Введение
Химическое свойство реагировать с кислотой или основанием
In chemistry, an amphoteric compound (from el amphoteros 'both') is a molecule or ion that can react both as an acid and as a base. What exactly this can mean depends on which definitions of acids and bases are being used. One type of amphoteric species are amphiprotic molecules, which can either donate or accept a proton (|H+). This is what "amphoteric" means in Brønsted–Lowry acid–base theory. For example, amino acids and proteins are amphiprotic molecules because of their amine (|\sNH2) and carboxylic acid (|\sCOOH) groups. Self ionizable compounds like water are also amphiprotic. Ampholytes are amphoteric molecules that contain both acidic and basic functional groups. For example, an amino acid |H2N\sRCH\sCO2H has both a basic group |\sNH2 and an acidic group |\sCOOH, and exists as several structures in chemical equilibrium:
H2N RCH CO2H + H2O<=> H2N RCH COO + H3O+<=> H3N+ RCH COOH + OH <=> H3N+ RCH COO + H2O
In approximately neutral aqueous solution (pH ≅ 7), the basic amino group is mostly protonated and the carboxylic acid is mostly deprotonated, so that the predominant species is the zwitterion |H3N+\sRCH\sCOO The pH at which the average charge is zero is known as the molecule's isoelectric point. Ampholytes are used to establish a stable pH gradient for use in isoelectric focusing. Metal oxides which react with both acids as well as bases to produce salts and water are known as amphoteric oxides. Many metals (such as zinc, tin, lead, aluminium, and beryllium) form amphoteric oxides or hydroxides. Aluminium oxide (|Al2O3) is an example of an amphoteric oxide. Amphoterism depends on the oxidation states of the oxide. Amphoteric oxides include lead(II) oxide and zinc oxide, among many others.
В химии, амфотерное соединение (от греч. amphoteros – «оба») – это молекула или ион, который может реагировать как с кислотой, так и с основанием. Точное значение этого зависит от используемых определений кислот и оснований. Одним из видов амфотерных соединений являются амфипротные молекулы, которые могут как отдавать, так и принимать протон (H+). Именно это подразумевается под термином «амфотерный» в теории кислот и оснований Брёнстеда – Лоури. Например, аминокислоты и белки являются амфипротными молекулами благодаря наличию аминогруппы (NH2) и карбоксильной группы (COOH). Самоионизируемые соединения, такие как вода, также являются амфипротными. Амфолиты – это амфотерные молекулы, содержащие как кислотные, так и основные функциональные группы. Например, аминокислота H2N RCH CO2H имеет как основную группу NH2, так и кислотную группу COOH и существует в виде нескольких структур в химическом равновесии: H2N RCH CO2H + H2O ⇌ H2N RCH COO- + H3O+ ⇌ H3N+ RCH COOH + OH- ⇌ H3N+ RCH COO- + H2O
In chemistry, an amphoteric compound (from el amphoteros 'both') is a molecule or ion that can react both as an acid and as a base. What exactly this can mean depends on which definitions of acids and bases are being used. One type of amphoteric species are amphiprotic molecules, which can either donate or accept a proton (|H+). This is what "amphoteric" means in Brønsted–Lowry acid–base theory. For example, amino acids and proteins are amphiprotic molecules because of their amine (|\sNH2) and carboxylic acid (|\sCOOH) groups. Self ionizable compounds like water are also amphiprotic. Ampholytes are amphoteric molecules that contain both acidic and basic functional groups. For example, an amino acid |H2N\sRCH\sCO2H has both a basic group |\sNH2 and an acidic group |\sCOOH, and exists as several structures in chemical equilibrium:
H2N RCH CO2H + H2O<=> H2N RCH COO + H3O+<=> H3N+ RCH COOH + OH <=> H3N+ RCH COO + H2O
In approximately neutral aqueous solution (pH ≅ 7), the basic amino group is mostly protonated and the carboxylic acid is mostly deprotonated, so that the predominant species is the zwitterion |H3N+\sRCH\sCOO The pH at which the average charge is zero is known as the molecule's isoelectric point. Ampholytes are used to establish a stable pH gradient for use in isoelectric focusing. Metal oxides which react with both acids as well as bases to produce salts and water are known as amphoteric oxides. Many metals (such as zinc, tin, lead, aluminium, and beryllium) form amphoteric oxides or hydroxides. Aluminium oxide (|Al2O3) is an example of an amphoteric oxide. Amphoterism depends on the oxidation states of the oxide. Amphoteric oxides include lead(II) oxide and zinc oxide, among many others.
В приблизительно нейтральном водном растворе (pH ≅ 7) основная аминогруппа в основном протонирована, а карбоксильная группа – депротонирована, поэтому преобладающим видом является цвиттерион H3N+ RCH COO-. pH, при котором средний заряд равен нулю, называется изоэлектрической точкой молекулы. Амфолиты используются для создания стабильного градиента pH, необходимого для изоэлектрического фокусирования. Оксиды металлов, реагирующие как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей и воды, называются амфотерными оксидами. Многие металлы (такие как цинк, олово, свинец, алюминий и бериллий) образуют амфотерные оксиды или гидроксиды. Оксид алюминия (Al2O3) является примером амфотерного оксида. Амфотерность зависит от степени окисления металла в оксиде. К амфотерным оксидам относятся, в частности, оксид свинца(II) и оксид цинка.
In chemistry, an amphoteric compound (from el amphoteros 'both') is a molecule or ion that can react both as an acid and as a base. What exactly this can mean depends on which definitions of acids and bases are being used. One type of amphoteric species are amphiprotic molecules, which can either donate or accept a proton (|H+). This is what "amphoteric" means in Brønsted–Lowry acid–base theory. For example, amino acids and proteins are amphiprotic molecules because of their amine (|\sNH2) and carboxylic acid (|\sCOOH) groups. Self ionizable compounds like water are also amphiprotic. Ampholytes are amphoteric molecules that contain both acidic and basic functional groups. For example, an amino acid |H2N\sRCH\sCO2H has both a basic group |\sNH2 and an acidic group |\sCOOH, and exists as several structures in chemical equilibrium:
H2N RCH CO2H + H2O<=> H2N RCH COO + H3O+<=> H3N+ RCH COOH + OH <=> H3N+ RCH COO + H2O
In approximately neutral aqueous solution (pH ≅ 7), the basic amino group is mostly protonated and the carboxylic acid is mostly deprotonated, so that the predominant species is the zwitterion |H3N+\sRCH\sCOO The pH at which the average charge is zero is known as the molecule's isoelectric point. Ampholytes are used to establish a stable pH gradient for use in isoelectric focusing. Metal oxides which react with both acids as well as bases to produce salts and water are known as amphoteric oxides. Many metals (such as zinc, tin, lead, aluminium, and beryllium) form amphoteric oxides or hydroxides. Aluminium oxide (|Al2O3) is an example of an amphoteric oxide. Amphoterism depends on the oxidation states of the oxide. Amphoteric oxides include lead(II) oxide and zinc oxide, among many others.
Этимология
Амфотерный происходит от греческого слова amphoteroi (ἀμφότεροι), означающего «и то, и другое». В кислотно-основной химии с этим понятием связаны слова амфихроматический и амфихроический, оба описывающие вещества, такие как кислотно-основные индикаторы, которые проявляют один цвет при реакции с кислотой и другой – при реакции с основанием.
Молекулы амфипротов
Согласно теории Бренстеда-Лоури о кислотах и основаниях, кислоты являются донорами протонов, а основания – акцепторами протонов. Амфипротическая молекула (или ион) может как отдавать, так и принимать протон, таким образом, проявляя свойства кислоты или основания. Вода, аминокислоты, гидрокарбонат-ион (или бикарбонат-ион) HCO3-, дигидрофосфат-ион H2PO4- и гидросульфат-ион (или бисульфат-ион) HSO4- являются распространенными примерами амфипротических частиц. Поскольку они способны отдавать протон, все амфипротические вещества содержат атом водорода. Кроме того, поскольку они могут выступать в роли кислоты или основания, они амфотерны.