxygène, qui accepte les protons (H⁺) de l'acide. L'atome d'oxygène peut le faire car il est riche en électrons grâce à son électronégativité supérieure à celle du proton (H+).
Un résumé du processus :
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Un acide HX se dissocie en H+ et X-
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Le proton (H+) se combine avec O2−, formant de l'eau.
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L'ion béryllium Be2+ se combine avec X, formant BeX.
En utilisant l'acide chlorhydrique (HCl), l'oxygène riche en électrons accepte le proton (H+) pour former de l'eau. De son côté, l'ion béryllium accepte l'ion chlorure, formant ainsi du chlorure de béryllium.
BeO+2HCl→BeCl2+H2O
En utilisant de l'acide sulfurique (H₂SO₄), l'oxygène riche en électrons accepte le proton (H₃) pour former de l'eau. L'ion béryllium accepte l'ion sulfate, formant ainsi du sulfate de béryllium.
BeO+H2SO4→BeSO4+H2O
Dans ce cas, le dernier exemple est l'acide nitrique (HNO3). On pourrait penser que le fort pouvoir oxydant de HNO3 aurait un effet sur BeO, mais c'est faux. L'oxyde de béryllium est stable et la réaction se déroule comme les deux autres. L'ion oxygène accepte le proton (H+) pour former de l'eau, et l'ion béryllium se combine à l'ion nitrate pour former du nitrate de béryllium.
BeO+2HNO3→Be(NO3)2+H2O
Comment l'oxyde de béryllium agit comme un acide
À l'état basique, l'oxyde de béryllium devient acide. Sa faible électronégativité et sa positivité partielle en font un électrophile. Il peut ainsi se combiner à des nucléophiles, tels que les ions hydroxyde (OH-), pour former un sel complexe.
L'exemple le plus courant est la réaction entre l'hydroxyde de sodium et l'oxyde de béryllium. L'oxyde de béryllium forme un complexe de berrylate de potassium en présence de NaOH.
BeO+2NaOH+H2O→Na2Be(OH)4
Un autre exemple de base pouvant réagir avec l'oxyde de béryllium est l'hydroxyde de potassium (KOH). Cet oxyde formera un sel complexe soluble appelé berryllate de potassium.
BeO+2KOH+2H2O→K2[Be(OH)4]
L'oxyde de béryllium peut-il réagir avec des acides et des bases faibles ?
Oui, l'oxyde de béryllium est amphotère et réagit avec les acides et bases faibles, comme expliqué précédemment. Cependant, ces réactions nécessitent quelques ajustements pour former les produits attendus tout en étant rapides.
Par exemple, la réaction entre l'oxyde de béryllium et l'acide acétique (CH3COOH) est lente et moins vigoureuse en raison de la faible constante de dissociation de l'acide. Néanmoins, la réaction se poursuit et produit de l'acétate de béryllium et de l'eau.
BeO+2CH3COOH→(CH3COO)2Be+H2O
Dans le cas de bases faibles, la réaction entre l'oxyde de béryllium et l'ammoniac (NH₃) peut nécessiter de la chaleur. Néanmoins, elle formera un complexe béryllium-ammoniac soluble. Cependant, la réaction n'est pas rapide par rapport à une base forte comme l'hydroxyde de sodium.
BeO + 2NH3 +H20 → [Be(NH3)2(OH)2]
La réaction est également moins prononcée avec l'hydroxyde d'ammonium. Néanmoins, BeO conserve sa propriété amphotère, formant un ion complexe d'hydroxyde de béryllium.
BeO+NH4OH+H2O→[Be(OH)3]−+NH4+
La vitesse de réaction (acide faible ou base faible) dépend du degré de dissociation de l'acide ou des bases. Moins il y a d'ions réactifs (H+ ou OH−), plus la réaction est lente et plus la quantité de produits formés est importante.
En résumé
Vous avez la réponse à votre question. Si vous vous demandez si l'oxyde de béryllium est amphotère, c'est-à-dire acide et basique, sachez que oui. L'oxyde de béryllium est amphotère, tout comme d'autres éléments comme l'aluminium, le plomb et le zinc. Cela signifie qu'il peut être acide ou basique dans certaines conditions.